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超滤反渗透


废水回用工艺 双膜法系统简介

芮华环保科技(上海)有限公司

一、废水回收工艺流程

二、废水回收工艺的预处理系统
1、多介质过滤器

1 . 1 多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质,
在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或
非粒材料,从而有效的除去悬浮

杂质使水澄清的过程, 常用的滤料有石英砂,无烟煤,锰砂等,主要用于水处 理除浊,软化水,纯水的前级预处理等,出水浊度可达3 度以下。

1.2

多介质过滤器原理

多介质过滤器(又称机械过滤器)是以成层状的无烟煤、 砂或其他材料为床层,一个典型的多介质过滤器。 床的顶 层由最轻和最粗品级的材料组成,而最重和最

细品级的材料放在床的低部。其原理为按深度过滤--水中
较大的颗粒在顶层被去除,较小的颗粒在过滤器介质的较 深处被去除。从而使水质达到粗过滤后的标准。

1.2

多介质过滤器原理

设备是压力式的,其原理是当原水自上而下通过滤料 时,水中悬浮物由于吸附和机械阻流作用被滤层表面截留 下来;当水流进滤层中间时,由于滤料层中的砂粒排列的

更紧密,使水中微粒有更多的机会与砂粒碰撞,于是水中
凝絮物、悬浮物和砂粒表面相互粘附,水中杂质截留在滤 料层中,从而得到澄清的水质。经过滤后的出水悬浮物可 在5毫克/升以下。

三、废水回收工艺的超滤系统

1.1 超滤是一种流体切向流动和压力驱动 的过滤过程,并按分子量大小来分离颗粒。超滤 膜的孔径大约在 0.002-0.1 微米范围内。溶解物 质和比膜孔径小的物质能作为透过液透过滤膜, 不能透过滤膜的物质被浓缩于排放液中。因此产 水中含有水、溶解固体及小分子量物质,而胶体、 悬浮颗粒、高分子量有机物、细菌、病毒和原生 动物将被过滤去除。

? 1.2

超滤作为反渗透预处理的优点

? ? 膜过滤精度远高于传统过滤,可全部去除大于0.1μ m的胶体和 颗粒物; ? ? 对悬浮颗粒、胶体、微生物、细菌、病毒的去除率近100%; ? ? 对有机物的去除率达20-50%; ? ? 受原水水质波动影响小,出水水质稳定; ? ? 运行压力低,节能效果显著; ? ? 可全自动运行; ? ? 可显著提高反渗透的产水通量,节省反渗透膜用量; ? ? 大幅度降低反渗透清洗频率,提高反渗透的效率及稳定性; ? ? 预处理化学药剂用量小,降低污染排放。

1.3

超滤工艺原理

1.3.1 超滤属于滤膜过滤工艺,是一种压力驱动的 过滤技术,用泵将水压入组件,由于滤膜的膜压差 (TMP),进水得到过滤。水中杂质由滤膜去除,并留在 进水中。当被去除杂质的浓度变得太高时,胶体开始产生 堵塞,或在滤膜上产生结垢。在滤膜表面产生的沉积层会 改变其过滤性质和所需的过滤压力。因此,一部分进水作 为浓缩液被定期从系统中去除。

1.3
1.3.2

超滤工艺原理

超滤有两种基本工作方式:死端过滤(全过滤)和错流过滤

(1) 死端过滤模式:所有进水都加压通过滤膜,浓缩液只在反洗时被去除。

死端过滤模式示意图如下:

死端过滤也称为直流过滤、全量过滤,与 常规的滤布过滤相似,被处理物料进入模 组件,等量透过液流出模组件,截流物留 在模组件内。为了保证膜性能的可恢复性, 必须及时从模组件内卸载截留物,因此需 要定时反冲洗(过滤的反过程)等措施来 去除膜面沉积物、恢复膜通量。模组件污 染后不能拆开清洗,通常使用在线清洗方 式。 这种模式主要用于高质量和混浊度较低的水,全量过滤方式可以实现水回收率 的最大化,达到95-98%,但一般限于原水的悬浮固体含量较低的情况(浊度 <10NTU)。

1.3

超滤工艺原理

(2)错流过滤模式:部分浓缩液连续排放。 在错流过滤模式中,浓缩液以较高的流速流过滤膜,在膜丝中振荡, 这样可以防止沉淀和沉积层的形成。错流过滤模式示意图如下:

被处理料液以一定的速度 流过膜面,透过液以垂直方向 透过膜,同时大部分截留物被 浓缩液夹带出模组件。错流过 滤模式减小了膜面浓度极化层 的厚度,可以有效降低膜污染。 错流操作模式的典型水回收率 为90-95%。

1.3

超滤工艺原理

1.3.3 以反洗模式清洗:滤过水从出水口向浓缩口冲洗,很有效地去 除沉积层。为避免厚污垢层的形成,系统需要定期反洗。反洗工艺示意图 如下: 在反洗模式中,滤过的水被加压 从过滤出口到浓缩液口“反向”通过 系统,从而去除了滤膜浓缩液侧的污 垢。反洗用的滤过水或者储存在储水 箱中,或者由其他过滤单元供应,浓 缩液由定期的反洗程序不断去除。在 反洗水中投加氯或过氧化物可提高清 洗效果,但不必每次反洗都投加,而 是以频度不大的时间间隔使用。系统 被清洗的频率取决于进水的质量。

