反渗透应用与解决方案

1反渗透应用与解决方案大唐电力化学会议2012/8/30孙程2陶氏化学概况•1897年在美国密歇根州米德兰市成立，创始人是赫尔伯特·陶(HerbertH.Dow)•提供多元化的产品和服务，客户遍及全球约160个国家•在36个国家建有生产基地，共有197家工厂，拥有5,000多种产品•全球共有员工52,000人•2011年，陶氏年销售额为600亿美元3Dowatthe13thChinaDevelopmentForum•AndrewandPeterattendedtheChinaDevelopmentForum•AndrewdeliveredremarksduringtheOpeningCeremonyastheforeignco-chairoftheforum•AndrewmetwithChinesePremierWenJiabao4作为全球领先的净化和分离技术供应商，陶氏水处理及过程解决方案事业部在世界各地发挥重要作用。5•1900名员工•11家生产基地•研发中心遍及美国、中国、西班牙、巴西、德国和沙特阿拉伯陶氏水处理及过程解决方案事业部全球概况6陶氏水处理及过程解决方案事业部亚太区概况(不包括日本)KOREASINGAPOREAUSTRALIAMALAYSIAJAPANPHILIPPINESMAINLANDCHINAINDONESIATHAILANDHONGKONGTAIWANNEWZEALANDVIETNAMINDIAPAKISTAN•600名员工•2个生产基地•超滤•离子交换树脂•研发技术中心7陶氏化学公司上海技术中心(SDC)88产水箱抛光去离子系统预处理系统产水箱初级脱盐系统FILMTECTMRO/NF膜元件DOWEXTM;Amberjet;Amberlite离子交换树脂陶氏化学水处理及过程解决方案产品线多介质过滤器压力式UFMBRUF/MBRDOWTMUF/MBR组件UFUV抛光混床产水箱2B3T系统(UPCORE,Amberpack系统)单级RO+初级混床两级RO系统单级RO+EDI初级抛光混床EDIDOWTMEDI模块RO/NFIX原水9陶氏水处理产品及解决方案DOWFILMTEC™RO反渗透和纳米过滤AMBER™离子交换树脂DOW™超滤组件DOW™EDI电除盐ADSORBSIA™选择性介质DOWEX™离子交换树脂陶氏系统业务(只在中国提供)10先进技术推动全面的水处理解决方案和应用催化剂与化学加工食品与饮料发电采矿与湿法冶金废水处理与再利用住宅用水与商业用水市政用水与海水淡化制药工业用水11List五、其它的服务P142-159一、典型的设计P12-78二、运行与维护P79-86三、故障的判断P87-139四、清洗与恢复P140-14112一、典型的设计P12-7813关于设计导则描述14关于设计导则描述15Ca2+Mg2+Ba2+Sr2+SS胶体有机物一级RO膜极少量Ca2+Mg2+二价离子少量Na+Cl-一价离子二级RO膜二级设计(给水中污染物)16适合使用在二级RO中30-365LE-400iLE440i30-400/34i365ft2400ft234mil99.5%34mil99.5%28mil28mil400ft210.5bar440ft210.5bar适合使用在一级RO中XFR-400/34i400ft234mil99.65%XLE-44028mil440ft27.0bar二级设计(膜元件发展)17二级设计(设计实例1)项目内容原水来源1级RO产水原水TDS10ppm原水电导率20μs/cm设计产水量98t/h设计回收率90%要求产水TDS≤0.5ppm电耗要求≤0.4KWh/m318二级设计(设计实例2)方案1方案2方案3设计通量40LMH40LMH40LMH膜元件型号LE-400iXLE-440XLE-440一段膜壳数量7支7支9支一段膜壳类型6芯6芯5芯二段膜壳数量4芯3芯3芯二段膜壳类型6芯6芯5芯总膜壳数量11支10