高盐超滤和反渗透技术方案设计

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1、*公司高盐水回用项目技术方案目 录目 录 21、项目概述 32、设计基础 32.1设计基础条件 32.2产水水量及水质 33、工艺系统说明 43.1工艺流程 43.2工艺描述 43.3工艺设备说明 44、系统控制 124.1控制系统概述 124.2 PLC 控制 124.3仪表 135、设备清单 135.1设备清单 136、化学品消耗 146.1化学品消耗 147投资估算 148系统运行成本分析 141、项目概述本文件为*高盐水回用项目技术建议书。系统处理水量为1200m3/d，即50m3/h。水源为工艺废水。本建议书只涉及膜法工艺部 分，即超滤和高盐水反渗透及配套附属设备。本项目拟采用以下方

2、案：预处理(业主设计)+超滤+高盐水反渗透系统为全自动控制，同时可以实现自动与手动控制的切换。本系统设计的水处理设备具有如下特点：技术先进、成熟业绩；系统运行安全、可靠；出水水质稳定；环保，酸碱消耗少；系统设备可实现自动控制，操作维护简便。2、设计基础2.1设计基础条件(1 )水源：工艺废水(2 )水温：按20 C设计(3)原水水质：本项目原水为各股工艺废水的混合，废水混合后的含盐量约为32000mg/l，按全部盐分为氯化钠设计。注：原水水量为1200 m3/d，即50m3/h 。2.2产水水量及水质(1 )产水水量超滤净产水量：45m3/h ； 高盐水反渗透（海水）：22.5m3/h ;（2

3、 ）产水水质反渗透产水水质符合生产回用水标准3、工艺系统说明3.1工艺流程酸，还原剂，阻垢剂【废水】-【预处理】超滤一 5卩m保安过滤器一 SWR高压泵一高盐水RO装置 3.2工艺描述因本系统废水的含盐量较高，已接近海水的含盐量，本系统设计以海水反渗透脱盐为核 心工艺。预处理采用根据原水水质的情况，在常规预处理后采用超滤增加对反渗透的保护， 可保证反渗透的进水水质要求。3.3工艺设备说明3.3.1 超滤（UF）超滤系统主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透 膜造成污堵的杂质。包括反洗杀菌剂投加系统、超滤装置和反洗泵等。超滤（简称UF）是以压力为推动力，利用超滤膜不

4、同孔径对液体进行分离的物理筛分过 程。超滤膜多为不对称结构，由一层极薄（通常小于1卩m、具有一定尺寸孔径的表皮层和一层较厚（通常为125卩m、具有海绵状或指状结构的多孔层组成。前者起分离作用，后者 起支撑作用。超滤膜的典型孔径在 0.010.1微米之间，对于细菌和大多数病菌、胶体、淤 泥等具有极咼的去除率。膜的公称孔径越小，去除率越咼。超滤膜通常使用的材料都是咼分 子聚合物。对于超滤而言，被广泛用来形象的分析超滤膜分离机理的说法是筛分理论。理想的超滤膜分离失筛分过程，即在压力作用下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液 侧透过膜的低压侧，因为尺寸大于膜孔径的大分子及微粒被膜阻挡，料液逐渐被浓

5、缩；溶液 中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。然而，实际上超 滤膜在分离过程中，膜的孔径大小和膜表面的化学性质等将分别起着不同的截留作用，因此，不能简单的分析超滤现象，超滤膜具有孔结构的重要特性，同时还具有膜表面的化学性质。超滤膜的性能指标有渗透通量和截留率。超滤膜的耐压性、耐清洗性、耐温性等性能对于工 业应用时非常重要的。膜组件结构有板式、卷式、管式和中空纤维四种，从分离层的位置划分为：内压、外压 及内外压三种。中空纤维膜是超滤膜的最主要型式之一，呈毛细管状，经喷丝纺制而成。其 内表面或外表面为致密层，或称活性层，内部为多孔支承体。致密层上密布微孔，溶液就是 以

