登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
在纯水制备项目中,二级反渗透系统是重要的工艺环节。二级系统与一级系统的重要区别之一是给水含盐量一般低于50 mg/L,给水中硬度与有机物等污染性物质的浓度很低,不易形成系统污染。故反渗透系统设计导则规定:二级系统的膜平均通量约为35 L/(㎡·h),系统的浓差极化度(膜表面盐浓度与给水盐浓度之比)上限1.4(一级系统上限1.2),系统回收率可达85%。因此低给水含盐量、低污染物浓度、高平均膜通量、高浓差极化度、高系统回收率的两低三高特征构成了二级系统设计的重要基础。
二级系统的设计包括元件品种、元件数量、流程长度、膜堆结构等多项内容,且包括系统收率、系统功耗、产水盐量、段通量比(两段通量之比)与段浓水比(两段膜壳浓水流量之比)等多项经济技术指标。笔者还就二级系统的流程长度与膜堆结构进行了重点分析。
本研究仅以海德能公司的两个型号元件代表高压与低压两类膜品种,低压膜ESPA2的测试参数为:给水压强1.05 MPa、脱盐率99.6%、产水量34.1 m³/d,高压膜CPA3的测试参数为:给水压强1.55 MPa、脱盐率99.7%、产水量37.9 m³/d。
本研究所示数据均由海德能设计软件计算得出。由于该软件对于二级系统脱盐率的计算结果偏高,故二级系统产水含盐量偏低,相关数据仅供工艺效果的对比之用。
01 浓差极化与元件配置
反渗透膜的浓差极化度的定义为:膜表面的盐浓度与湍流态给浓水径流中盐浓度之比。因卷式膜元件中浓差极化度无法测量,故该参数多转换为元件收率的函数。
此外低压膜的脱盐率较低,高压膜的脱盐率较高;故两级系统均采用高压膜时的系统脱盐率高但能耗也高,而均采用低压膜时的系统脱盐率低但能耗也低。表1给出了1个产水流量为85 m3/h的两级系统中,一级与二级系统分别采用不同膜品种(低压膜ESPA2、高压膜CPA3)时的系统运行参数。其中运行条件为:给水含盐量2 000 mg/L,给水温度25 ℃;一级系统产水量100 m³/h,回收率75%,膜堆结构14-7/6;二级系统产水量85 m³/h,回收率85%,膜堆结构12-4/4。
二级系统给水的含盐量及渗透压不高,各种元件品种配置的段通量比均接近1.1;因一级系统的给水含盐量较高,采用高压膜品种的段通量比远低于采用低压膜品种;此外两级系统不同元件品种配置的重要差异在于系统功耗。
表1所示数据揭示了两级系统的另一特征,即当两级系统中选择不同脱盐率膜品种时,一级系统产水电导率差异较大,但两级系统产水电导率相差不大。换言之,当一级系统脱盐率较低时,则二级系统脱盐率将上升,当一级系统脱盐率较高时,则二级系统脱盐率将下降。
为降低一级系统的段通量比与两级系统功耗,一级系统应采用高压膜而二级系统应采用低压膜。换言之,一级系统应采用高压膜品种,以小幅增大的系统能耗为代价,换取前后段通量趋于平衡;二级系统应采用低压膜品种,以小幅增大的段通量比换取系统能耗的大幅降低。当然,对于脱盐率要求较高的两级系统,二级系统中也应采用高压膜品种。
02 收率85%的二级系统
在相同回收率下,反渗透系统的一般规律为:长流程系统的浓差极化度较小,短流程系统的浓差极化度较大,但长流程系统也存在着系统功耗高与段通量比大等弊端。受到浓差极化度1.2限制,对于75%收率的一级系统一般采用6支装膜壳即两段流程全长12 m。因二级系统的浓差极化度限值放宽至1.4,采用短流程结构,可有效降低系统功耗与段通量比。
