全膜法水处理工艺

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1、全膜法水处理工艺全膜法水处理工艺是将超滤、微滤、反渗透、EDI等不同的膜工 艺有机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的一种 水处理工艺。全膜法处理后的出水可直接满足锅炉补给水、工艺用水、 电子超纯水、回用水、循环用水等要求。反渗透处理装置EDI电渗析水处理设备该工艺已成功应用于电力、冶金、石化等多个领域。该工艺的关 键技术EDI系电渗析（ED）和离子交换技术（DI）有机结合，达到连 续除盐、运行维护简单、无酸碱排放污染。而超/微滤、反渗透已广 泛应用于海水（苦咸水）淡化及废水回用。1、膜分离技术及其优势膜分离技术是一大类技术的总称。和水处理有关的主要包括微 滤、超滤、纳滤和反渗透

2、等几类。目前在经济、技术等方面占主导地 位是高分子材料类的产品。这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦 截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。在压力驱 动下，尺寸较小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，而尺 寸较大的物质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同 大小组分的目的。其过滤的精度和滤膜本身的孔径大小有关。通常习 惯把孔径较大的称为微滤(Microfiltration)，而较小的称为超滤 (Ultrafiltration)，而“孔径”更小则是钠滤和反渗透。蛋白质. I 求:公剂细菌、悬浮物 鞭毛虫.醉牌X蛋白筋、砒上图显示了水中各种杂质的大小和去除它们

3、所使微滤超滤纳滤反渗透限孔径0.05-2.0 阴0.001-0.1 uii0.02 呻 WA操作压力035-2.1 矗1.0-5.25 bar3 5-8J5bar7.02.0 bar56-S4 bar（i?.j 水）杀虫剂 I颜料、胶体用的分离方法。反渗透主要用来去除水中溶解的无机盐；而超滤则可 以去除病毒、大分子物质、胶体等；微滤一般能够去除水中的细菌、 灰尘，具有很好的除浊效果。这些都是传统的过滤（如砂滤、多介质 过滤等）无法实现的。这些膜分离的产品从功能上可以分为反渗透、超 滤、微滤等；从形式上分为中空纤维、管式、卷式、平板式等；从材质上分PP、PE、PS、PVDF、Nylon、PAN

4、等多种；从操作方式上分为错流过滤和终端过滤两种，或者分为内压 式、外压式等。这些膜产品能够具备优异的分离能力，是和它的结构 及材料密不可分的。下面几张图显示了聚合物膜材料的结构。可见，各种形式的分离膜大都属于非对称的结构，即包括致密的皮层（真正起分离作用）和多孔的支撑层。这种结构既 保证了良好的分离效果，又提高了膜通量，降低运行能耗，并抗污堵。 这些因素使得膜产品最终能够实现大工业化的应用。膜分离技术最近受到了污水市场的高度关注，这是因为 它具有如下的优点：1. 对杂质的去除效率高，产水水质大大好于传统方法；2. 彻底消除或者大大减少化学药剂的使用，避免二次污染；3. 系统易于自动化，可靠性高

5、。运行简易，设施只有开启， 关闭两档；4. 占地面积要求小；5. 与常规水处理系统费用相当2、废水回用面临的挑战在下图中归纳了综合利用各种水资源的方式。首先，尽量使水能 够循环使用，把原来外排的工业废水和市政污水作为新水源，就可以 大大减少对地表水和地下水的需求，也减少了向外排放的污水量；其 次，在循环利用水的同时，各种废水中积累的污染物经过浓缩、焚烧、 填埋等等方式转化为对环境无害或者少害的形式，可以大大缓解对生 态的破坏。这些目标可以通过水价的调整，由政府行为转变为企业自 发的市场行为而得以充分实现。但是使用废水作为新水源，在技术上面临着一个新的挑 战。由于各种工业和生活废水中的污染物非常

