DTRO碟管式反渗透系统运行性能影响因素

DTRO碟管式反渗透系统运行性能影响因素碟管式反渗透系统（DTRO）的基本原理及特点采用反渗透技术处理垃圾渗滤液，需要考虑膜的高度耐污染性和开敞式的膜组件，只有解决了膜片堵塞的问题，才会较高效率地除去生物污染。年，技术被引入市场并取得了良好的效果，并逐渐在垃圾渗滤液处理中得到广泛的应用。DTRO系统的原理及结构反渗透是指与自然渗透过程相反的现象，即在外界压力作用下，使溶剂通过半透膜析出的过程。膜的过滤是一个物理分离过程，过滤各种各样尺寸的颗粒及分子。只要达到要求的尺寸和被选择膜的材料，小颗粒、胶质、微分子，甚至于离子都可以被分离。膜过滤是一个纯物理过程，不会影响到化学结构和使用膜材料的热稳定性。是反渗透的一种形式，利用压力使中的水分子渗滤液透过反渗透膜，把所有污染物包括氨氮等大于的分子及离子截留，从而达到处理渗滤液的目的，其核心技术是碟管式膜片膜柱。作为专门针对高浓度料液的过滤技术，具有较高的出水水质。自80年代在德国成功运营至今已有年，其占据了全球的垃圾渗滤液处理市场份额。DTRO系统基本结构DT膜技术即碟管式膜技术，分为碟管式反渗透（DTRO）和碟管式纳滤（DTNF）两大类，是一种专利型膜分离设备。该技术是专门针对渗滤液处理开发的，世界上最先进成熟的反渗透膜在垃圾渗滤液处理上的应用。膜组件主要由碟片式膜片（过滤膜片）、导流盘、O型橡胶垫圈、中心拉杆、外壳、两端法兰各种密封件及联接螺栓等部件组成。把过滤膜片和导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端部法兰进行固定。然后置入耐压外壳中，就形成了碟管式膜组件。每个膜柱直径为200mm，长1000mm，有个170导流盘和个169膜片。当膜片需要更换时，只需用扭力扳手将膜柱打开，进行更换。图为膜组件图：图2-1碟管式反渗透膜组件膜柱中各个部件有不同的作用。膜片由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架，这三层换装材料的外环燥接，内环开口，为净水出口。导流盘（替代了卷式膜中的网状支撑层）将膜片加在中间，但不与膜片直接接触，加宽了流体通道。导流盘表面有一定方式排列的凸点，在高压下使渗滤液形成瑞流作用，增加透过速率和自行清洗功能。O型橡胶垫圈套在中心拉杆上，置于导流盘梁侧的凹槽内，起到支撑膜片、隔离污水和净水的作用。净水在膜片中间沿丝状支架流道中心拉杆外围，通过净水出口排出。图2-2碟管式膜柱DTRO系统基本原理DTRO膜组件采用的是开放式流道设计形式，料液通过口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流道组件的另一端。在另一端法兰处，料液通过8个通道进入导流盘中，被处理的液体以最短的距离快速流过滤膜，然后180°逆转到另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘。从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双“S”形路线，浓缩液最后从进料端法兰处流出。三层环状材料的外环使用超声波技术进行传接的。膜组件两导流盘之间的距离为4mm，导流盘表面有一定方式排列的凸点。这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成瑞流，增加透过速率和自动清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命。DTRO每支膜柱膜面积为9.045m。是同规格的卷式膜面积的1/4，正是因为降低了膜面积才使膜柱内流道变得宽阔，使大分子污染物能够排除，防止了膜的堵塞。DTRO运行性能影响因素及实例分析DTRO运行性能影响因素由于是根据反渗透原理进行设计研制的，膜组件性能主要由膜通量、脱盐率、运行稳定性三项基本因素决定而具体的运行又受膜材料、膜组件、温度、PH值、运行压力、水通量、渗透率及回收率等条件的制约。膜通量：是指单位时间内通过单位膜面积上的流体量。主要受膜压差、盐浓度和运行温度等因素影响。其与膜的厚度、材料、孔隙率、温度、跨膜压差（以及接触膜的盐浓度和料液通过膜表面的速度有关。