对于一般收率85%的二级系统,膜堆如采用整倍于2-1/5结构或整倍于2-1/4结构,则系统运行参数几乎均优于整倍于2-1/6结构,即应采用5支甚至4支装膜壳,其流程长度可缩短至10 m甚至8 m。相关数据见表 2,其中运行条件为:给水含盐量30 mg/L,给水温度25 ℃,产水流量200 m3/h,元件通量30 L/(m2·h),系统收率85%,元件品种ESPA2。
反渗透系统设计领域中,还要求各段膜壳的浓水流量(也称段壳浓水流量)不得过低,即壳内末端膜元件的浓水流量不得过低,以使其元件的给浓水径流维持湍流状态。根据后面表 3数据分析,当系统收率为85%时,如仍采用2:1的两段膜壳数量比结构,常出现首段的膜壳浓水流量大于末段的现象。由于系统末段浓水中的污染物浓度更高,为使末段错流比更大以降低污染,则末段的段壳浓水流量应大于首段。
因此针对85%的二级高收率系统,无论流程为10 m或8 m,为使末段膜壳浓水流量大于首段,其两段膜壳数量比应接近或等于3:1。如果两段膜壳数量比接近或等于4:1时,则前后段膜壳浓水流量比过大,且使前段系统的浓差极化度过高。关于5种膜堆结构及运行参数的比较见表 3。其中运行条件为:给水含盐量30 mg/L,给水温度25 ℃,产水流量300 m3/h,平均通量33.6 L/(m2·h),回收率85%,元件品种ESPA2。
对于元件数量一致而不同流程长度的系统,由于膜壳长度不同会导致价格不等,故其投资成本有所差异。以膜元件数量相等但采用27-9/4与16-8/6不同膜堆结构为例进行系统投资成本的分析,结果见表4。其中运行条件为:给水含盐量50 mg/L,给水温度25 ℃,产水流量160 m3/h,平均通量30 L/(m2·h),回收率85%,元件品种ESPA2。
设6芯膜壳的价格为2 000~2 800元,而4芯膜壳的价格为1 600~2 500元,并设系统年运行8 000 h且电价为0.8元/(kW·h)。
由表 4可知,27-9/4(9倍3-1/4)的短流程结构比16-8/6(8倍2-1/6)的长流程结构的膜壳总价仅增加9.00-6.72=2.28万元,而年运行电费可节省48.1-43.3=4.8万元,因此可知短流程结构较长流程结构具有明显的经济优势。9倍3-1/4结构与8倍2-1/6结构的唯一缺点是:二级系统的4支装膜壳与一级系统的6支装膜壳在膜堆架构上存在长短差异。但该缺点与其经济技术优势相比,不足为虑。
03 二级浓水的回流方式
由于二级系统的产水含盐量远低于一级系统的进水含盐量,故二级系统浓水总是回流至一级系统前,与一级系统进水混合为一级系统给水。该工艺结构不仅提高了两级系统的回收率,也在一定程度上提高了两级系统的脱盐率。
对于两级元件配置分别为CAP3的ESPA2的两级系统,如无二级系统浓水回流工艺,系统给水流量为118.3+15=133.3m3/h,则系统回收率为85/133.3=0.638,系统产水含盐量为0.81 mg/L,电导率1.61 μS/cm;有二级系统浓水回流工艺时,根据(1)式关系,系统回收率为85/118.3=0.718,系统产水含盐量为0.77 mg/L,电导率1.55 μS/cm。
二级系统浓水的回流工艺,具有图 1给出的A与B两个不同模式。实线所示模式A为目前普遍采用的模式,其二级浓水经浓水阀降压并回流到一级给水泵前端,二级浓水的能量几乎全部被浓水阀所消耗,并需要一级给水泵对其再次加压。笔者建议采用虚线所示模式B,其二级浓水经增压泵加压并注入一级给水泵后端,二级浓水具有的能量可被充分利用,而只需对其小幅增压至一级给水压强,从而达到降低系统能耗之目的。
