DTRO资料

11.膜工艺介绍1.1膜技术分类膜技术按截留颗粒/分子量的大小可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透，如图2-3所示，目前在膜深度处理单元主要应用的有纳滤（NF）和反渗透（RO）；按膜组件形式划分可分为中空纤维膜、管式膜、板式膜、卷式膜、碟管式膜（DT）等，在本工段应用的主要为卷式膜和碟管式膜；根据膜的材质还可分为有机膜和无机膜，目前应用的均为有机复合膜。图3-1膜截留分子大小示意图NF和RO的最显著区别在于截留能力不同，NF截留分子量通常为150－1000，氨氮、硝酸盐、其它一价盐和部分小分子有机物可以透过NF膜，进入透过液，NF膜对大分子有机物和高价盐截留率较高，由于其受一价盐渗透压影响较小，故其操作压力较低。RO膜对除了水分子以外的污染物均有极高的截留能力，包括氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐等，由于一价盐大部分被截留，RO膜受渗透压影响较大，其操作压力较高。1.2卷式膜工艺传统的卷式膜更多的应用于给水、市政污水、中水回用、海水淡化等领域，包括卷式反渗透和纳滤。这种膜组件是针对纯水领域设计的。2图1-1卷式膜结构示意图在这种膜组件中，膜片间有网状支撑层，隔网厚度通常为28-47mil,而由于格网是与膜紧挨着的，液体需靠压力从膜与格网之间挤过，所以流道的有效空间非常小，很难估计，容易被污染物堵塞及产生浓差极化。所以对进水水质要求相当苛刻，必须进行复杂的预处理，使SDI小于5、悬浮物TDS小于5mg/l。并且一旦当预处理系统运行不稳定时，卷式膜就会很快堵塞，造成不断的停机清洗，而膜更换时必须成卷废弃，运行成本很高。由于卷式膜对进水要求极其苛刻，所以卷式膜没有直接应用于渗滤液改造系统的可能性，但由于其填装密度高、价格便宜，有些项目将其与其它工艺相组合，作为其它工艺的后处理，比如作为MBR的后处理，MBR的膜分离采用UF膜，可以截留大部分大分子污染物，为卷式膜的应用创造了一定条件，但MBR的出水COD值通常在1000以上，远高于卷式膜的有机物浓度极限要求，同时超滤出水中仍含有大量的结垢离子，具有极高浓度的TDS，所以卷式膜的有机物污染和结垢是难以避免的。卷式膜自身的结构缺陷使得这种膜分离形式即便在具有极完善的预处理前提下仍然存在易堵塞、浓差极化的现象，膜的寿命和产水率受到严重影响。卷式RO由于为传统的给水行业所设计，通常操作压力较低，膜系统的回收率也较低，拿与渗滤液净化接近的海水淡化来说，回收率通常只有40％－50％，即便是在低电导率的情况下，卷式膜的回收率通常也要低于75％，再加上卷式膜频繁的清3洗，卷式膜的产水率受到严重影响，这使得渗滤液改造系统的浓缩液产量成倍增加，增加浓缩液处理的难度。卷式NF抗污染能力要优于卷式RO，并且不受一价盐渗透压影响，操作压力低，回收率高，但由于其对氨氮、硝酸氮、亚硝酸氮等基本没有截留率，对COD的截留率也较低，但对于对排放标准出水要求不高的情况，是适用的。1.3DTRO工艺DT膜技术即碟管式膜技术，分为DTRO（碟管式反渗透）和DTNF（碟管式纳滤）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它的膜组件构造与传统的卷式膜着截然不同。原液流道：碟管式膜组件具有专利的流道设计形式，采用开放式流道，料液通过入口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流到组件的另一端，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经过滤膜，然后180º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。DT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湍流，增加透过速率和自清洗功能，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；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于处理高浑浊度和高含砂系数的废水，适应更恶劣的进水条件。