6、复杂，传统的水处理方 法，包括生化处理、混凝、澄清、气浮、吸附、砂滤等等，往往不能 高效地去除这些污染物，将废水变成满足使用要求的净水。最近一段 时间以来，在电力、冶金、石化等行业纷纷开展了污水回用的工作， 计划把循环水排污水、市政废水、含油生产废水等经深度处理后作为 循环水补给水、工艺用水、甚至锅炉补给水等。在一些缺水地区，如 北京、天津等地也纷纷开展了以市政污水作为工业和生活用水的工 作。这些需求大大促进了新技术的应用和成熟一这就是膜分离技术。3、我国废水回用现状水是人类赖以生存的基本资源，但是我国的水资源状况不容乐 观。首先，中国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源拥有量仅为世 界平均水平

7、的四分之一。目前，我国黄淮海及内陆河流域有11个省、 区、市的人均水资源拥有量低于联合国可持续发展委员会确定的1750立方米用水紧张线。其次，近些年随着我国工业化和城市 化的进程，大量的工业和生活污染物排放到环境中，给水体带来越来 越严重的污染。从太湖到滇池，从松花江、黄河到长江、珠江，水质 逐年恶化。恶化的水质危及工业生产和人们的健康，增加了整个社会 获取水资源的成本。目前水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展 的重要因素。第三，我国水资源浪费严重，特别是工业用水效率总体 水平较低。2001年，我国每万元工业产值取水量为90立方米左右， 约为发达国家的3-7倍，工业用水重复利用率约52%，远

8、低于发达国 家80%的水平，与世界先进水平相比差距悬殊。今后经济及人口的增长势必使水资源供需矛盾更加突 出。据有关研究报告，到21世纪中叶我国人口达到16亿高峰时，全 国总取水量有可能接近可用水资源量的极限。为保证经济社会的可持 续发展，必须要大幅度提高用水效率。为此，国家在“十五”规划 中制定了相应的政策，以控制水污染和用水量的增长。其中包括三大 类：1. 采用清洁生产的工艺，减少污染物排放。 例如高纯水制备中采用反渗透、EDI等膜分离技术代替离子交换技术， 可以消除酸碱废水的排放；2. 采用低耗水的工艺，减少新鲜水的用量。例 如火力发电厂使用空冷技术、干除灰代替水力除灰等；3. 废水回用。

9、把生活污水、工业废水等经过深 度处理后，重复使用，甚至实现零排放。这实际上是将污水作为一种 新的水源加以充分利用，即减少了新鲜水的利用，又降低了废水的排放量。其中，实现废水回用或者零排放，最关键的一 点就是要去除污水/废水中的各种杂质或者污染物，使净化后的水满 足各种工业或者生活用水的水质要求。因此，工程设计时不仅仅要考 虑工业或者生活废水实现达标排放，今后越来越多的时候还要考虑将 这些废水进一步深度处理，循环使用。为了节约水资源，政府正在出 台一系列的政策，包括水价调控、排污权交易等，这些都将通过经济 的杠杆，促进废水处理技术和市场的迅速发展。4、全膜法水处理应用的工程案例全膜法水处理工艺由

10、超/微滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有 机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的。出水需求领域：锅炉补给水工艺用水电子超纯水回用水循环用水实际应用领域:轧钢废水炼油废水电厂循环水市政污水全膜法应用于市政供水荷兰“Jan-Langrand最早最大的双膜法水厂Jan-Lagrand位于荷兰首都阿姆斯特丹附近的Heemskerk 城，于1999年投运至今。Jan-Lagrand是世界最大规模的双膜法市 政供水厂，产水量2250m3/h。Heemskerk供水厂，将经过预处理的地 表水连续的由X-FLOW超滤预处理后，进入反渗透系统。反渗透出水 直接混合后用于饮用，不经任何化学消毒。He

11、emskerk水厂有很多创 新之处：1. 反渗透膜（RO）的选择和预处理原则在1994年初，Heemskerk水厂在设计阶段，醋酸纤维素RO 膜加介质过滤器是当时通常采用的膜法地表水处理工艺。但是PWN决 定考虑采用复合RO膜加膜法进行预处理。当包括微滤和超滤在内的 中试试验结果出来后，PWN决定采用复合RO膜，由此Heemskerk成 为世界第一个大型的采用复合RO膜加UF预处理的工程项目。2. 预处理膜的选择微滤MF和超滤UF膜的选择是该项目一个非常重要的环节。 预处理膜的选择需要考虑非常成功的中试试验结果，系统选择前首先 对超滤膜供应商进行资格认证，使真正“先进”的和有实力膜产品在 He