理论计算表明,模式B工艺需增设1台15 m³/h流量、30 m扬程的16-4型增压泵,需要约4 000元投资,该增压泵新增功耗15×300/3 600=1.25 kW,但一级给水泵功率可降低15×1 020/3 600=4.25 kW。给水泵与增压泵与两项功率相抵后系统可节省功耗3 kW,按照0.8元/(kW·h)及运行时间8 000 h/a计算,每年可节省电费约3×8 000×0.8=19 200元。因此二级系统浓水回流时,增压并回流至一级给水泵后端工艺可有效节能。
04 结 论
(1)二级系统具有低给水盐量、低给水污染物、高通量、高收率、高浓差极化度特点。
(2)一级与二级系统分别用高压与低压膜品种的组合形式时的能耗较低且脱盐率较高。
(3)回收率85%的二级系统应该采用8 m的短系统流程与3-1/4或其整倍的膜堆结构。
(4)采用二级浓水回流至一级给水泵后端工艺,可有效降低两级系统能耗与水泵投资。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星水处理网获悉,7月11日,中国石化发布中天合创能源有限责任公司中天合创水务部废水、高含盐、矿井水高压反渗透框架招标反渗透膜招标公告。公告如下:(重招)2024-2026中天合创水务部废水、高含盐、矿井水高压反渗透框架招标采购招标公告1.招标条件本招标项目(重招)2024-2026中天合创水务部废
水是人类赖以生存的基础。随着人口增长,工业规模扩大,人类社会对水资源的需求也在不断提高。中国年消耗淡水超过6000亿立方米,是全世界用水量最多的国家;而我国人均水资源量只有世界平均水平的四分之一,水资源严重短缺。加强污水处理能力,提高污水回收利用率不仅是环保需求,更能有效缓解水资源短
进入“十四五”,中国的产业发展虽增速放缓,但就其发展阶段而言,仍处在快速发展阶段。中国是工业大国,同时也是工业强国,在持续推进工业化的进程中,需要消耗大量水资源。根据水利部公布的最新数据显示,2023年中国国内生产总值增长近一倍,用水总量稳定在6100亿立方米以内。面对如此庞大的用水量,
近期,金科环境凭借其领先的水处理技术和丰富的国家级水处理项目经验,成功中标江苏常州江边五期及污水资源化利用工程的厂区污水处理超滤反渗透系统、河南洛阳关林水厂提标改造纳滤膜系统,这一双重成就既展现了业主对公司的高度信任,也充分彰显了金科环境在水处理领域的卓越实力。常州市江边五期及污
1月4日,常州市江边五期及污水资源化利用工程——厂区污水处理工程——超滤及反渗透膜车间所需配套设备及相关服务公布中标结果,中标单位为金科环境股份有限公司,中标价7098万元。本次招标采购内容是常州市江边五期及污水资源化利用工程-厂区污水处理工程-超滤及反渗透膜车间所需配套设备及相关服务。
今年1月,世界气象组织(WMO)发布了首份《全球水资源状况》报告,报告直击全球水资源紧缺问题。目前,36亿人每年至少有一个月面临用水不足的问题,预计到2050年这一数字将增加到50亿以上。面临如此缺水的局面,生活用水、工业用水将如何得到有效保障?对此,科学家将目光聚焦海水淡化技术的研发与创新
LG化学荣幸地邀请您参加2023年第15届上海国际水展。这是水处理行业内最大型的展览会,它聚焦市政水处理、工业水处理、水环境综合治理、膜与水处理、净水等热点板块,展示水处理产业链领域最新技术和科研成果。作为全球优秀的海水淡化反渗透膜供应商,LG化学引领了行业的创新与发展。LG化学以最先进的产
膜技术较传统污水处理技术在出水水质、占地面积、污泥产量等方面具有较强的优势,以反渗透膜为主的膜技术得到了许多国家的高度重视,在近几年得到了快速的发展和更广泛的应用。值此2023年第24届环博会之际,众多膜产品供应商携最新技术产品精彩亮相,全球海水淡化反渗透膜领域第一品牌LG化学也带着其具
