振动膜

介绍了振动膜技术的原理及其在煤化工回用水“零排放”项目中的应用案例，并列举了振动膜的运行数据和运行电耗，表明振动膜技术在高含盐废水处理中不仅具有良好的抗污染性，而且能降低能耗，节省运行成本，在类似项目中可以推广使用。振动膜作为一项新型膜分离技术，通过振动在膜表面产生高剪切力，阻止颗粒在膜表面沉积吸附，降低结垢可能性，从而保持较高的过滤速度，因此可以处理含固量高的液体。在化工废水“零排放”项目中，可用于将浓盐水进一步浓缩，以减小后续蒸发器的规模，达到降低投资和节约能源的目的。1工程应用1．1工程概况内蒙古某煤化工企业的回用水“零排放”项目应用了该振动膜系统，工艺流程如下：系统进水(达标废水、循环排污水和脱盐水)一回用水调节池一软化澄清池一V型滤池一超滤装置一反渗透装置(浓水)一浓水反渗透装置(浓水)一振动膜装置(浓水)一蒸发装置。振动膜装系统设计进水量为40Ill／h，设计进水水质见表1。表1设计进水水质1．2系统配置振动膜系统设计为2套，主要设备配置如下：①膜包。型号为i84；共2套，每套6个组件；膜面积共130m，采用RO膜片，工作压力为3．45MPa，温度为5～60oC，pH值为2～12。②振动系统。共2套，每套6个组件；最大振幅为1．9cln，频率范围为49～55Hz，最大噪声85(1B，轴承转速为2800～3100r／min；电机功率为15kW，三相，380V，AC，转速为3525r／mi13。③进料泵。共12台，每套6台(4用2备)，Q=16ITI／h，H=170Il1．N=22kW。④预过滤器。共6台，每套3台(2用l备)，40m／h，60日⑤cl1)在线清洗桶。共2个，每套1个，聚丙烯材质，l。⑥化学计量泵。共6台，每套3台，Q=300l／h，H=1．0MPa，N=550W。⑦CIP进水泵。共2台，每套l台，Q=16m／11，H=1．7MPa，N=15kW。⑧进水池。2座，单座尺寸为5nl×4mx4．5m，容积为90m(单池)。⑨浓缩池。1座，尺寸为5m×3m×4．5Ill，有效容积为60113。2振动膜技术振动膜由一个有着自有振动频率的扭力杆连接的两部分组成(见图1)，一部分是扭力杆上方的膜包组件、膜片，在其中以较大的振幅振动；另一部分是振动装置，以与膜包组件成比例的较小振幅振动图1振动驱动系统振动膜的膜包由多层平行碟片式的膜盘组成(内部结构见图2)，膜片问用密封垫圈隔开，就像是唱片两边覆一层膜。膜包在扭力杆上振动，来回振动幅度大约为2．22cnl，5。～l0。，频率大概在60Hz以内。这种运动就像是洗衣机的滚筒，但振动膜要快得多，比肉眼能感知的速度还快。图2膜片内部结构振动由交流变频电动机引发，经由电动机轴承和偏心锤共同作用传人振动装置，然后由扭力杆引起膜包组件的振动。振动膜产生的剪切力能将引起膜结垢的固体和污垢物从膜表面抛起，使其混回到料液中。振动膜表面约150000S的高剪切力可以防止污染物?亏堵膜孑L，保持较高的膜通量，通常振动膜的通量是传统错流式膜的3～10倍‘，因此即使进水很粘稠也能很好地工作。振动膜系统运行由过滤和在线清洗(CIP)两种模式交替进行大部分时问振动膜以过滤模式运行，在线清洗只占振动膜整个运行时间的一小部分。过滤模式下料液进入振动膜组件，透过膜片的部分为渗滤液，被膜片拦截的部分即为浓缩液；过滤模式运行一段时间后，由于膜表面被逐渐污染，造成通量下降，需要启动CIP模式，以恢复膜通量3运行数据该项目中振动膜系统在过滤模式运行步序为：系统将在一个进水池允满状态下启动，运行时浓水不断回流至进水池，直至水池的水位达到设定值60％时，系统启动输送程序将浓水输送至浓缩池，直至进水池液位降至设定的低液位时停止输送程序。整个过滤模式下系统的渗滤液总量约为总进水量的3／4，即回收率约为75％。系统运行数据见表2。表2振动膜系统运行数据注：①系统总处理时间约115min，其中浓水循环阶段约63min，浓水排放阶段约52min；②系统总处理水量为79m／h，平均处理流量为41．2m。／h；③系统浓水排放总量为19．8m／h，平均排水量为10m／h；④系统回收率为74．9％，系统平均脱盐率I88％。振动膜系统设置2座进水池，浓缩程序采用续批式操作，即：一池在浓缩过程中，另一池进水至充满后备用，第二池在第一池完成冲洗程序后自动启动，此时，第一池则重新进水直至充满备用。该程序连续循环切换操作，直到整个振动膜系统收到停止指示信号、报警或者需要化学清洗时才会停止。运行电耗见表3。表3电耗计算注：①年消耗量按8000h计算；②吨水耗量按进水流量为40m／h计算。4结语浓盐水的处理是制约废水“零排放”的关键技术。若直接将浓盐水进行蒸发，由于其处理规模大，需要消耗大量的能源，非常不经济。振动膜具有常规膜组件所不具备的优良的抗污染性，能够在高含盐废水中高效连续运行，在化工废水“零排放“工程中能够有效降低能耗，节省运行成本，具有较好的应用前景