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论文(水处理、膜技术)


膜分离水处理工艺及系统设计

? 目录

1 研究现状

2

设计资料

3

设计过程

4

结论

? 研究现状
1 我国水 资源现状 2 废水回 用现状
我国属于贫水国

家,虽然水资源总量并不少人均占有 淡水资源量仅2700 m3,低于世界上多数国家。

废水回用,即将废水或者污水经二级处理和深度处理 后回用于生产系统或生活杂用。

3 膜分离 技术现状

膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离介 质,通过在膜两侧施加(或存在)一种或多种推动力, 使原料中的膜组分选择性地优先透过膜,从而达到混 合物分离,并实现产物的提取、浓缩、纯化等目的的 一种新型分离过程。

? 设计资料
某电子公司作为一家专业生产仪用接插件的公司,主要为新型仪表元 器件和材料。为满足更大的市场需要,该企业决定在现有厂区内进行增资 扩建项目建设,增加生产线以提高成产能力。由于生产能力的提升,废水 的产生排放量也同时大幅度的增加,企业决定采用将所排放的废水经深度 处理后回用工艺以降低工艺成本及污水的排放量,将工艺废水通过回用设 施深度处理后进行回用,回用设施产生的废水与生产工艺产生废液通过加 工区相应的收水管网进加工区污水处理厂进行综合处理。 本设计将经处理的工业废水作为工艺回用水的原水,通过膜工艺设计 将废水处理净化至工艺用纯水标准

? 设计资料
主要去除项目表
项 目 硬度(μ mol/L) 电导率(μ m/cm) 原水水质 400~600 ≤8000 产水水质标准 ≤10 ≤0.1 去除率(100%) ≥99.9 ≥99.9

? 工艺过程
1 . 工艺流程
根据原水水质用水要求,在满足用水水质标准的前提 下,以系统运行可靠、经济合理的工程投资、运行费用等为 原则,工艺废水回用水采用“过滤器+ 超滤装置+ 二级反渗 透装置”流程制备高纯水。 设计最终产水要求为3 0 t / h , 处理过程为 UF→1RO→2RO,由于最终产水为3 0 t / h ,即二级反渗 透的产水为3 0 t / h 。设计具体工艺为:

? 工艺过程
具体工艺为:

? 工艺过程
各阶段进出水量及回收率统计表
阶段 进水量(t/h) 产水量(t/h) 排放浓水量 (t/h) 多介质过滤器 超滤(UF) 一级反渗透(1RO) 二级反渗透(2RO) 整套系统 55 55 50 36 55 55 50 36 30 30 0 5 14 6 25 回收率 (100%) 0 90 72 83 54.5

? 工艺过程
(1)多介质过滤器 (2保安过滤器 (3)超滤系统

预处理 系统

? 工艺过程
(1 )多介质过滤器
多介质过滤器主要利 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,从而截留 水中不溶的微小固体悬浮 物及粘胶质颗粒,降低水 的浊度,有效的除去悬浮 杂质使水澄清的过程

? 工艺过程
多介质过滤器滤料分布
填料 5 号砂 3 号砂 1 号砂 活性炭 高度(单位 mm) 250 250 600 600

? 工艺过程
(2)保安过滤器
保安过滤器主要为防止在多介质 过滤器中未能完全出去或新产生的颗 粒物质进入后续系统
保安过滤器各参数
名称 保安过滤器 滤芯 规格 Q=60m3/h 5μ mx40"L 数量 2 40 单位 台 只 材料 SS304 PP

? 工艺过程
(3)超滤
超滤是一种加压膜分 离技术,即在一定的压 力下,使小的分子溶质 和容积穿过一定的特制 的薄膜,从而使大分子 溶质不能透过,留在膜 的一边,从而使得大分 子物质得到部分的纯化。

