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东丽海水淡化反渗透膜及其应用田华内容1.东丽海水淡化反渗透膜技术简介2.BCS两段法海水淡化系统简介3.东丽海水淡化反渗透膜全球应用业绩内容1.东丽海水淡化反渗透膜技术简介1.1东丽海水淡化反渗透膜技术的发展1.2反渗透脱硼技术1.3东丽海水淡化反渗透膜一览表1.1东丽海水淡化反渗透膜技术的发展高压中空醋酸纤维素膜(1998年)中空聚酰胺(1969年)卷式聚酰胺复合膜(1978-1979年)卷式聚酰胺复合膜(1998)高压中空聚酰胺膜(1992)系统回收率(海水浓度:35000mg/L)RO膜元件的耐压能力(MPa)010302040506010.09.08.07.06.05.0超高压卷式聚酰胺复合膜(1999年)99.599.699.799.899.940005000600070008000900010000110001200013000流量(gpd)脱盐率(%)标准膜元件1990:SU8201996:TM820-4001996:SU820L2001:TM820L-4002004:TM820E-4002008:TM820S-4002009:TM820V-4002009:TM820M-4002009:TM820R-4001997:SU820BCM2004:TM820A2001:TM820H高脱硼膜元件高效膜元件高TDS海水淡化膜元件1.1东丽海水淡化反渗透膜技术的发展6WHO0.3mg/l0.5mg/L(指南)19931997199820001990200420011996冲绳福冈1.5mg/L特立尼达以色列新加坡阿联酋0.4mg/L1.0mg/L1.0mg/L西班牙没有限制136×1,000m3/d272136227405042硼元素标准世界日本0.5mg/L(正式规定.)世界上硼元素水质标准/要求值(饮用水)20070.3mg/L1.0mg/L美国1.5mg/L没有限制没有限制2000年以后,硼元素的水质标准变得越来越严格。2000年以后,硼元素的水质标准变得越来越严格。1.2反渗透脱硼技术海水淡化膜对硼的去除率发展测试条件:32,000ppm-NaCl,5mg/l硼,5.5MPa,25℃1.2反渗透脱硼技术日本WHO0.3mg/l0.2mg/l0.5mg/l1.0mg/l19931997199820001990硼标准TorayAB93%200393%80~90%91~93%75~80%88%新标准200995%TM820M/TM820R东丽一直致力于海水淡化膜脱硼研究海水淡化膜脱硼技术演变和趋势硼去除率(%)90919395产水量(m3/d)2005200720095002010氯化钠去除率(%)99.599.699.799.8253035401.2反渗透脱硼技术:BOHOHHO4Å2.RO膜的微细构造Poresizesphere:Estimatedas5.0-7.0Å3.RO膜的孔径*)与硼去除率的相关性8688909294969810045678孔径(Å)硼去除率(%)▲S1◆S2■B1●B2∗)根据阳电子湮灭时间测定法得到的数据4.分子动力学模拟进行孔径解析1.硼元素去除机理100nm100nmSEMimageTEMimage去除透过孔经小孔径大1.2反渗透脱硼技术反渗透膜反渗透膜脱硼机理4Å硼酸分子反渗透膜反渗透膜脱硼性能的改善:--高脱盐、高通量1.2反渗透脱硼技术硼酸(分子直径0.4nm)孔RO膜基材基材支持膜支持膜0.40.50.60.70.8100959085制水量(m3/m2・日)改良膜传统膜(%)硼去除率新技术的要点:精密分子设计・纳米加工技术使膜构造致密化TBMC正采用上述技术制造所有反渗透膜元件新技术的要点:亲水性改性设计保证水通量海水淡化系统中高海水淡化系统中高脱硼反渗透膜的应用反渗透膜的应用单级高脱硼反渗透海水淡化ZoneBZoneCSeawater海水Productwater产水Alkalinedosing,HighpH加碱(高pH)二级高脱硼和高产水量反渗透海水淡化工艺Seawater海水Productwater产水ZoneA1.2反渗透脱硼技术东丽脱硼海水淡化RO膜产品一览表ZoneATM820A-40099.756,000(22.7)93HighBoronRejection/高脱硼率TM820C-40099.756,500(24.6)93HighBoronRejection/高脱硼率HighWaterProductivity/高产水量TM820E-40099.757,500(28.3)91CTM720C-43099.28,800(33.3)95HighBoronRejection/高脱硼率HighWaterProductivity/高产水量AlkalineTolerance/高耐碱(pH10)BFeatures/特征BoronRej/硼脱除率(%)Specification/规格TDSRej/脱盐率.(%)ElementName/膜型号WaterProductivity/产水量GPD(m3/d)TM820V-40099.809,000(34.1)92TM820M-40099.807,000(26.5)95TM820R-40099.808,500(32.2)951.2反渗透脱硼技术1.2反渗透脱硼技术在高pH下硼浓度可以通过BWRO进一步降低。高pH操作条件下导致:1.碱化学品的消耗;2.降低膜元件寿命;3.结垢。淡水海水预处理高压泵浓水BWROSWRONaOH投加海水淡化系统(SWRO)后处理(BWRO-调pH)硼:5mg/L除硼外其水质已满足要求电离硼酸高压泵产水浓水BWRO脱硼率:pH7:70-80%pH9:90%硼:0.5mg/L高脱硼海水淡化膜可以降低SWRO后续流程负荷。