12、emskerk这样大型水厂中应用。当时一般的膜要满足Heemskerk水 厂的要求，需要30到40套超滤膜设备。荷兰X-FLOW公司完成了一 个全新的设计理念，包括采用与NF/RO类似标准的产品。3. 采用膜过滤的消毒方式在项目开始阶段，普遍认为UF和RO在理论上可以提供完全 无菌消毒的供水。但是在90年代没有可用的在线监视装置可以在线 连续检测去除率达到3个log或以上的精度，PWN面临由实际数据验 证理论概念的挑战。为此在Heemskerk水厂采用了两种监测系统：1）对RO系统，采用了硫酸盐监视器。当硫酸盐的去除率超 过99.9%时，硫酸盐监视器可以提供足够精确的指标保证对病菌的去 除率超

13、过3个log以上。2）对UF系统，采用了颗粒计数器。每套超滤装置上都安装有0.2um的颗粒计数器，并且还有一个0.05um的备用颗粒计数器（用 来临时监测单套装置，单个压力容器甚至单个膜组件）。通过测定对某级别大小的颗粒去除率的 测定，可以精确反映出超滤系统对于该大小范围的病菌的去除率。在线完整性监测系统是膜应用在市政水处理方面的一个突 破。4. 双楼层设备布置理念通常的膜装置有两种布置形式，要么布置在沟渠中，要么在 管道系统上方。检修不方便、管道布置复杂。而双楼层设备布置，可 以实现扩建方便，维修容易、环境美观。因此Heemskerk采用了双楼 层设备布置的方式：1）膜装置布置在地面一层，由

14、于8个发电机组在楼下均通 过木箱进行了消声处理，因此，一层车间没有一点声音，代表们误以 为系统没有运行。2）管道布置在地下室。管道系统固定在地下室的天花板上。并且根据用 途不同分成不同的区域如入水管道区、化学药剂投加线、产水管道区、 废水管道区、电控管线等。不仅维护方便、施工方便、而且美观。3）膜清洗投加系统，包括泵和相关设备，安放在地下室中。巴黎梅里奥塞水厂一一全球最大的市政纳滤工程纳滤膜技术是近10年发展起来的膜分离技术，它可以去除 水体中的三氯甲烷中间体、低分子有机物、农药、激素、砷和重金属 等有害物质。同时，纳滤膜分离过程还具有操作压力低、出水效率高、 浓缩水排放少等优点。因此，纳滤膜

15、技术在饮用水生产方面正在发挥 其独特的作用。法国梅里奥塞水厂是世界纳滤膜应用的先驱。梅里奥塞水厂位于法国巴黎北郊，始建20世纪初，前后经 过几次重大的改造。1980年增加了一座贮水水库，这里目前已成为 一个鸟类的栖息地。由于水质污染不断加剧，1993年水厂安装了一 套纳滤中试验装置，开始为阿沃斯奥塞小镇提供膜处理用水，两年的 试验结果最终证明了纳滤膜技术是行之有效的。1999年法国水务企 业联合集团（SEDIF）投资1.5亿欧元建造了日均产水量为14万吨的 新型水处理工厂，为巴黎北郊39个区大约80万居民提供经过纳滤膜 处理的优质饮用水。四年过去了，梅里奥塞水厂目前仍保持着全世界 规模最大的运用纳滤膜技术净化地表水的水厂。被处理的原水是受污 染的奥塞河水，水中含有大量的有机物和杀虫剂，而且河水的温度和 有机物含量随季节变化波动很大。采用纳滤膜技术处理这种水质在水 处理领域是重大创新，其出水水质及其各项性能参数非常令人满意。当然，它的创新点还在于其水处理系统的过程控制。梅里奥塞水厂水处理工艺其实并不复杂，复杂的是其控制和 监测系统。水厂采用了 1250台由计算机控制的预报控制屏，950多 台在线传感器，140个自动系统，可以连续向控制中心提供600个数 据信息。整个水厂完全自动控制，可提供实时评估纳滤膜污堵状态， 还可以进行完全自动化地清洗，而且操