TH130313高回收率水处理系统

1高回收率水处理系统田华、韦昌健、廖卓丹、初庆伟陶氏水处理及过程解决方案2013年度DOWTMUF及FILMTECTMRO膜技术研讨会12013年度DOWTMUF及FILMTECTMRO膜技术研讨会21.水处理回收率制约因素2.高回收率水处理工艺3.高回收率系统案例内容23水处理回收率制约因素1.进水含盐量31.进水含盐量2.进水温度3.难溶解性饱和度与阻垢剂能力4.给水pH值5.污染物含量6.膜元件种类4进水含盐量低压膜≤41bar高压膜≤83bar4TDS越高，段间通量差距更大备注：1000-30,000ppmNaCl,25℃,70%Ry,(16-8)×6芯BW30FR-400/34i,ROSA模拟FR元件≤13%5进水温度低压膜≤41bar5温度越高，段间通量差距更大FR元件≤13%备注：5,000ppmNaCl,25℃,70%Ry,(16-8)×6芯BW30FR-400/34i,ROSA模拟6进水pH值的影响您需要关注：–高pH值进水条件下，浓水pH值一般大于进水pH值；–Filmtec膜元件连续运行pH值2-11连续运行pH最大值：116–Filmtec膜元件连续运行pH值2-11–同等进水pH值下，回收率越高，浓水侧pH值越大；–pH值同时影响难溶盐结垢倾向；–选择耐受pH范围宽的产品尤其重要！连续运行pH最大值：117难溶盐饱和度与阻垢剂能力大部分阻垢剂能控范围，BaSO4饱和度≤120倍7您需要关注：–回收率并非仅由膜性能决定；–回收率受阻垢剂性能影响巨大，关注您所选择阻垢剂阻垢能力；–阻垢剂能力之外应降低回收率，或改善预处理降低难溶解溶质含量：离子交换技术、石灰-纯碱软化等措施；–低pH值有助于结垢清洗，选择耐受低pH的膜元件（Filmtec：1）。8膜污染78%机械损坏4%化学损坏18%无机胶体18%有机污染15%絮体5%硅结垢13%其他6%生物污染43%污染物含量8您需要关注：–对于污染水源，回收率越高，膜污染越严重；–合理的回收率依赖于中试及工程经验；–高pH值有助于有机物、微生物清洗，选择耐受高pH值的膜元件（Filmtec：13）。9膜元件种类最高运行压力41bar您需要关注：–能耗越高的膜元件在同等回收率下更易达到最高操作压力；–回收率越高，膜需要耐受的压力更大。9段间通量差距更大您需要关注：–渗透性越好的膜元件，高回收率下段间通量更加不均衡；–随着回收率增大，一段回收率更大，二段更小；–高回收率下段内回收率极端不均衡。10高回收率水处理工艺1.浓水反渗透101.浓水反渗透2.HERO3.软化+膜集成11浓水反渗透NaClO、絮凝剂高压泵原水反渗透系统阻垢剂、还原剂保安过滤器给水泵UF产水箱UF系统混凝沉淀产水箱阻垢剂、还原剂去产水箱11浓水箱保安过滤器给水泵高压泵浓水反渗透系统浓水去后处理注意事项：–浓水RO回收率40-60%，结合水质考虑（COD/TOC、TDS、铁锰、难溶盐等）；–浓水RO尽可能短流程设计（更少的膜元件串联）；–段间通量与回收率的均衡（段间增压、不同膜元件搭配设计、背压设计）；–严重结垢倾向，结合软化工艺（石灰-纯碱、树脂软化等），高有机物：结合高级氧化与MBR集成处理。12如果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HERO*（专利号：US7470366,US7919001）12.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•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•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•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*：专利人DebasishMukhopadhyay,Ionics,Christ,Nomura,Kurita,Usfilter,,Velia,GE,阿奎特等公司都可以付费使用HERO工艺。