6、其组份能否通过这微孔来达到分离的目的。原液在中空纤维膜内孔或外侧加压流动，被过 滤液体则从另一侧流出。超滤装置的运行方式以推荐全流过滤为主， 但组件也应很方便地转换成错流过滤的模式， 与错流相比，全流过滤能耗低、操作压力低，因而运行成本更低；而错流过滤则能处理悬浮 物含量更高的流体。超滤膜材质从最初的不对称 CA膜扩大到现在的PS（聚砜）、PES（聚醚砜）、PP（聚丙烯）、 PVDF（聚偏二氟乙烯）等。本系统推荐采用美国DOW公司生产的SFP2860膜元件作为除盐系统的预处理，SFP2860 超滤膜采用材质为PVDF的中空纤维，外压式设计，其表面活化层致密，支撑层为海绵状网络 结构，故耐压、抗

7、污染、使用寿命长，且能长期保证产水水质，对胶体、悬浮颗粒、色度、 浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力。具有以下特点：1）过滤膜采用PVDF材质，化学稳定性高，耐酸碱、抗氧化、易清洗、使用寿命长；最 大瞬时耐次氯酸钠可以达到 5000mg/b2）膜表面经过亲水改性，膜孔成型好、孔径小、孔隙率高、水通量大、水量衰减小。3）外压式运行方式，流道空间不固定，预过滤精度要求更低。当原水悬浮物含量高时， 不会象内压式那样造成污染物浓缩并堵死在丝的中空通道中，因此外压式在悬浮物含量高或 者波动大的情况下其优势表现更明显。4）超滤膜中空纤维强度好，可采用反向冲洗和气洗工艺，反洗更彻底，膜性能恢复好，反

8、洗用水量相应降低，同时大大延长了组件的化学清洗周期。而内压式，仅能采用水反洗， 反洗流量大，即自用水量大，反洗不能彻底，化学清洗周期短，膜的使用寿命短。5）全流过滤，水回收率更高，自用水率约小于5%即使原水悬浮物含量很高，也能进行死端过滤。而内压式则必须采用循环错流过滤，水回收率低，自用水率一般为10-15%,且动力消耗大；、超滤性能的影响因素影响超滤膜寿命的主要因素超滤用于工业水处理或反渗透预处理时主要有：污堵、氧化、水解、超压等几个因素影 响对膜的寿命有影响。污堵对超滤膜寿命的影响超滤膜元件的污堵主要是因为浓差极化。较高的过膜压差、较低的膜面流速、较高的污 染物浓度，都有助于浓差极化的形成

9、。在没有浓差极化时，过膜压差增加，过滤通量随 之增加；而当浓差极化严重到一定程度时，在过膜压差增加时，过滤通量几乎保持不变。 在过膜压差比较大的情况下，污染物在膜表面形成的凝胶层会被压实，并逐渐形成不可 恢复性的污堵。因此，控制过膜压差是实现膜通量恢复的主要方法。赛能特公司经过长期试验以及多年的工程经验，针对不同水质设定了不同的最高膜通量， 并根据膜元件的设计使用寿命，对膜元件产水量的衰减留了适当的富裕度， 从而保证SFP 超滤膜在适当的膜通量下运行，既考虑了工程投资又兼顾了超滤膜元件不会出现不可恢 复性的污堵。氧化及水解对超滤膜寿命的影响氧化及水解会大大降低超滤膜元件的使用寿命，因此超滤膜元

10、件材质的耐氧化性和耐水解性就显得尤其重要。DOW公司的SFP超滤膜元件采用耐氧化性和耐水解性能极强PVDF材质，彻底解决了超滤在工业水处理和反渗透预处理工艺中氧化及水解影响超滤膜元件的使用寿命的问题。运行压力过高对超滤膜寿命的影响超滤运行压力过高会对超滤膜元件造成不可恢复的损害，公司在超滤装置的设计中，分 别在每套超滤装置的进水和产水管路安装了压力开关，当超滤装置进水超压或超滤产水 憋压时报警停泵，保证了超滤装置在正常压力和压差下运行。、主要超滤膜材质超滤膜的材料很多，目前市场上比较常用的是聚偏氟乙烯（ PVDF、聚醚砜（PES （包括 聚砜PS）、聚丙烯（PP）三种。、主要超滤膜材料性能的评