作为一家肩负社会责任的企业,LG,始终以涵盖客户、环境和社会价值的可持续发展愿景为基础,在经营活动中追求可持续创新。值此届环博会到来之际,LG化学水处理事业部将带来最新的产品和技术。基于创新的薄膜纳米复合技术(TFN),LG化学生产制造全系列NanoH2O海水和苦咸水反渗透(RO)膜,期间不断发展,
记者近日从渤海新区管委会获悉,到目前为止,当地已有83家企业用上了海水淡化水。
面对日趋严重的水资源短缺问题,包括纳滤和反渗透在内的高压膜技术在饮用水、再生水处理以及海水、苦咸水淡化等方面逐渐得到了广泛应用。膜污染是膜分离过程中存在的普遍现象,会导致出水水质变差、膜使用寿命缩短、运行成本增加等问题,因此需要对膜污染机理进行深入解析并研发抑制或缓解膜污染的有效手段。膜污染的形成由膜表面性质、进水水质和运行条件共同决定,故通常也从这三方面进行膜污染控制。
6月12日,天津滨海新区环塘污水处理有限公司北塘再生水厂超滤膜元件中标候选人公示,第一中标候选人天津膜天膜科技股份有限公司,投标报价1413120.00元。
反渗透(RO)/纳滤(NF)膜元件在长期运行过程中会不可避免地发生膜污染,当产水水质无法满足应用指标时,就需要对膜元件进行更换。膜剖检分析是研究和确定膜污染最直观有效的方法,通过膜剖检分析及膜污染诊断可以为膜元件的日常维护、膜系统运行优化和膜性能修复提供有效依据。但是,目前对于膜剖检分析的实践及膜污染诊断研究还不系统、不全面。
反渗透膜元件一般情况下,可以使用2~3年左右。若想延长使用寿命,可对反渗透膜元件进行清洗,通常分为物理冲洗和化学冲洗两种方式,当物理冲洗已经不能使反渗透膜的性能恢复,就应该需进行化学清洗了。
反渗透系统制取纯水有个特点:反渗透膜的实际产水量受温度的影响变化较大。大多数实验室超纯水机或反渗透纯水设备产水量是按反渗透膜在25℃进水温度下的标准产水量来标注的。温度变低,水的粘度增加,水的扩散性减弱,产水量也随着温度下降而降低。
拆解反渗透膜的压力容器,将所有端盖及零部件统一,按序存放.
反渗透设备主体的安装主要就是膜元件的安装以及管道连接。为了使膜元件和膜壳之间连接的精密,在装填反渗透膜元件时,水处理厂家工程师建议在有密封圈的一段涂些许凡士林或起润滑作用的材料。这样便于反渗透膜元件的整体装入,也有效的起到了密封的作用。传统的膜与膜之间的连接需要加装连续接件,注意
反渗透装置故障一般可以从三个方面来进行分析第一、系统设计关节第二、安装调试环节第三、运行维护环节1、系统设计环节(1)原水水质及特殊离子——水质全分析及特殊离子如铁、锰、硅;(2)水温——根据实际运行水温进行设计计算;(3)回收率——根据膜元件排列方式确定最佳回收率,防止个别膜元件水
反渗透系统一旦运行,应尽量保持稳定的运行状态,每一次系统的启动和停止都涉及流量与压力的变化,对膜元件产生机械应力。因此,必要时尽量降低系统的启动停止频率,正常的启动和停止也应该平稳进行。那么当反渗透水处理设备需要正常停止使用一段时间后,应该如何保养维护呢?停运时间长短不同,维护保
质量管理体系及理念的差异:湿式反渗透膜元件基本上是由于生产厂商执行的质量体系为全量检测,要求每支出厂的反渗透膜元件都要进行标准溶液检测,只要通过标准测试的反渗透膜元件才能作为合格产品出货。而干式反渗透膜元件厂家执行的是产品抽检体系,每个批次的膜元件进行抽检标准溶液测试,抽检后的膜
电导率反映的是反渗透膜后新水净化程度指标,而反渗透膜脱盐率是相对固定的,所以它同时也受源水变化的直接影响而有波动变化,另外随着使用时间不断延长,一般电导率也有可能会有所升高。运行中随时注意其变化,在源水相对稳定的情况下,新水如不是突然急剧的升高或降低就属正常。1、结垢污染:回收率
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!