透过液流道：过滤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，使通过膜片的净水可以快速流向出口。这三层环状材料的外环用超声波技术焊接，内环开口，为净水出口。渗透液在膜片中间沿丝状支架流到中心拉杆外围的透过液通道，导流盘上的O型密封圈防止原水进入透过液通道；透过液从膜片到中心的距离非常短，且对于组件内所的过滤膜片均相等。4图3-3碟管式膜柱流道示意图图1-2DT膜片和导流盘以DT膜为核心技术的DTRO工艺由于可以直接处理渗滤液，且出水标准高、系统运行稳定可靠，是专门用于垃圾渗滤液处理的反渗透膜技术，因此在国内外有大量的运用实例和广泛的发展前途。DTRO工艺具有如下特点：先进、成熟的处理工艺技术DTRO膜工艺是国内外垃圾渗滤液处理最成功和先进的反渗透膜处理工艺，DTRO进料透过液浓缩液5膜工艺在垃圾渗滤液领域的运用近三十年，在不断的工艺改造和技术进步中，始终走在国内外垃圾渗滤液膜处理领域的前列，自2002年首次引入国内以来，有超过50个成功运用的工程案例。适应于垃圾填埋场全寿命周期的处理工艺垃圾填埋场全寿命周期渗滤液的显著特征是可生化性持续下降，碳氮比严重失衡，维持生化系统的持续有效运转往往需要投加大量的碳源，造成巨大的运行负担和浪费；DTRO反渗透膜最大的特点是对进水水质要求低，甚至可以直接用于垃圾渗滤液原水的处理，反渗透膜的高效盐截留率不受水质变化影响，可持续保证出水达标排放；工艺设计中针对不同水质情况和远期运行，设置了不同的运行方式及工艺流程，保证全寿命周期垃圾渗滤液处理的达标排放。核心工艺单元均为成套设置，安装方便，操作维护简单碟管式反渗透单元均为成套装置，在工厂完成组装及调试，运达现场安装就位后即可调试运行；成套装置均可实现全自动运行，操作简单，维护工作量少。图3-5DTRO成套设备工艺中采用的DT膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开DT组件可以轻松检查维护任何一片过滤膜片及其它部件，维修简单，当零部件数量不够时，组件允许少装一些膜片及导流盘而不影响DT膜组件的使用。DT膜组件有效避免膜的结垢，膜污染减轻，使反渗透膜的寿命延长。DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命。出水水质好预处理出水经反渗透处理，反渗透膜对各项污染物都具有极高的去除率，出水水质好，可高标准满足《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）表2的要求。6自控程度高，操作运行简单DTRO是成熟先进的垃圾渗滤液处理运用技术，从罐系统单元到膜处理单元操作控制均可实现自动控制；对运行操作人员要求较低，易于掌握和操作运行。72.单级DTRO系统设计2.1单级DTRO系统选型及设计参数反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100的有机物，能够去除可溶性的金属盐、有机污染物、细菌、胶体粒子、发热物质，其脱盐率大于95%，对COD、氨氮及总氮的脱除率可以达到90%以上，出水水质稳定。本项目响应招标文件要求，设计回收率80%(进水电导率为20000uS/cm)，设计处理量550m3/d，设计清液产量440m3/d，分2台成套装置,选型计算如下表5-1：表5-1DTRO系统设计选型项目数值设计富裕系数设计富裕系数n=1.1设计处理量设计处理量Qd=550m³/d设计回收率RRO=80%设计清液产量QP=440m³/d设计清液产量Qh=(QP*n)/24=20.16m³/h膜组件参数膜过滤形式错流过滤膜组件型号21039ABS1B，9.405m2，DTRO-SW膜材质聚酰胺复合膜截留率98%(49000μs/cm，70bar，25℃)膜组件直径8”浓水流道宽度1.5mm膜组件长度L=1200mm单支膜组件面积SRO=9.405m²规模参数设计膜通量JRO=14.5LMH(设计参数)需要膜面