11、价当超滤用于工业水处理或反渗透预处理时，对于材质的关心主要集中在两个方面：首先 是化学稳定性，其次是亲水性。化学稳定性决定了材料在酸碱、氧化剂、微生物等的作 用下的寿命，它还直接关系到清洗可以采取的方法；亲水性则决定了膜材料对水中有机 污染物的吸附程度，直接影响膜的通量。、耐化学剂性能化学剂聚醚砜PES聚偏氟乙烯PVDF聚丙烯PP酸冰醋酸NCC醋酸，25%CCC盐酸，25%CCC硫酸，25%-CC碱氨水，25%CCCNaOH 3N-CC醇类丁醇LLC苯甲醇NCC乙醇CCC甘油CCC烃类己烷LCN二甲苯CCN甲苯SCN苯SCN卤代烃四氯化碳CCL氯仿（三氯甲烷）NCL氯甲烷NCL氟利昂-CC三氯

12、乙烷NCC酮类丙酮NCC甲乙酮NLL甲基异丁基酮-NL酯类醋酸戊酯-LL醋酸乙酯NLL醋酸甲酯-LL醚二甲基亚砜DMSONNC二氧杂环乙烷-NC四氢呋喃-NC乙醚CCL含N溶剂丙稀腈LLC苯胺-N-二乙基乙酰胺-N-二甲基甲酰胺-NC吡啶LSN混和溶剂甲醛，30%CCC过氧化氢，30%C (0.1%)C (0.5%)C苯酚，10%水溶液NLC注：C相容；L有限相容；N不相容；S溶胀或者收缩PVDF另一个突出的优点：是耐有机溶剂的性能优于其它材料。、外压式超滤膜元件清洗的可恢复性超滤作为拦截颗粒、胶体、有机物等介质的过滤，受到污堵是不可避免的事情。但只要 每次清洗都能很好地恢复到初始的水平，就可

13、以实现超滤长期可靠的工作。为了提高超滤清洗的可恢复性，有如下手段：1）采用耐久的亲水性材料，减轻有机物吸附污染；2）制造出不对称的双皮层结构。尽量以表面过滤而不是深层过滤的方式进行过滤；3）采用外压而不是内压的过滤方式。前面两条容易理解。第三条的原因在于运行和反洗时超滤膜丝的受压方式，见下面的示 意图。外压式反洗时外压式过滤时当过滤时，中空丝外侧受力，膜丝的多孔材料被压缩，膜孔会适度变小，从而提高过滤 精度；而反洗时膜丝内侧受力，膜壁上的孔径扩张，更有利于膜孔内的杂质颗粒被冲出， 而内压式则恰恰相反。因此在工业水处理领域常采用外压式较多，内压式在国外主要用于特定水质条件下的医疗用水的生产。、超

14、滤和活性炭过滤器作为反渗透预处理的比较国外权威机构通过大量的工程数据试验得到结论，超滤用在反渗透前可使反渗透装置出 力提高约50%或延长反渗透寿命1.5倍，基本确保SDI2,不仅如此,在当前,国内许多电厂的 反渗透大多运行不理想，其主要原因取决于预处理的好坏。国外资料介绍，当SDIvl, RO操作无问题,SDI5 RO 不能使用。而超滤出水SDI2使反渗透能稳定运行，恰恰解决了此问题。活性炭过滤器只具 备单一的吸附有机物和余氯的作用，对降低来水的浊度和SDI值所起作用甚微。而超滤不但能同活性炭过滤器一样，截留有机物，还能去除所有悬浮物，确保反渗透进水的浊度和SDI值满足要求。另外，地表水和中通

15、常含有大量的微生物，特别是藻类。这些微生物若进入反 渗透系统，找到水中的溶解性有机营养物就会大量繁殖，引起生物污染，严重影响反渗透膜 的性能。而一旦出现生物污染，清洗反渗透膜是无能为力的，因此微生物的预防是预处理过 程最主要的任务。传统的多介质加活性炭过滤器对微生物的去除是极为有限的，而超滤具有 去除微生物的显著优势。本系统超滤装置设计1套，采用全流过滤方式，单套出力为 45mVh，水的利用率为90% 针对原水特点，DOW超滤膜采用全流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式，其运行情 况为：水、气反洗方式，水反洗周期 20-60分钟一次，每次反洗40秒，气洗周期12小时一 次，每次30秒，反洗更彻

