脱硫废水零排放之无软化浓缩工艺

3.2膜面结晶

膜面结晶是RO膜的重要议题。结晶理论通常把结晶状态分为粒状结晶和膜面结晶。当溶液达到溶解度极限范围，份子相互碰撞产生晶体，晶体是不溶解的粒状固体，晶体随水流方向压到膜面。粒状晶体堆在膜面比较松散，或随著水流冲到浓液出口，因此粒状结晶不会对膜通量带来太大影响。粒状结晶见图3。

膜面结晶是盐水在通过膜面时进行脱盐，水被压过膜产生清液，膜面瞬时在高盐浓度下结晶(见图4)。因高盐份平均分布在膜面，晶体在膜面向外生长，成为一层很坚固的晶体，覆盖在膜面，而且与膜面结合。通常结晶先从低溶解性的盐份开始，如钙、镁离子。钙、镁盐溶解度非常低，虽然含量相对较低，但几乎无法在不破坏膜的前提下能清洗恢复通量。

4振动膜工作原理

振动膜的原理就是针对这两个成因来设计。振动膜主要有两个主要部分，膜组和使膜组产生往复运动的振动机械。膜组里是圆形的平板膜，膜片可按需求使用不同精度的膜材。膜片与膜片间隙比较大，有3mm，进口通道比较宽，不容易在进口位置产生结垢。进液通过压力从进口流到浓液口。在进料泵压力下，清液通过膜片，盐份被截留。膜组解剖示意见图5。

整个膜组座在一组振动机械上。振动机械是采用马达和偏心轴承，产生约每秒50Hz的频率传到整个膜组。在膜面来回往复振动，在膜面产生强大剪切力，盐分难以停留在膜面，防止膜面产生表面结晶。在高盐浓度下，结晶和未结晶的盐分被推到浓液口外排。振动机械示意见图6。

有了这两项设计，脱硫废水可以在不除硬进行浓缩。按现时的经验，振动膜浓液TDS可达90,000μg/g，甚至出现物理性结晶(见图7)。浓缩比可以达到60%至65%，即可减少蒸发量达60%至65%。产水氯离子量Cl-1约1500~3000mg.L-1。

4.1产水效果与浓缩比

产水效果与选膜有相关，选NF膜可把90%双价盐去除，单价盐去除率较低，只有10%。选RO膜可把99%双价盐去除，95%单价盐去除。在脱盐率上，振动膜与一般的卷式无大区别，只是在高通量、高浓缩比和防结垢上，振动膜比较有优势。

4.2固废量

化工项目的固废弃置受严密监控，处置费用高昂。因此污水处理混凝沉淀工艺需要大量采用化学品作为前处理除硬，一定要考虑固废弃置成本。振动膜采用高频振动提高膜面剪切力，对硬度没有要求，不外加药剂，减少整体固废量。

4.3能耗

能耗是整个提浓工序最关键的经济指标。膜的浓缩成本比蒸发成本经济效益显著，振动膜是膜分离技术，不产生相变，平均能耗约为每方进水4kW∙h/m3。

4.4快速模拟

正昌资源及科技有限公司为浓盐水分离做了大量实验，收集数据，制成模拟软件(见图8)。通过实际操作，证实该软件模拟结果非常接近实际情况。如能提供水质报告，便可在短时间内模拟出浓缩情况，让设计人员、业主调整策略，大量缩短设计周期。

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