积SRO,n=(Qh*1000)/JRO=1390.34m²单个组件面积SRO=9.405m²需要膜组件数量NRO=SRO,n/SRO=147.83取150支总膜面积SRO,t=nRO*SRO=1410.75m²设计台数Set=2台单台高压泵数量nL,P=2单台设计循环路数LRO=3单台每路膜柱排列15–30–30单台循环泵数量nL,P=2单台清洗泵数量nL,CP=1设计运行参数正常运行压力PO=50~65bar膜设计使用寿命5年进水流量QF=27.5m³/h能耗装机功率Pt=205KW正常运行功率PC=148.3KW8泵B00111硫酸储罐15m3B02211原水储罐30m3PK02211回流搅拌UF清水池计量泵PD00111进DTRO系统离心泵PK02211图5-2系统进水、加酸示意图2.2单级DTRO系统工艺过程描述1）原水罐和酸调节渗沥液pH值随着厂龄的增加、环境等各种条件的变化而变化，其组成成份复杂，存在各种钙、镁、钡、硅等种难溶盐，这些难溶无机盐进入反渗透系统后被高倍浓缩，当其浓度超过该条件下的溶解度时将会在膜表面产生结垢现象。而调节原水pH值能有效防止碳酸盐类无机盐的结垢，故在进入反渗透前须对原水进行pH值调节。原水从UF清水罐由泵提升进入原水罐，在渗滤液进入原水罐的同时，从酸储罐B00111添加酸调节pH值。与此同时，泵PK02211开始工作进行回流混合，达到均衡pH值的目的。系统原液储罐回流管路设pH值传感器，PLC判断原水pH值并自动调节计量泵PD00111的频率以调整加酸量，最终使进入反渗透前的原液pH值达到6.1-6.5。如果原水pH在此范围内则不需要加酸调节。流程如图5-2。2）反渗透系统膜系统为单级反渗透，原水酸调节后经芯式过滤器过滤后直接进入DTRO系统。设备配有芯式过滤器两组6台，其进、出水端都有压力表，当压差超过2.0bar的时候进行更换滤芯。芯式过滤器过滤的精度为10μm为膜柱提供最后一道保护屏障。为了防止各种难溶性硫酸盐、硅酸盐在膜组件内由于高倍浓缩产生结垢现象，有效延长膜使用寿命，在一级反渗透膜前需加入一定量的阻垢剂。添加量按原水中难溶盐的浓度确定。9经过芯式过滤器的渗滤液直接进入反渗透高压柱塞泵。DT膜系统每台柱塞泵后边都有一个减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力。经高压泵后的出水进入膜组件，反渗透系统设两台并联运行，每台设三段，为串联连接方式，第一段反渗透的浓液依次进入串联后置的第二、第三段，各段处理的浓液COD浓度及盐含量依次增加。【一级三段式】反渗透的减震器出水进入第一个膜组（FM161），依次进入第二段（FM162）、第三段（FM163），第二段及第三段膜柱各配一台在线循环泵以产生足够的流量和流速以克服膜污染。膜柱组出水分为两部分。反渗透的透过液碱回调后进入离子交换系统，浓缩液排入浓缩液储存池做综合处理。反渗透的浓缩液端设置有压力调节阀(VS1601)，用于控制膜组内的压力，以产生必要的净水回收率。流程如图5-3。芯式过滤器出水高压泵减震器FM161FM162FM163透过液去碱回调PK162PK163在线增压泵VS1601压力调节阀去浓缩液储池图5-3DTRO系统流程示意图(FM161,162,163为反渗透分组编号)10B00411碱罐1.0m3B09711清水储罐30m3回流混合计量泵PD00411离心泵PK09711达标排放或至曝气沸石滤池图5-4出水加碱pH调节示意图3）清水pH值调节由于渗沥液中含有一定的溶解性气体，而反渗透膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体，就可能导致反渗透膜产水pH值会稍低于排放要求，此时系统将自动加少量碱回调pH值至排放要求。由于经MBR预处理，正常情况下不需加碱即可达到排放要求。流程如图5-4。出水pH回调在清水罐B09711中进行，清水排放管中安装有pH值传感器，PLC判断出水pH值并自动调节计量泵PD00211的频率以调整加碱量，最终使排水pH值达到排放要求。2.3膜系统抗污染能力及措施DTRO膜抗污染能力见“3.2.3DTRO工艺”介绍。根据本项目水质特征，通