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      碟管式反滲透高濃度廢水處理技術

      發布時間:2009年10月12日 點擊數: 字號:
      研究起止日期:   成果水平:  
      成果第一完成單位:   項目負責人:  
      成果主要完成人員名單:   成果驗收日期:  2013-02-25
      成果體現形式:   研究形式:  
      知識產權形式:   應用情況:  
      知識產權內容:  
      第一完成單位情況:  
      轉讓意向與范圍:   推廣形式:  
      成果簡介

      1技術特點

      1.1碟管式反滲透的核心——膜柱簡介

      碟管式膜系統的核心是由碟片式膜片、導流盤、O型橡膠墊圈、中心拉桿和耐壓套管所組成的膜柱。碟管式膜柱有大膜柱和小膜柱兩種。小膜柱直徑為200毫米,長1000毫米,有170個導流盤和169個膜片;大膜柱直徑為214毫米,長1400毫米,由210個導流盤和209個膜片構成。膜片和導流盤間隔疊放,O型橡膠墊圈放在導流盤兩面的凹槽內,用中心拉桿穿在一起,置入耐壓套管中,兩端用金屬端板密封。

      1.2DTRO技術特點

      與其他膜組件(卷式封裝)相比,碟管式反滲透具有以下三個明顯的特點(表3-1):

      Ø        通道寬:膜片之間的通道為6mm,而卷式封裝的膜組件只有0.2mm;

      Ø        流程短:液體在膜表面的流程僅7cm,而卷式封裝的膜組件為100cm;

      Ø        湍流行:由于高壓的作用,滲濾液打導導流盤上的凸點后形成高速湍流,這種湍流的沖刷下,膜表面不易沉降污染物。在卷式封裝的膜組件中,網狀支架會截留污染物,造成靜水區從而帶來膜片的污染。

      以上三個特點,決定了碟管式反滲透技術在處理滲濾液時可以容忍較高的懸浮物和SDI,通俗一點講,就是不會堵塞。同時,這三個技術特點體現在具體實踐中,使碟管式膜技術有如下幾個工程特點:

      Ø        膜組的結垢少,膜污染輕,膜壽命長

      DT-RO的特殊結構及水力學設計使膜組易于清洗,避免了結垢和其他膜污染,從而延長了膜片壽命。用于DT-RO的膜片壽命可長達2年以上,甚至更長。

      Ø        不依賴于預處理,具有良好的穩定性、安全性和適應性

      由于DTRO膜組具有特殊的水力學設計,DTRO膜組不用預處理可以直接處理滲濾液,使之適于處理高渾濁度和含砂系數高的廢水。對于一般的反滲透系統,進入膜組的廢水渾濁度不能超過1,含砂系數不能超過3。為使進水達到上述指標,往往需要比較復雜的前過濾和化學處理。由于DTRO膜片和導流盤之間有比較寬敞的通道,進入膜組的廢水渾濁度可達到4,而含砂系數也可達到40。這樣,只需要簡單的砂濾器和精濾器就能滿足膜組系統的要求。在具體工程中,預處理系統可有可無。對于有預處理的系統,無論預處理環結是否高效、穩定,反滲透系統都可以穩定的達標出水。同時由于不依賴于生物處理,碟管式反滲透對填埋場各個階段的滲濾液具有良好的適應性。

      Ø        具有十分可靠的處理效果

      到目前為止,國外十幾年來243個滲濾液處理工程實例無一例失敗。碟管式反滲透設備在國內十余個垃圾廠的處理實例,無一例因堵塞導致效果受影響。

      Ø        安裝、維修簡單,操作方便,自動化程度高

      由于DTRO系統采用的管道、零備件大多是標準件,安裝、維修比較方便。同時,系統內的膜片可以單獨抽換,不像卷式膜或中空纖維膜那樣,只要一處膜片損壞,就得更換整個膜柱,這樣就降低了DTRO系統的維護費用。該系統所有操作由計算機控制,具有先進的自動檢測和顯示系統,自動化程度高,操作方便。

      Ø        系統可擴充性強

      根據需要可增加一級、二級或高壓膜組。即隨著處理規模的增減而增減膜柱數量,隨著水質要求的提高而增加第二級或第三級反滲透系統。

      1 垃圾滲濾液處理中DTRO與卷式反滲透膜的比較

       

      項目

      DTRO

      卷式膜

       

      綜合

      比較

      首次應用

      1988

      1986

      市場份額

      大于75%

      小于25%

      應用最多的領域

      滲濾液等高濃度廢水處理、應急及野外供水

      給水、市政污水

       

      技術

      原理

      原理

      溶劑的擴散傳遞

      溶劑的擴散傳遞

      工藝

      碟管式膜片膜柱

      卷式封裝

      流體運動方式

      切向流

      切向流

      單向流程

      7.62cm

      100cm

      濃度極化

      嚴重

      最大SDI(污泥密度指數)

      20

      3

       

      工程

      應用

      特點

      是否堵塞

      不易

      容易

      膜片壽命

      3年以上

      1年以下

      預處理

      不需要

      一定要

      受預處理影響

      很大

      進水最大COD

      超過62000mg/l

      小于1000mg/l

      進水最大SS

      超過2500mg/l

      小于100mg/l

      膜片更換

      單張

      整卷

      換膜方法

      簡便

      復雜

       

      工程特點

      1)處理效果長期穩定可靠

      DT-RO反滲透技術處理垃圾滲濾液在國外成功運行已有十四、五年的歷史。系統適應性極強,處理效果不受外界條件影響(氣候、水質波動)而變化。膜組件有高度穩定的截留功效,因此系統對滲濾液進水水質適應性很強,即使進水BOD5>40000mg/L、COD >62000mg/L、SS >4000mg/L、 NH3-N >4000mg/L時系統仍能正常運行。系統對各種極其惡劣的進水水質條件如B/C比極低的情況下或不宜的處理效果常年穩定可靠。