1.2反渗透脱硼技术SWRO产水硼浓度(mg/L)膜元件硼脱除率海水(温度、TDS、硼浓度)90%95%97%99%日本(25ºC,3.5%,5mg/L)1.50.90.40.2东南亚(32ºC,3.5%,5mg/L)1.61.00.50.2中东(3838ºC,4.5%,77mg/L)3.02.01.10.4单级SWRO产水硼浓度(计算值)水质更差计算条件:7支膜元件/芯,14lmh,25ºC,pH8.0,800psi,3.5L/min,40%Ry,3年。在高含硼海水地区,即使使用高脱硼膜元件,也需要辅助手段降低产水中硼浓度。WHO标准(0.5mg/L)日本标准(1.0mg/L)TM820R/M系列TM820M使某些地区单级SWRO脱硼满足饮用水要求!1.3东丽海水淡化反渗透膜一览表ZoneATM820A-40099.756,000(22.7)93HighBoronRejection/高脱硼率TM820C-40099.756,500(24.6)93HighBoronRejection/高脱硼率HighWaterProductivity/高产水量TM820E-40099.757,500(28.3)91BFeatures/特征BoronRej/硼脱除率(%)Specification/规格TDSRej/脱盐率.(%)ElementName/膜型号WaterProductivity/产水量GPD(m3/d)TM820V-40099.809,000(34.1)92TM820M-40099.807,000(26.5)95TM820R-40099.808,500(32.2)95TM820R-44099.809,400(35.6)95TM820M-44099.807,700(29.1)95TM820A-37099.755,600(21.2)93TM820A-44099.756,500(24.6)93TM820C-37099.756,000(22.7)93TM820E-44099.758,250(31.2)91TM820V-44099.809,900(37.5)92TM820S-44099.759,900(37.5)90TM820S-40099.759,000(34.1)902.BCS两段法海水淡化系统简介2.1常规反渗透海水淡化工艺流程2.2东丽两段法(BCS)海水淡化工艺2.3BCS用海水淡化膜元件特点2.4BCS的优势2.5BCS的应用内容预处理反渗透膜组件保安滤器产品水原水供水槽海水澄清池海水高压泵电动机能量回收涡轮浓水≦8MPa*)混凝剂杀菌剂杀菌剂除氯还原剂消毒剂*)仅限于卷式反渗透膜元件常规海水淡化工厂工艺流程图2.1常规反渗透海水淡化工艺流程东丽公司专利技术:专利号:CN302294(1997),AU691649(1998),KR204608(1999),USP6187200(2001),CA216033(2001),EP(granted2002)Pending:JP,RC浓水(60)C=5.8%SW产品水(40)原水(100)C=3.5%SW高压泵反渗透装置1段预处理6.5MPa2.5MPaup6.58.010MPa反渗透装置2段提升泵产品水(20)浓水排放(40)C=8.8%SW总产水(40+20)():水量系统回收60%东丽两段法海水淡化系统工艺流程(BCS:BrineConversionSystem)2.2东丽两段法(BCS)海水淡化工艺BCS系统的操作压力渗透压操作压力压力(MPa)8.46.52.50净驱动压(3.5%)(8.8%)进水浓水第一段第二段2.2东丽两段法(BCS)海水淡化工艺海水淡化最大操作压力TM820C/A:8.3MPaTM820E/M/R:8.3MpaTM/SU-820BCM:10Mpa反渗透膜的结构反渗透膜元件结构用于两段法的超用于两段法的超高压海水淡化膜元件高压海水淡化膜元件RO膜的放大图(UHR-FE-SEM)x50,000海水产品水超高压脱盐层交联芳香族聚酰胺0.3μm支撑层聚砜45μm基层无纺布100μm2.3BCS用海水淡化膜元件特点既抗高压又保通量():水的流率常规海水淡化系统(回收率40%)(250)(150)(100)二段法海水淡化系统(回收率60%)(167)(67)(100)回收率回收率40%33%海水流量:2/3排放水流量:少于1/2两段法海水淡化的水量平衡图两段法海水淡化的水量平衡图2.4BCS的优势4636549一段法与两段法制水成本比较一段法与两段法制水成本比较373062.58.517设备投资设备投资耗电耗电膜膜化学药剂化学药剂其他其他减少量常规一段法两段法回收率:40%,操作压力:6.5MPa回收率:60%操作压力:6.5/8.4MPa2.4BCS的优势(1)减少33%(2)减少50%以上(3)减少10-15%环境方面:(1)海水取水(2)浓水排放(3)CO2气体(节省能源)(1)降低33%(2)降低33%(3)降低33%(4)降低30%以上(5)降低15-25%(6)降低10-15%(7)降低15-20%与一段法比较经济性:(1)海水进水量(2)预处理水量(3)化学药剂的耗费(4)工厂的占地面积(5)工厂的总成本(6)运行和维护费用(7)总成本项目两段法反渗透海水淡化系统的优势两段法反渗透海水淡化系统的优势2.4BCS的优势浓水排放的环境影响浓水排放的环境影响回收率:40%浓水排放浓度:5.8%回收率:60%浓水排放浓度:8.8%BCS的高TDS浓水扩散面积小,其盐分总量小。2.4BCS的优势高含盐浓水排放毫无疑问会对环境和海洋生物造成影响,BCS的浓水含盐量更大,其影响更大吗?产水量:210m3/d一级及二级RO系统能量转换器在日本爱媛工厂进行的中试概况在日本爱媛工厂进行的中试概况海水砂滤PolishingFilter过滤器高压泵保安过滤器1段RO2段RO能量转换器产水浓水NaOClFeCl3SBSMT-901H2SO42.4BCS的应用日本中试工厂运行结果日本中试工厂运行结果050100150200250300产水流量(m3/d)02004006008001000120009018027036045054063
本文标题:东丽海水淡化反渗透膜及其应用
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