支12支总膜数量66支60支60支19二级设计(设计实例-方案1)20二级设计(设计实例-方案2)21二级设计(设计实例-方案3)22二级设计(设计实例-汇总对比)方案1方案2方案3进水压力10.12bar8.75bar7.94bar系统压差3.78bar3.65bar2.45bar最大进水流量15.58t/h15.57t/h12.11t/h最小浓水流量10.60t/h12.59t/h11.47t/h单支最大产水量1.74t/h1.91t/h1.78t/h单支最小产水量1.16t/h1.32t/h1.44t/h产水水质0.28ppm0.28ppm0.28ppm产水能耗0.4KWh/t0.35KWh/t0.32KWh/t膜成本66支LE-400i60支LE-400i60支LE-400i23二级设计(运行5年的实例)24•二级RO采用XLE-440是合理降低系统成本的有效办法；•采用高通量设计(35-40LMH)的二级系统是安全的；•高通量设计的系统产水水质优于低通量设计的系统；•应将系统成本更多的投到需要低通量设计的一级系统中；•二级系统膜元件应选择比通量高于一级系统的膜元件；•使用3(5):1(5)排列构成短流程二级RO系统更为合理；•采用5芯膜壳的二级系统与采用6芯膜壳的一级系统集成在同一支架上的工业设计有待进一步优化。二级设计(总结)25IT电子废水回用案例——概况项目内容规模1700t/d预处理多级过滤深度预处理压力式UF回用主工艺NF+RO+多效蒸发回用水去向工艺清洗水浓缩水去向蒸发后完全回用该企业目前在深圳，是中国电子信息产业集团的核心企业之一，是中国唯一的电脑硬盘盘基片制造商，产品包括铝基片、浸镍抛光盘基片、玻璃盘基片和刻花盘基片。26IT电子废水回用案例——水源27IT电子废水回用案例——水源水质类别数值电导率1500μs/cmCOD≤100ppmPH1-3SS≤3ppm该企业主要在铝基片上进行：研磨+抛光+镀镍三步工序，本项目的水源为酸性化学镀镍清洗排放水。28电导=1500Q=70m3/hNF电导=4500Q=14m3/h电导=700Q=56m3/h低压RO电导=14500Q=4m3/h电导=500Q=10m3/h高压RO电导=28000Q=2m3/h电导=800Q=2m3/h三效蒸发电导=200Q=2m3/h粗盐外售回用生产Q=70m3/h零排放IT电子废水回用案例——化学镀镍废水29IT电子废水回用案例——预处理UF30IT电子废水回用案例——NF31IT电子废水回用案例——低压RO32IT电子废水回用案例——高压RO33项目概要地址:中国广东用户：珠海电厂OEM:阿奎特水处理有限公司AquatechInternationalCorporation产能:2*63m3/h投运时间:2004年水源:地表水（河水）RO膜型号:FILMTEC™BW30LE-440挑战:海水倒灌主要技术：高效反渗透HEROAmberpack三明治混床34给水质量（西江支流，非咸潮时期）在海水倒灌期间，导电率会提高约10倍（大于3000uS/cm），氯离子浓度超过1,000mg/L。钙离子浓度增加一倍，镁离子浓度增加10倍到20倍。项目2001年-2006年变动pH6.72~8.78悬浮固态物(SS)(mg/l)1.4~71.0化学需氧量CODcr(mg/l)1.68~8.80总硬度(mmol/L)0.94~4.13二氧化硅总含量(mg/l)2.60~6.40NTU1总溶解固体TDS(mg/l)218.5~450.0总碱度(mmol/L)0.12~1.52导电率(µs/cm)418~713SO42-(mg/l)26.20~99.17Cl-(mg/l)118.8~362.47Ca2+(mg/l)28.36~49.02Mg2+(mg/l)0.12~12.55NO3-(mg/l)0.70~8.60HCO3-(mg/l)11.40~92.7535清水箱河水生水泵弱酸阳床增压泵NaOH重力过滤