反渗透设备的能耗比较

时间:2013-08-22 作者:admin 点击:441次
由于水处理设备的工艺是根据不同的源水水质和出水要求而设计的,
从而针对不同的原水水质特点而设计水处理方案才是*经济有效的方案,同时也是出水水质长期稳定达到要求的保证。
  除盐处理工艺的要求是多样的,各工厂对不同技术的看法也是不同的。例如有些用户希望用反渗透技术,而有些用户则希望用更传统的技术如离子交换,另外有些用户则以低投资为主要考虑因素。   
    离子交换法处理有以下特点:
  优点: 
  ◇预处理要求简单、工艺成熟,出水水质稳定、设备初期投入低;
  ◇由于制水原理类同于用酸碱置换水中离子,所以在原水低含盐量的应用区域运行成本较低。 
  缺点: 
  ◇由于离子交换床阀门众多,操作复杂烦琐; 
  ◇离子交换法自动化操作难度大,投资高; 
  ◇需要酸碱再生,再生废水须经处理合格后排放,存在环境污染隐患; 
  ◇细菌易在床层中繁殖,且离子交换树脂会长期向纯水中渗溶有机物
  ◇在含盐量高的区域,运行成本高 
  从80年末开始,膜法水处理在我国得到了广泛应用,反渗透就是除盐处理工艺的膜法水处理工艺之一。 
  反渗透法处理有以下特点: 
  优点:
  ◇反渗透技术是当今较*、稳定、有效的除盐技术; 
  ◇与传统的水处理技术相比,膜技术具有工艺简单、操作方便、易于自动控制、无污染、运行成本低等优点,特别是几种膜技术的配合使用,再辅之经其他水处理工艺,如石英砂、活性炭吸附、脱气、离子交换、UV杀菌等
  ◇原水含盐量较高时对运行成本影响不大
  ◇缺点:
  ◇预处理要求较高、初期投资较大
  本文以地下水为原水,生产250m3/h除盐水(5MΩ.cm)为例,就离子交换和反渗透两种处理方法在工艺、占地方面、和运行成本作简要比较。 
 