13HEROHERO具有神奇的运行效果吗？–HERO具有神奇的运行效果吗？–硬度泄漏导致运行失败；–高COD/TOC，高通量运行下污染加剧，膜性能可能不可逆衰减。HERO设计需要注意什么？13HERO设计需要注意什么？–性能优异的树脂的选择；–高耐碱的膜元件选择；–高污染水源加强预处理。14•2500ppmTDS•165ppmSiO2•石灰-纯碱软化•70%Ry，2.5-3.0MPa操作压力•投加阻垢剂•其浓水18600ppmTDS，产水TDS280ppm•60%Ry，3.5MPa操作NF•NF浓水TDS22000ppm97%以上系统回收率吨水成本约20元/m3（含投资及运行成本）软化+膜集成14•165ppmSiO2•3470ppm总硬度RO浓水•石灰-纯碱•树脂软化TDS280ppm•其浓水总硬度6222ppmRO•60%Ry，3.5MPa操作压力•产水TDS10400ppm22000ppm蒸发、结晶等•75%Ry•产水TDS415ppmEDR•尚不成熟FO15高回收率系统案例1.某石化企业高回收率脱盐水工程151.某石化企业高回收率脱盐水工程16原水：水库水运行时间：2012年项目特点:–采用双膜法“DOWTM超滤+FILMTECTM反渗透”和“DOWEXTM离子交换树脂”陶氏整体解决方案；某石化企业高回收率脱盐水工程项目概况16陶氏整体解决方案；–反渗透浓水回收：采用原水反渗透+浓水反渗透，以减少系统的废水排放量和提高整个系统的水利用率，整个系统回收率达到91%。17透明度嗅味无项目含量(mg/L)悬浮物/色度5总硬度(以CaCO3计)72.83离子分析非碳酸盐硬度9.89碳酸盐硬度62.94离子成分含量(mg/L)导电度250μs/cm阳K++Na+6.2+16.6甲基橙碱度/Ca2+17.23酚酞碱度/水库水水源:某石化企业高回收率脱盐水工程原水水质17其它项目阳离子Mg2+7.15腐植酸补正/NH4+0.12酸度/Fe3++Fe2+0.10pH6.75Al3+0.09游离CO2/总计2.3355mmol/L硫化物S2-/阴离子Cl-26.45化学耗氧量(COD)/SO42-12.18全硅量（SiO2）4.88NO3-0.74余氯（Cl2）/NO2-0.01浊度3.31NTUHCO3-76.72全固形物212F-/溶解固形物202CO32-/悬浮物10总计2.2715mmol/L总有机碳（TOC）/备注：水库水经混凝沉淀、过滤后作为本脱盐水系统的原水。18超滤水箱预处理系统NaHSO3阻垢剂保安过滤器原水反渗透系统次氯酸钠原水换热器原水箱原水泵叠片过滤器脱气塔某石化企业高回收率脱盐水工程工艺流程18浓水RO原水高压泵保安过滤器增压泵换热器超滤原水泵RO浓水箱浓水反渗透系统阻垢剂浓水高压泵保安过滤器增压泵浓水叠片过滤器除盐水箱外供除盐水除盐水泵混床混合离子交换系统中间水箱脱气塔19原水反渗透超滤水库水390m3/h1,914m3/h1,170m3/h外供除盐水浓水反渗透252m3/h混床1,800m3/h工艺冷凝液378m3/h某石化企业高回收率脱盐水工程水量平衡19系统产水量(m3/h)回收率(%)通量(lmh)膜型号排列压力容器套数膜数量超滤1,8209559.3SFP-286051-13663原水反渗透1,1707524.3BW30-40024:12661,296浓水反渗透2526520.9BW30-40018:962324混床1,800--MS650C/550A600/1200mmDN2600767.5m3138m3/h浓水系统配置:20UFlow:某石化企业高回收率脱盐水工程UF系统设计2021运行参数:过滤气擦洗反洗正洗CEBCIP频率60分钟60分钟60分钟碱：24小时酸：72小时某石化企业高回收率脱盐水工程UF系统设计21酸：72小时持续时间60分钟30秒30+30秒30秒浸泡12分钟化学品1-3ppmNaOCl无碱：1000ppmNaOCl+500ppmNaOH酸：1000ppmHCl22高回收率系统案例2.