特種高壓平板反滲透膜在中水回用零排放中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)的過濾、結(jié)晶等技術(shù)相比，膜技術(shù)有其自身的優(yōu)點(diǎn)，隨著對(duì)廢水處理要求的日益提高，膜技術(shù)的前景廣闊。由于膜種類繁多，內(nèi)容量大，微水會(huì)遲未涉及，借第三季契機(jī)，本期與大家一起聊聊特種高壓反滲透平板膜，介紹特種膜在中水回用零排放中的應(yīng)用?，F(xiàn)將內(nèi)容梳理如下，供大家學(xué)習(xí)參考交流。

膜分離技術(shù)是一種新型高效、精密分離技術(shù)，它是材料科學(xué)與介質(zhì)分離技術(shù)交叉結(jié)合形成的一門技術(shù)，具有高效分離、設(shè)備簡(jiǎn)單、節(jié)能、常溫操作、無污染等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域眾多行業(yè)。在我國(guó)水資源短缺、水質(zhì)差是推動(dòng)膜技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用的根本動(dòng)力，在相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)下，為我國(guó)膜技術(shù)的發(fā)展提供了前提條件。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的膜技術(shù)還與其有較大差距。誠(chéng)然在膜技術(shù)在推廣上，主要難點(diǎn)是膜的造價(jià)高、壽命短、易受污染和結(jié)垢堵塞等。在未來的發(fā)展道路上，隨著其不斷探索和改進(jìn)，看好其廣泛應(yīng)用。

一、膜基本知識(shí)

膜根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為卷式、管式、平板式及中空纖維;按精度依次分為微濾、超濾、納濾及反滲透。

二、特種膜介紹

1、基本組成及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

特種膜(SUPERRO)是相對(duì)傳統(tǒng)水膜而言的，是平板膜組件技術(shù)的革新性變形，屬于第三代碟管式反滲透。其主要由過濾膜片、導(dǎo)流盤、中心拉桿、高壓容器、兩端法蘭、各種密封件及聯(lián)接螺栓等組成。過濾膜片和導(dǎo)流盤交替疊放，中心拉桿串成模芯置入高壓容器后兩端法蘭進(jìn)行固定，再用拉桿結(jié)合形成。

MFT專利產(chǎn)品采用特殊改性的專用膜片，優(yōu)化的流體在膜柱內(nèi)部流動(dòng)形態(tài)和壓力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)的安全性和高效性，增強(qiáng)對(duì)高濃度物料的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。流體通道寬2.5mm，避免流道堵塞;獨(dú)特的線性凸點(diǎn)設(shè)計(jì)，雷諾數(shù)>2500具有更優(yōu)異的流體湍流效果，膜片自清洗效果更好;投幣式切口設(shè)計(jì)，采用雷達(dá)掃描錯(cuò)流清洗，壓力損耗低(0.1～0.2bar/m²)。

2、工作原理及參數(shù)

原水通過膜芯與高壓容器的間隙到達(dá)膜元件底部，均勻布流進(jìn)入導(dǎo)流盤，在導(dǎo)流盤表面以雷達(dá)掃描方式流動(dòng)，從投幣式切口進(jìn)入下一組導(dǎo)流盤和膜片，在整個(gè)膜柱內(nèi)呈渦流狀流動(dòng)，產(chǎn)水通過中心管排出膜元件。

基本參數(shù)：

進(jìn)水限制要求：

3、特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

膜片由上至下分為為功能分離層PA(厚0.2-0.4µm)、支撐層PS(5µm)、無紡布PET基材(50µm)。

就目前而言，膜片的主要研究方向集中在如何提高脫鹽效率、抗污染能力及產(chǎn)水效率上。針對(duì)以上，利用分子設(shè)計(jì)及精密界面聚合技術(shù)和表面改性處理技術(shù)對(duì)膜片進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

1)分子設(shè)計(jì)及精密界面聚合技術(shù)

2)表面改性技術(shù)

總結(jié)來看，SUPER RO具有如下特點(diǎn)：

1)開放式的寬流道，膜片與支撐導(dǎo)流盤空間高度達(dá)到2.5mm，有效避免物理堵塞;

2)支撐導(dǎo)流盤表面特殊設(shè)計(jì)，使流體分流均勻，并形成更佳湍流效果，最大程度上減少了膜表面結(jié)垢、污染及濃差極化現(xiàn)象的產(chǎn)生;