北京天地人的碟管式反渗透膜材料为聚酷胺，其反渗透的机理遵循吸附毛细孔理论，膜通量的迁移公式为：芳香聚丑胺膜表面固定电荷的密度较小，可以将其考虑为非荷电膜进行迁移方程的计算膜通量与进水压力、实际进水温度、进水盐浓度和回收率的影响。实际操作中系统采用的是系统自动控制，以下是通过釆集重庆长生桥和上海黎明的运行数据，分析跨膜压差、进水温度、电导率和回收率分别对膜通量的影响。跨膜压差对膜通量的影响由图示2-3为1%NaCl的渗滤液，跨膜压差从OMpa逐渐增加至17MPa的过程中，膜通量的变化情况。由曲线变化分析可知膜通量的增加与进水压力正相关；在0-5MPa的跨膜压差下，膜通量以直线趋势上升，当跨膜压差大于5MPa时，膜通量仍呈上升趋势，但增长趋势明显变慢。进水温度对膜通量的影响图示2-4中数据分析可知，当温度在10℃一25℃之间时，膜通量指数随着温度的升高由0.45几乎成直线上升到1。温度达到25℃以后，膜通量不再继续升高，而保持相对稳定的状态，达到初始设计膜通量值。经分析，这是由于温度的升高，水的粘度降低使得膜的透水能力增加。当温度达到一定值时，水的粘度降低达到最大，膜通量保持恒定，不再随温度的增长而变化。盐浓度对膜通量的影响图示中2-5，电导率是反应溶液中盐浓度的主要参数，当电导率由18ms/cm增加至20ms/cm时，膜通量由11.9L/m3.h降至8L/m3.h。膜通量随着电导率的增高急剧降低。电导率由20ms/cm增加至50ms/cm时，膜通量由缓慢降至膜通量随着电导率的增加而缓慢降低。经分析得知由于随着盐浓度的增加，渗透压增加，从而导致了膜通量的减小。回收率对膜通量的影响图2-6将回收率控制在1的范围内，测得膜通量的变化。由曲线变化可知，虽然在回收率变化中膜通量的变化不稳定，但是总体趋势是随着回收率的增加时膜通量表现为下降趋势。脱盐率：是指反渗透膜组件排斥可溶性离子程度的一种度量。主要受压力、进水温度、进液盐浓度、回收率和等因素影响。其表达公式为：其受随各因素影响的变化如下：电导率和PH值对脱盐率的影响分析图2-7和2-8可知，由上图数据可知脱盐率随着溶液盐溶度的降低而降低，当电导率分别为每增加10ms/cm时，脱盐率降低变化率分别为0.5%、1.5%、2%、5%、5%，由此可见随着溶液盐浓度的降低，脱盐率降低的速度将加大，即盐浓度越高其脱盐率程度下降的越急剧。脱盐率在PH≤4和PH≥10时，小于最高脱盐率99.8%，PH为4-10之间相对稳定，保持最高脱盐率。操作压力和温度对脱盐率的影响图2-19的实验，在温度和PH值一定的情况下，将操作压力由0MPa逐渐增加至27MPa过程中的脱盐率的变化，由数据分析可知：脱盐率随着操作压力的增加而提高，在操作压力达到一定的值后，压力对其的影响将减小并保持水平不变；随着盐浓度的增加，脱盐率下降；而2-10中可以看出脱盐率随着运行温度的降低而降低，呈曲线变化。运行压力：是克服渗透压，保证渗透膜正常运行的重要参数，影响着处理效果。在实际的运行中，必须控制运行压力。项目中，运行压力是监测膜运行状态的主要参数。图2-11中，膜连续运行102h的运行压力的变化曲线。膜开始运行时，为2.65MPa随着时间的延长，运行压力呈直线上升，在40h时运行压力发生了急剧降低的突变，随即压力继续以直线趋势上升，但比起初增加的速度放缓。70处运行压力突变至4.3MPa随后逐渐降低至3.5MPa并保持恒定。由分析可知，渗透压直接影响产水量和回收率，同时受两个因素的影响，即进水含盐率和回收率。渗透压与含盐率成正相关。随着进水含盐量的增高，渗透压亦会随着增大，为了保持恒定的出水量，运行压力也需要提高。当运行压力超过一定程度时会使得膜面变形加剧，使膜加速衰老，从而缩短膜的使用寿命。回收率：是指进水料液经过渗透作用回收的那部分水量。膜工艺的回收率由通量和膜面积共同决定，常以百分数表示回收率。当压力一定，回收率提高将使得浓度极化加剧，则渗透压升高，从而导致有效压力的降低，最终使得产水量和脱盐率下降。DTRO系统的运行受多种因素的影响，并且各因素之间相互影响，获得最佳的运行条件对于膜系统的正常运行有着极其重要的作用。在实际工程的应用中，可通过实际情况对参数进行调试，保证系统的成长运行和成本的合理。