某化工园热电厂高回收率脱盐水工程222.某化工园热电厂高回收率脱盐水工程23原水：工业自来水产水量：1000m3/h运行时间：2013年项目特点:某化工企业高回收率脱盐水工程项目概况23–采用双膜法“DOWTM反渗透+FILMTECTM纳滤”挑战超高系统回收率。24参数单位设计值NH4mg/l1Kmg/l0Namg/l58.96Mgmg/l12Camg/l49某化工园热电厂高回收率脱盐水工程原水水质24Camg/l49HCO3mg/l134NO3mg/l0.3Clmg/l85Fmg/l0.67SO4mg/l68SiO2mg/l3.02TDSmg/l412.34pH7.325工业自来水低压泵高压泵保安过滤器NaHSO3阻垢剂UF水箱UF系统自清洗过滤器给水泵NaClO换热器某化工园热电厂高回收率脱盐水工程工艺流程25RO水箱锅炉补给水一级RO低压泵高压泵保安过滤器NaOH二级RO浓水RORO浓水箱低压泵高压泵保安过滤器阻垢剂RO水箱高压泵浓水NF混床261stROUF工业自来水1600MBCWRO2ndRO12001380CWNF28060400水量平衡某化工园热电厂高回收率脱盐水工程26系统产水量(m3/h)回收率(%)通量(lmh)膜元件型号排列压力容器型号套数元件数量RO1120075%19.91BW30FR-400/34i30:15661620RO2138090%35.96HRLE-440i19:766936CWRO28070%15.68BW30FR-400/34i25:1562480CWNF6050%12.22NF90-4007:462132系统配置CWNF6012027高回收率系统案例3.某化工园区化工废水回用工程273.某化工园区化工废水回用工程28某化工园区化工废水回用工程原水：化工园综合废水运行时间：2010年11月工艺流程:化工废水厌氧缺氧好氧UFROEDI项目挑战性:项目概况28–高污染趋势的化工园区综合废水；–水中TDS含量高，硬度含量高，温差大，RO系统的高回收率要求；–RO系统产水用于后端的EDI严格给水。技术亮点:–一级RO和浓水RO回收系统合计回收率达到90%；–一级RO采用了极强型抗污染反渗透膜元件BW30XFR-400/34i；–浓水RO回收系统采用了超低压海水淡化膜元件SW30ULE-400i，帮助用户减轻了膜系统污染的问题，同时在达到更高回收率的条件下，降低了系统的能耗，实现了节能、降耗、呵护环境的目的。29一段二段三段纯水箱二级RO浓水回到一级RO给水一级RO二级ROUFEDI某化工园区化工废水回用工程工艺流程29水箱浓水RO浓水蒸发浓水RO产水回到一级RO给水浓水RO(CWRO)–海水淡化膜元件在浓水RO系统中采用，以提高系统回收率；–段间增压泵在一级RO和浓水RO中采用，以优化每一段RO膜元件的产水量分布，从而降低RO系统污染趋势；–浓水RO系统的产水回流到一级RO的给水，以降低一级RO和浓水RO的污染趋势。RO系统工艺设计30一级RO二级ROUF浓水回收RO浓水RO废水排放：42T/H产水：205T/H二级RO浓水回流：20T/H产水：185T/HEDI某化工园区化工废水回用工程水量平衡30RO浓水RO产水回流：42T/H系统系统出力（T/H）回收率（%）通量（LMH）污染因子(FF)膜元件排列优选膜元件一级RO系统2058017.00.731-15-8BW30XFR-40