? 工艺过程
超滤工艺设计
已知超滤进水量 为55 t/h,产水量为50 t/h,回收率为90%,则 根据工艺设计及当前膜 行业技术生产水平,选 用NORIT立式膜。膜元 件数量24支,分为三组, 每组8支超滤膜,以并 联的方式运作。

? 工艺过程
NORIT膜组件参数
名称 模型号 有效膜面积(m2 ) 组件规格(inch) 组建长度(mm) 膜丝孔径(内/外) 切割分子量(Dalton) 组建外壳材料 组件端头材料 膜丝材料 粘接材料 组建进出口尺寸 最高耐受压力(MPa) pH 耐受范围 最高操作温度℃ 过滤类型 参数 SXL225-FSFC 40 8 1537 0.8mm/1.3mm 150000 PVC PVC PVP/PES 共混 环氧树脂 DN65 0.5 2~12 40 内压

? 工艺过程
超滤清洗工艺
针对本设计,采用如下清洗工艺:
【清洗水箱】→ 清洗水泵 → 清洗过滤器 → 超滤装置 → 排放 ↑ ↓ └—————循环———————┘

设计每30min清洗一次,反洗时间为40s,反洗前后各一次 正洗,每次正冲时间为120s, 每天反洗系数45,每天实际产 水时间1350 min。

? 工艺过程
预处理 反渗透 系统 系统
(1)一级反渗透 (2二级反渗透

反渗透又称逆渗透,一 种以压力差为推动力,从溶 液中分离出溶剂的膜分离操 作。因为它和自然渗透的方 向相反,故称反渗透。根据 各种物料的不同渗透压,就 可以使大于渗透压的反渗透 法达到分离、提取、纯化和 浓缩的目的。

? 工艺过程
反渗透工艺设计 反渗透选用膜及排列情况
过程 一级反渗透 二级反渗透 膜类型 BW30-400FR 型复合膜 BW30-400FR 型复合膜 数量 36 支 30 支 压力容器数量 6个 5个 排列方式 4:2 排列 4:1 排列

? 工艺过程
陶氏BW30-400型反渗透元件规格
名称 模材质 有效膜面积 产水量 稳定脱盐率 最高运行温度 最高运行压力 最大压差 连续运行 pH 范围 短时情况 pH 范围(30 分钟) 最大给水量 最大给水污染指数 参数 聚酰胺复合膜 37m
2

400m 3/d 99.5% 45℃ 600psi 15psi 2~11 1~13 19m3 /h SDI5

? 工艺过程
对于其清洗过程,设计步骤为: (1)用反渗透产水配置清洗液,检查溶液的pH值。 (2)等待溶液完全混合后,以合适的流量和压力进行 清洗,清洗液在最初的几分钟排掉,然后再循环。 (3)清洗的过程中时刻注意清洗液的升温情况,并观 察清洗液的颜色变化。并在酸清洗的时候需要注意pH值。 (4)停泵,将元件浸泡在溶液中约1小时。 (5)在循环30—40分钟。 (6)待清洗完毕后,用反渗透产水或预处理出水冲洗 出残余的清洗液。 (7)冲洗完毕后,按照正常运行方式开始运作,将正 常运行最初10分钟的产水排放掉,以保证清洗效果,将残余清 洗液排放干净。

? 工艺过程
控制系统
对于整体系统采用集中控制方式,PLC微机控制,液晶显 示屏显示,设备运行、监视等常数设置等具体清洗的工艺流程画 面,动态显示运行常数及水质变化情况

? 结论
(1)由于反渗透系统为并联使用,在正常运行前应保证各 个反渗透器进水端进水均匀,反渗透装置应连续运行。 (2)废水回用项目以膜技术为核心,针对因缺水而造成 经济损失的情况起到了很大的改善作用,同时,对水资源 短缺与工业发达地区极具有推广意义。 (3)由于受膜污染的影响,膜系统正常运行一段时间后, 操作压力将会逐渐上升,而产水量则下降,需按膜清洗步 骤对膜进行清洗恢复期性能。

敬请各位老师指正!谢谢!


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