1.3

超滤工艺原理

1.3.4 以正向冲洗模式清洗:在反洗顺序之前进行正向冲洗可显著增 强反洗性能。这个工艺不用滤过水而通常使用进水。反洗工艺示意图如下:

1. 3
1.3.5 超滤系统清洗
超滤装置常见的污染物:

超滤工艺原理

? 铁、锰、铝等的金属氧化物 ? 胶状沉积物(无机或无机/有机混合物) ? 自然或合成有机物 ? 生物质(生物污泥、霉菌或真菌)

1.3.5 超滤系统清洗
超滤装置的清洗条件: 为了维护正常的产品水流量,经温度校正后的跨膜压差增加至 0.8~1.0bar. 出水水质SDI<3、浊度<0.5NTU 常用的清洗药剂: ? 盐酸 ? 柠檬酸 ? 氢氧化钠 ? 十二烷基苯磺酸钠

四、废水回收工艺的反渗透系统
1.1 反渗透原理

当把一张具有一定透过性的薄膜放到溶液中时,膜对溶剂或溶质表现出 一定的选择透过性,即膜或是使溶剂通过或是使溶质通过,前者称为渗透, 后者称为渗析。 若所用的薄膜只能使溶液中的溶剂或溶质单独通过,溶剂和溶质不能同 时通过,这种薄膜称为半透膜。对于反渗透、渗析及电渗析使用的是致密膜, 而超过滤及微孔过滤使用的是多孔质膜。 反渗透是反其自然渗透过程的一种科学方法,渗透和反渗透均是通过半 透膜来完成的,当用半透膜隔开两种不同浓度的溶液时,稀溶液中的溶剂就 会透过半透膜进入浓溶液一侧,这种现象叫渗透。当在浓溶液侧施加一外来 压力时,渗透过程即停止,即达到所谓渗透平衡,平衡状态所需要的外加压 力称为渗透压差。渗透压是溶液本身的一种性质,其值与膜无关。当继续增 大浓溶液一侧的压力,即所施压力大于渗透压力时,溶剂会反其原来的渗透 方向,由浓溶液侧通过半透膜进入稀溶液侧,这种现象称为反渗透。

1.2 反渗透脱盐原理 对于反渗透膜的脱盐机理,目前有几种不同看法。主要是“选择吸附毛细管流动理论”和“筛分理论”,此外还有“氢键理论”以及“溶解扩散 理论”。 “选择吸附-毛细管流动理论”:当含盐的水溶液与多孔的半透膜表面 接触时,则在膜的溶液界面上选择吸附一层水分子,在反渗透压力的作用下, 通过膜的毛细管作用流出纯水,并连续地形成和流出这个界面纯水层。该机 理阐明在半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔,在膜的表面选择吸附了一 层水分子,盐类溶质则被排斥,化合价越高的离子被排斥的越远,膜孔周围 的水分子在反渗透压力的推动下,通过膜孔流出纯水,因而达到除盐的目的。 当膜孔大于反渗透膜孔范围时,盐的水溶液就泄漏过膜,其中的一价盐泄漏 较多,二价盐次之,三价盐更次之。 至于对于有机物的去除,纯属筛分机理。反渗透膜能滤除各种细菌,如 最小的细菌之一绿脓杆菌;也能滤除各种病毒,还能滤除热源。

2、反渗透系统组成 2.1反渗透预处理系统 2.2反渗透本体装置

2、反渗透系统组成
2.1反渗透预处理系统组成 组成:原水→加热→过滤→RO 工艺: 全过滤:如多介质过滤、活性炭过滤、锰砂过滤等 横流过滤:如微滤、超滤 离子交换:软化 化学加药:凝聚剂、助凝剂、氧化剂、还原剂、加酸等

2、反渗透系统组成
2.2反渗透本体组成 ?5u保安过滤器 ?高压泵 ?反渗透本体(膜元件和压力容器) ?反渗透清洗系统 ?反渗透冲洗系统 ?阻垢剂加药系统

3、反渗透系统的设计
3.1必要的原始资料

– 水质全分析报告 – 系统出力 – 超滤系统的回收率

– 控制要求

3、反渗透系统的设计
3.2预处理设计需要达到目标 指标 建议值 最大值Max.

SDI15
浊度 (NTU) 含铁量 (mg/L) 游离氯 (mg/L)

<4
<0.2 <0.05 0

5
1 0.1 0.1

水温 (℃)
pH

25±5
5~9

35
3~10

3、反渗透系统的设计
3.3反渗透本体设计 ?反渗透本体:保安过滤器→高压泵→RO装置 ?反渗透清洗系统 ?反渗透冲洗系统 ?加药系统

4、反渗透系统的污染与清洗
4.1反渗透系统的污染 ? 悬浮固体 ? 胶体污染物 ? 有机污染物

? 生物污染物
? 难溶盐

? 金属氧化物

4、反渗透系统的污染与清洗
4.2反渗透系统的清洗条件 设备的正常出力下降10~15% 反渗透每段压差较运行初期增加明显 产品水质降低10~15%,盐透过率增加10~15% 为了维护正常的产品水流量,经温度校正后的给水压力增加了 10~15% 4.3 反渗透系常用的清洗剂 ? 盐酸 ? 柠檬酸 ? 氢氧化钠 ? 三聚磷酸钠 ? EDTA四钠盐 ? 十二烷基苯磺酸钠 ? 生物杀菌剂


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