器混凝斜板沉淀池清水泵清水箱软化器HCl清水箱增压泵保安过滤器高压泵NaOH反渗透锅炉补给水反渗透淡水箱三明治混床脱碳器珠海发电补给水系统流程图36工艺流程和产水质量要求原水预处理系统•混凝池、澄清池和重力式过滤器除盐系统-HERO•弱酸床(WAC)•软化器(SAC)：备用•脱碳器•反渗透抛光系统•Amberpack满式床澄清池TSS≤10mg/L重力式过滤器TSS≤3mg/LSiO2≤10µg/L导电率(25℃)≤0.1µs/cm硬度≈0µmoL/L产水电导≤50µs/cm37典型HERO工艺流程和控制.硬度去除•出水硬度200µg/L•当出水硬度超标时启动软化器SAC•采用DOWEXMAC-3弱酸树脂•进水pH控制为偏碱，出水pH控制在3-4.5二氧化碳去除•进水pH4.5•当进水pH过高，投加酸(通常是WAC接近运行终点时)•出水CO25mg/L除盐•加碱使反渗透运行pH为9.5-10.5•回收率高达90%•产水电导≤50µs/cm本案例：实际运行进水硬碱比略大于1，先用弱酸树脂脱硬除碱，再串联强酸树脂脱除漏过的硬度38HERO工艺现场照片弱酸床反渗透精处理床软化器39传统反渗透与高效反渗透HERO的比较常见的RO污染物传统RO系统解决方案HERO系统解决方案硬度导致结垢低PH酸洗通过预处理将硬度和碱度去除胶体硅垢高PH碱洗运行在高pH值条件下，硅垢能够溶解油脂高PH碱洗运行在高pH值条件下，油脂能够溶解有机物高PH碱洗运行在高pH值条件下，有机物能够溶解微生物高PH碱洗运行在高pH值条件下，微生物的生长得到抑制HERO系统要求高pH值运行！无氯化后处理的Filmtec反渗透膜可以连续运行在2-11pH范围。40RO系统/膜元件*第一列于2010年更换膜升级版膜产品参数HRLE-440ia流量GPD(m3/d)12,650(48)溶质脱除率(%)硅99.8硼68硝酸根97氨根97.5异丙醇94设计流量(m3/h)2X63设计回收率(%)90%膜元件BW30LE-440每列压力容器数量35每压力容器元件数量71段压力容器数量42段压力容器数量1膜型号有效膜面积ft2(m2)产水流量gpd(m3/d)最低脱盐率(%)稳定脱盐率(%)BW30LE-440440(41)11,500(44)N/A99.0HRLE-440i440(41)12,650(48)99.399.5BW30LE-440和升级版产品HRLE-440i的技术参数产水量增加10%，脱盐率由99%提高至99.5%，特殊溶质(硼、硅等)脱除率大大提高41ROSA模拟：产水质量的提高降低运行压力，节省运行成本!产水质量提高，极大降低后续精处理混床负荷！离子(ppm)HERO进水水质（非咸潮时高值）BW30LE440出水HRLE440i出水降低比例K5.631.270.2381.9%Na193.614.362.4543.8%Ca0.2000N/ANO38.622.030.6568.0%Cl230.005.543.0744.6%F0.440.010.01N/ASO492.501.580.7155.1%TDS539.1015.927.7451.4%pH10.009.779.52N/ASiO26.40ppm130ppb40ppb69.2%运行压力设计值14.47bar11.52bar20.4%42RO系统性能——回收率和流量系统回收率在85%-95%之间405060708090100Recovery(%)Dates0102030405060PermeateFlow(m3/h)Dates咸潮期间降低产水量运行，通量依然达到28lmh43RO系统性能——产水质量和脱盐率0102030405060708090100020040060080010001200Conductivity(us/cm)Dates0.920.930.940.950.960.970.980.991SaltRejectionDates产水电导远小于客户要求的50µs