      2)節約土地

      DT-RO反滲透設備處理垃圾滲濾液具有突出的節省占地的優勢。具體體現在以下幾個方面:

      a. 系統對進水水質的適應性極強,對調節池容積的要求很低,區別于其它傳統生化處理工藝,一般情況下不需由調節池進行水質調節,因此不必興建較大容積的調節池。例如日處理規模幾百噸的滲濾液處理廠只需要幾百立方米左右水池即可滿足使用。從工程的角度來講,還相應地節省了輔助設施如道路、邊坡、綠化等的建設用地。

      b. 處理工藝中不含生化處理過程,因此又可節省大量生化處理所需的占地面積。以一個日處理500m3的滲濾液處理廠為例:

      傳通生化處理部分占地面積(不含道路及輔助面積)約為3200m2。而其它輔助設施如鼓風機房、污泥脫水間、深度處理工房等占地面積約400500m2。

      使用DT-RO反滲透處理工藝,反滲透裝置及相應輔助設備(儲罐除外)被安裝在三只標準的40英尺集裝箱內,集裝箱尺寸為12.192m×7.5m×2.435m(h),儲罐及管路連接部件占地約11m×8m,除此之外,僅需配套修建一座面積200m2左右的濃縮液貯池。DT-RO反滲透處理系統用地面積不足生化處理系統占地的1/10。

      在城市土地日越趨緊張的今天,節省每一寸土地都會為業主帶來可觀的經濟效益。將節約土地省下的資金用于有效提高處理設備的水平、改善操作環境、提高出水質量,這也應該是每一位業主的愿望。

      3)節約土建工程投資

      調節池容積的減少以及生化處理系統池容的減少將使整個處理工程的土建投資費用大幅降低。這一優勢在發達地區更能顯現出優勢。

      一般情況下,在較偏遠地區投資滲濾液處理廠,若采用DT-RO處理工藝,可節約土建工程投資1/22/3,而在較發達地區則節約的土建工程費用更多,約為2/34/5。

      4)設備可移動

      設備可根據業主的需要選用集裝箱式、車載式或室內組架式案裝。

      資金不足或水量較小的城市和地區,可考慮選擇集裝箱式或車載式設備,以便在必要的時候移動設備,用有效的資金處理更多的垃圾滲濾液。

      2應用領域

      城市垃圾、海軍、艦船等小規模海水淡化、化工、采礦等行業、飲用水安全保障、野外施工人員、野營部隊等飲用水保障

       3經濟與社會效益分析

      (1)      DTRO技術開發完成設備國產化可降低成本,為大范圍應用打下基礎造價偏高是制約碟管式反滲透技術大規模應用于各級垃圾場的主要原因,國產化后投資的降低將有利于碟管式反滲透除了在現有大中城市高級別垃圾處理場應用外,大范圍應用于中小城市垃圾場。

      垃圾處理作為市政基礎設施,投資基本來源于政府。據報道,未來幾年,中國在垃圾處理設施方面的投資將超過600億元,按垃圾滲濾液處理投資占總投資的10%計算,則為60億元。根據國家即將出臺的新的垃圾填埋場污染控制標準中滲濾液排放標準,碟管式反滲透作為僅有的可確保達到新標準的成熟技術之一將占據至少30%市場,約18億元,如果通過國產化降低投資20%,將在未來幾年為國家節省約4億元的投資。

      碟管式反滲透系統能夠有效保證排放達標,徹底阻斷垃圾填埋場對環境的二次污染,進而真正達到環境保護的目的。因此投資成本的降低,使碟管式反滲透技術更多走入中小城市,為中小城市的環保做出貢獻。

      (2)      DTRO技術彌補我國該領域空白,為膜行業發展做出貢獻。目前,國內將近有1300多家大大小小的生產廠家引進國外技術生產卷式膜,但尚沒有廠家能夠生產碟式膜。該項目的建設將彌補我國該領域空白。隨著碟式膜的國產化,將會把膜領域最先進的封裝技術引到中國,將對傳統卷式膜形成挑戰,為整個膜行業的創新提高注入一股新力量,為中國膜行業的發展做出巨大貢獻。

      3)為海水淡化、化工等行業水處理提供新的國產化解決方案。碟管式反滲透國產化后將以更有競爭力的價格進入海水淡化、化工、采礦等領域,這些行業原本依靠卷式膜或其他傳統工藝,引入碟管式反滲透技術將提高處理效果,與卷式膜相比還可以提高凈水產量。

      4)為飲用水安全保障、野外勘探、軍隊保障等提供解決方案。碟管式反滲透高度集成并能直接處理任何高濃度水源的特點,使其可方便裝載于各類車輛上,作為飲用水安全保障、野外工作飲水保障等多用途移動式保障用水設備。

      該技術是歐洲海軍的專用艦艇供水裝備,我國海軍艦艇也多采用該技術,但全部依賴進口,軍用依賴進口將大大限制我國軍隊作戰能力,如果實現國產化,將為我國軍隊建設做出巨大貢獻。

      5)為制藥行業帶來重大變革

      傳統需要濃縮蒸餾的工藝可完全被碟管式反滲透所替代。因為膜技術屬于單純的物理分離,因此在制藥過程中可確保藥品品質不變,同時一個工藝即可替代一個傳統的工藝鏈,不僅節省投資、占地,還能提高濃縮效果。

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