3)支撐導(dǎo)流盤旋流狹縫的專利設(shè)計(jì)，流體在膜裝置內(nèi)形成渦流式螺旋流程，幾乎沒有流動(dòng)變向并勻速掃過膜片表層，最低限度降低壓力損失，解決常規(guī)圓盤式膜柱因流體急劇轉(zhuǎn)向造成的大量能耗缺點(diǎn);

4)特殊改性的RO膜片膜分離功能層更厚、電負(fù)性更低、膜表面更光滑、親水效果更好，具有更強(qiáng)的抗污染和耐高壓性能。相比傳統(tǒng)膜片，具有更長(zhǎng)的使用壽命;

5)濃縮倍數(shù)高，系統(tǒng)回收率可達(dá)80-95%;

6)膜組件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，易于拆卸維護(hù);全自動(dòng)化控制，減少人力成本;建設(shè)周期短，調(diào)試、啟動(dòng)迅速;占地小。

4、應(yīng)用領(lǐng)域

特種膜在膜元件結(jié)構(gòu)和膜片上的創(chuàng)新，使其具有高抗污染性可直接應(yīng)用于高污染污水處理領(lǐng)域，目前已廣泛應(yīng)用于制藥化工廢水、油氣田廢水、垃圾滲濾液等領(lǐng)域。而其高倍濃縮優(yōu)勢(shì)，又適合用于中水回用領(lǐng)域，可減少膜濃縮液產(chǎn)生量，降低蒸發(fā)設(shè)備投資運(yùn)行費(fèi)用，提高產(chǎn)水回收率，做到節(jié)能降耗。

三、應(yīng)用案例分享

1、中水回用零排放概述

實(shí)現(xiàn)中水回用零排放需滿足標(biāo)準(zhǔn)或生產(chǎn)要求。要從根本上實(shí)現(xiàn)中水資源化利用，經(jīng)實(shí)踐表明，膜法+蒸發(fā)的組合工藝是最佳選擇。傳統(tǒng)中水回用零排放工藝對(duì)廢水處理后得到RO產(chǎn)水+冷凝液+固體廢物，產(chǎn)水及冷凝液回用，固廢安全處置，可實(shí)現(xiàn)回用零排放，但其在大力推廣時(shí)還存在可再生化性差等一些瓶頸。

由于常規(guī)卷式RO處理后，剩余膜濃縮液量較大，導(dǎo)致后續(xù)蒸發(fā)處理的投資和能耗都較高。針對(duì)這一情況，在卷式RO之后引入SUPERRO對(duì)膜濃縮液進(jìn)一步處理，可降低進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的濃水量，提高產(chǎn)水回用率。

2、常盛制藥廢水項(xiàng)目

項(xiàng)目主要處理的是生化出水，制水系統(tǒng)濃水及循環(huán)水;其中出水水質(zhì)指標(biāo)即為進(jìn)入膜系統(tǒng)的水質(zhì)指標(biāo)。

常規(guī)膜法工藝與引入SUPERRO后對(duì)比：

在引入SUPERRO后，在RO濃縮液處理工段，產(chǎn)水回收率得到進(jìn)一步提高，且占地、投資運(yùn)行成本都得以降低。

微水會(huì)˙答疑解惑

? 1、SUPERRO的進(jìn)水電導(dǎo)有沒有限制?能夠濃縮到多少?

答：SUPERRO共兩種，一種90bar，另一種160bar的。90bar的可以鹽濃縮鹽到7%，160bar的可以把鹽濃縮到14%。

? 2、在工業(yè)廢水領(lǐng)域進(jìn)行原水回用處理時(shí)，能否直接用SUPERRO工藝，前面不引入卷式RO濃縮?

答：這個(gè)是可以的，但要根據(jù)具體的水質(zhì)情況來分析。如果中水回用中直接用SUPERRO，還是不太經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)镾UPER RO的投資成本比卷式RO的投資成本要高。此外，SUPERRO膜有直接用在垃圾滲濾液填埋場(chǎng)項(xiàng)目上的。

? 3、剛有提及中水回用單用特種膜不經(jīng)濟(jì)，那什么情況下使用這一膜經(jīng)濟(jì)呢?

答：中水回用用SUPERRO膜加蒸發(fā)，比直接用蒸發(fā)，無論是投資還是運(yùn)行費(fèi)用都要經(jīng)濟(jì);但如果能夠使用卷式RO膜的情況下，直接采用SUPERRO膜不經(jīng)濟(jì)。

? 4、SUPERRO的系統(tǒng)回收率建議設(shè)置多少?