16、底，膜性能恢复好，反洗用水量大大降低（本项目为产水量的5%-10%， 化学清洗周期长。化学清洗频率16个月（视污染情况而定），和反渗透共用一套化学清洗 系统。系统采用PLC或DCS控制。主要技术参数：a. 装置数量：1套b. 设计产水量：45m 3/h/套（20支膜）（20 C）c.设计进水通量2:49/ m .hd.产水水质:SDI 2.5，浊度w 0.5NTUe.自耗水率: 10%f.操作温度: 40 Cg.设计压力: 50%脱盐率： 97% （三年内）能量回收装置能量回收装置选用目前在SWRO系统常用的涡轮透平式，具有结构简单，回收效率高等 特点。本系统将能量回收装置设置在装置进水处，可

17、降低高压泵扬程，减少投资。本系统选 用美国PEI公司的TURBO能量回收装置1台，回收效率60-80%。（3）反渗透化学清洗系统此单元由一台清洗药箱、一台不锈钢清洗泵、一台5卩m清洗过滤器、一组仪表及连接管件组成；当膜组件受污染时，可以用它进行化学清洗。4、系统控制4.1控制系统概述根据系统特点，把工艺流程分为预处理系统、反渗透系统及蒸发系统三部分。采用PLC+上位机方式实现自动控制。系统可实现现场就地和控制室集中控制两种操作方式，可进行自 动与手动运行方式的切换。以上各种控制均由控制室的上位机实现人机界面操作。4.2 PLC 控制9PLC即可编程逻辑控制器，它根据编制的程序以及采得的数据信息

18、进行逻辑运算，并将 运算结果通过信号输出到执行机构来控制系统设备的运行。采集的数据信号（如流量、液位、阀门和马达的反馈信号等）通过开关量输入、模拟量 输入等卡件把信号传送至中央处理器 CPU，CPU经过逻辑运算，将运算结果通过开关量输 出、模拟量输出等卡件把信号发送给外围电路，驱动执行机构（如阀门、马达等），用户将编制的程序下传至CPU，CPU按用户指令进行运算，实现可编程控制。4.3仪表现场仪表包括温度、压力、液位、流量、在线分析仪表和控制阀等。分析仪表有电导率、ORP pH表等检测仪表。现场仪表的选型原则是满足工艺要求、质量可靠。5、设备清单5.1设备清单序号设备名称设备型号、规格单位数量

19、供货商-一-预处理系统1超滤装置33Q=45m/h （浓水 5m/h）套1成套超滤膜SFP2860材质PVDF外压中空纤维支20DOW2超滤反洗泵Q=100rr/h，H=20m N=11KW 过流材质耐海水不锈钢台1PENTAIR或同等3反洗氧化剂加药装置1箱2泵套1成套4化学分散洗加酸装置1箱2泵套1成套5化学分散洗加碱装置1箱2泵套1成套6压缩空气系统套1成套-二二SWR（系统1增压泵（1用1备）3Q=45rYh,H=30m, N=7.5KW 过流材质耐海水不锈钢台2PENTAIR或同等2阻垢剂加药系统1箱2泵套1成套3加酸系统1箱2泵套1成套4还原剂加药系统1箱2泵套1成套5保安过滤器Q

20、=45rYh，耐海水不锈钢材质； 滤芯精度5卩m, PP台1成套6SWR（高压泵Q=45內h , H=350m N=55KW 过流材质耐海水不锈钢台1PENTAIR 或 SULZER7SWR（装置Q=22.5m5/h，回收率50% 一级一段式套1成套反渗透膜BW30HRLE-400支42DOW8能量回收装置Q=22.5m5/h , DP=200m台1PEI序号设备名称设备型号、规格单位数量供货商9冲洗水泵3Q=50nYh，H=30m N=7.5KW SS304台1格兰富或冋等10RO化学清洗系统套1成套三管道及阀门反渗透高压段采用耐海水双相不锈钢套1成套四电气与控制系统套1成套6、化学品消耗6.1化学品消耗序号名称型号外观形态标准有效成分投加量1次氯酸钠NaCIO淡黄色液体国标10%有效氯15ppm2还原剂NaHSO白色晶体国标98%3ppm3阻垢剂进口无色液体国标膦基羧酸2-5ppm4盐酸HCl无色液体国标30%调试定7投资估算膜工艺设备投资估算约250万元（未含安装调试费用）8系统运行成本分析装置每年运行时间按8000小时计算。年处理废水400000T。直接运行费用包括电费、 药剂费、耗材等。不含预处理部分运行费用。运行费用为：5元/吨水。