2  工艺比较 
 
 2.1离子交换法 
  1)离子交换处理工艺流程:
  2)流程简介:
  原水首*入无阀滤池进行预处理直流入过滤水槽,再通过过滤水泵送水至阳床上部,在床中与强酸阳树脂接触,树脂将Ca2+、Mg2+、Na+、K+、等阳离子从水中置换到树脂上,除去阳离子后的水从塔下流出并送入脱CO2塔上部,在塔内与塑料多面空心球接触形成水膜, HCO3-很快分解成CO2和H2O,通过风机将CO2从塔顶吹除,从而大大减轻阴床的负荷。脱除CO2的水进入中间水池,中间水泵将水送入阴床,在床中与强碱阴树脂接触,树脂将水中SO42-、Cl-、NO3-等阴离子置换到树脂上,水中的阴离子被除去。经一级除盐后的水再进入混床除去少量残存阳、阴离子和SiO3,经混床处理制得合格的的除盐水。
  交换过程中,阳床、阴床和混床因交换剂饱合而失效,这时由再生系统对阳床、阴床和混床进行再生。再生结束进入下一周期,再生废水经处理合格后外排。
  3)流程单元说明:
  预处理: 
  无阀滤池:
  地下水经采集后在无阀滤器中将浊度降低至5NTU,避免污泥在后续床层上积聚,影响树脂交换能力。
  预除盐 
  阳床: 
  经阳床交换后,原水中98%的阳离子将被除掉,而变成软水,阳床出水呈酸性。阳床运行周期一般设计为24-48小时,若要更长时间,则设备和树脂将增大,不经济。在运行周期内一般要设计小反洗,避免水流将树脂层压实,而影响树脂交换能力。失效后的阳树脂可以用盐酸或硫酸进行再生,本例以盐酸为再生剂。 
  脱碳塔:
  一般来说地下水碱度都在100mg/l以上,所以经阳床脱除金属离子后,碳酸氢根转化成大量的CO2,设置脱碳塔的目的就是将CO2去除。经脱碳塔后的CO2含量会在5mg/l,这样大大降低阴床的负荷。 
  阴床: 
  阴床的作用原理与使用要求与阳床类似,只是去的是阴离子。阴树脂失效后选用氢氧化钠再生。 
  上述过程为一级除盐水,它的电导率<10μs/cm,SiO2<0.2mg/l,能满足中压锅炉给水要求。但是若需更高品质除盐水,就得在一级除盐水的基础上进行深化处理。
  精除盐 
  混床:离子交换法精除盐的方法有二级除盐、多级除盐及混床除盐。常用的经济有效的方法是混床除盐。经混床处理过的除盐水,它的电导率<0.2μs/cm,SiO2<0.01mg/l。混床失效后,需用酸碱同时对阳、阴树脂进行再生。 
  废水处理 
  废水池:阳床、阴床和混床再生的过程都会产生酸碱废水,直接外排将对环境造成污染,所以须收集起来,经处理合格后外排。废水池起到收集废水、调节废水、中和废水的作用。 
  再生系统
  酸、碱贮槽和计量泵及混合器共同完成再生过程供液、计量的作用。 
  整个工艺过程比较烦琐的是阳床、阴床和混床再生时要多次倒换阀门,而且一般每天或间隔一天就需再生,所以操作难度大,通常须配置经验丰富的操作人员。若采用自动控制,则控制点多、阀门要求高,投资很大。同时酸碱耗量大,再生废水也多。另外由于树脂对非极性的大分子没有去除能力,所以制水过程中可能会出现细菌殖生。 
 2.2反渗法 
  1)反渗透处理工艺流程:
 2)流程简介 
  原水经原水泵送到石英砂过滤器降低浊度,在活性炭过器中降低COD,胶体及有机大分子的含量。活性炭出水再送至保安过滤器进行*后的预处理,使原水SDI<5mg/l,满足反渗透(RO)主机的进水要求。经保安过滤器后的合格水由高压泵送至RO主机反渗透进行除盐处理。反渗透膜截留下的有机物、胶体和盐无机盐由浓水侧直接排掉,不会给环境造成污染。产品水由膜清水侧送出至脱碳塔,除去渗透至清水的二氧化碳气体。脱气后的一级除盐水送至混床进行*后的精除盐。另外反渗透膜运行12-18月需进行一次化学清洗,以保证膜的透水量。 
 3)流程单元说明: 
  预处理 
  反渗透的预处理要求比离子交换法严格,主要目的是解决如下问题:
  (1) 防止反渗透膜面结垢(包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁、铝氧化物等在膜面沉积);
  (2)防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵; 
  (3)防止有机物的污堵;
  (4)防止氧化性物质对膜的氧化破坏;
  (5)保证进水水温,保持反渗透装置产水量稳定。 
  该过程主要包括加热器、加药装置、多介质过滤器、活性炭过滤器、保安滤器等设备。 
  石英砂过滤器:
  配制石英砂过滤器,用于截留水中的悬浮物和胶体杂质,降低反渗透进水浊度,过滤器一般出水浊度≤1NTU。当出水大于1NTU或进出口压差大二0.01Mpa,过滤器需进行反洗。所以反洗周期及反洗时间视原水浊度而定。反洗时在进水同时送入压缩空气,擦洗滤料。
  活性炭过滤器: 
  滤器内装填净水专用颗粒活性炭,用于吸附水中余氯和有机物,降低进水COD含量,活性碳过滤器出水的余氯(PPm)<0.1。活性炭过滤器反洗以设备运行时间(或压差)来控制反冲洗周期。 
  阻垢剂投加系统: 为防止硬度离子及胶体等杂质在反渗透膜面上结垢,特在反渗透装置进水中添加阻垢剂,加药量一般为3~4 mg/l,具体由进水水质决定。
  保安过滤器:
  反渗透装置前配置保安过滤器,以防止颗粒进入高压泵及RO膜组件,损伤高压泵部件和划伤反渗透膜表面.保安过滤器滤芯采用外层精度为10μm,内层精度为3-5μm;这样不仅提高了过滤精度,还提高了滤芯使用寿命。因为普通滤芯为均一精度,在外表层堵塞后,就需更换;由于内外层精度不一,对进水不同粒径的大小粒子进行分层截留,充分利用了滤芯的内外表层,提高了粒子的截留效果。在正常工作条件下,滤芯可维持6-8个月以上的使用寿命,比普通滤芯寿命提高50%。当过滤器进出口压差达到1.0Kg/cm2时需更换滤器内滤芯。 
  以上预处理也可采用超滤(UF)等其它膜法处理方式。 
  一级除盐:
  高压泵: 
  高压泵是反渗透膜实现物理分离过程的动力源,目前低压膜的运行压力在1.5Mpa以内。
  反渗透(RO)主机:
  反渗透(RO)主机是一级除盐的心脏部分,由渗透膜、膜壳和辅助阀门和仪器组成。反渗透膜已发展到超低压、低污染的复合膜,单根膜脱盐率达99.5%。在RO装置运行期间,设间断自动快冲冲洗。在RO装置停运时,用产品水自动冲洗,挤排膜和不锈钢管道中的高TDS残水,使停运膜完全浸泡在淡水中,可以防止膜的自然渗透造成的膜损伤,去污除垢,使装置和RO膜得到有效保养。经反渗透处理,原水中绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌被截留。经反渗透处理的产品水可达到电导率<10μs/cm,SiO2<0.2mg/l。
  反渗透装置清洗: 
  在长期运行过程中,反渗透膜面上总会日积月累水中存在的各种污染物。从而使装置的性能(产水量和脱盐率)下降,组件进、出口压差升高。为此,除日常启停装置前,进行低压冲洗外,还需进行定期化学清洗。 
  化学清洗流程如下: 
  清洗水箱→清洗泵→清洗过滤器→反渗透装置 
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  反渗透法制取除盐水是一个物理过程,所以比离子交换法环保。同时处理过程简单,易操作,自动程度化高,人工干预量小。同时系统的管理与维护简单。
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