答：回收率是根據(jù)進(jìn)水鹽分來確定的。

? 5、SUPERRO的通量建議取多少?

答：這個(gè)要根據(jù)水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不同水質(zhì)，取值不同。

? 6、滲濾液處理中，SUPERRO的膜通量選多少?對(duì)余氯的耐受度是多少?

答：膜通量取6～12L左右，余氯≤0.1mg/L。

? 7、現(xiàn)好多垃圾滲濾液生化系統(tǒng)出水水質(zhì)不太好，如果直接應(yīng)用SUPERRO處理，是否可不經(jīng)過生化預(yù)處理?對(duì)進(jìn)水SS、COD有何要求?

答：還是建議先進(jìn)行生化處理。不允許SS>10µm的顆粒物質(zhì)進(jìn)入，進(jìn)水SDI值要<20，原則上建議經(jīng)過砂濾即可;在條件允許的情況下，建議直接引入微濾或超濾作為預(yù)處理，同時(shí)要控制水中的膠體、有機(jī)物及細(xì)菌含量。

? 8、滲濾液進(jìn)SUPERRO前，建議采用何種預(yù)處理工藝?

答：硬度較高還是要考慮軟化，如果硬度不高簡(jiǎn)單砂濾就可以。

? 9、在項(xiàng)目案例中有看到50方用了31支膜，80方用49支，120方50支，想了解下SUPERRO的排列方式及通量選擇是怎樣的?

答：針對(duì)不同水質(zhì)，膜通量是不一樣的，所以膜支數(shù)設(shè)置有異。

? 10、在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，SUPERRO用于預(yù)處理或深度處理可否?

答：可以用于深度處理，但要根據(jù)水質(zhì)具體分析。

? 11、在中水回用應(yīng)用案例中有看到某些項(xiàng)目中均用到卷式RO與SUPERRO，但兩者位置有異，想問下，在設(shè)計(jì)時(shí)都考慮了哪些方面?

答：這是根據(jù)鹽分高低和污染物來確定的。假如中水排放水COD較低，鹽分也較低的話，可以考慮先用卷式RO膜處理過后，再用SUPERRO來處理卷式RO的濃縮液。SUPERRO比卷式RO耐污染性更強(qiáng)，濃縮測(cè)的鹽分更高，一般都用在RO濃縮液的后端。

結(jié)束語

首先非常感謝@徐浩徐工帶來特種高壓反滲透平板膜的介紹及應(yīng)用。

本期中，徐工從膜的概念入手，概括性的介紹了膜分類，指出傳統(tǒng)卷式膜在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)設(shè)計(jì)上的局限性，由此引入特種膜概念及介紹。該膜元件擁有專有改性膜片，經(jīng)過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，專用于污水處理領(lǐng)域;具有高抗污染，高倍濃縮的特點(diǎn)。

接著對(duì)特種高壓反滲透平板膜的組成、結(jié)構(gòu)及原理展開詳細(xì)介紹;闡明其為何具有高抗污染、高倍濃縮的特點(diǎn)。后指出在中水回用零排放中，為實(shí)現(xiàn)中水資源化利用及零排放，考慮鹽的去除，膜法+蒸發(fā)的組合工藝還是最佳選擇，然而常規(guī)的膜工藝在推廣中存在瓶頸。作為膜法中節(jié)能降耗代表的特種膜工藝可很好應(yīng)對(duì)這一問題，并輔以實(shí)例分析了其在投資運(yùn)營(yíng)成本上具有的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)該特種膜工藝在工業(yè)廢水領(lǐng)域、中水回用領(lǐng)域及垃圾滲濾液領(lǐng)域均有應(yīng)用。答疑討論環(huán)節(jié)，就SUPERRO脫鹽率、通量，垃圾滲濾何時(shí)使用較為經(jīng)濟(jì)等問題予以解答。

面對(duì)嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境形勢(shì)及人們對(duì)用水需求量的增加，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，是未來發(fā)展的必然要求。隨著膜本身制造技術(shù)的完善，憑借其特點(diǎn)在水處理領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)揮重要作用，其在城市污水回用工程中的成功應(yīng)用，也將進(jìn)一步推動(dòng)膜技術(shù)在我國(guó)污水資源化領(lǐng)域的應(yīng)用推廣，為污水資源化利用開辟了一條新路。