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碟管式反渗透高浓度废水处理技术

发布时间:2009年10月12日 点击数: 字号:
研究起止日期:   成果水平:  
成果第一完成单位:   项目负责人:  
成果主要完成人员名单:   成果验收日期:  2013-02-25
成果体现形式:   研究形式:  
知识产权形式:   应用情况:  
知识产权内容:  
第一完成单位情况:  
转让意向与范围:   推广形式:  
成果简介

1技术特点

1.1碟管式反渗透的核心——膜柱简介

碟管式膜系统的核心是由碟片式膜片、导流盘、O型橡胶垫圈、中心拉杆和耐压套管所组成的膜柱。碟管式膜柱有大膜柱和小膜柱两种。小膜柱直径为200毫米,长1000毫米,有170个导流盘和169个膜片;大膜柱直径为214毫米,长1400毫米,由210个导流盘和209个膜片构成。膜片和导流盘间隔叠放,O型橡胶垫圈放在导流盘两面的凹槽内,用中心拉杆穿在一起,置入耐压套管中,两端用金属端板密封。

1.2DTRO技术特点

与其他膜组件(卷式封装)相比,碟管式反渗透具有以下三个明显的特点(表3-1):

Ø        通道宽:膜片之间的通道为6mm,而卷式封装的膜组件只有0.2mm

Ø        流程短:液体在膜表面的流程仅7cm,而卷式封装的膜组件为100cm

Ø        湍流行:由于高压的作用,渗滤液打导导流盘上的凸点后形成高速湍流,这种湍流的冲刷下,膜表面不易沉降污染物。在卷式封装的膜组件中,网状支架会截留污染物,造成静水区从而带来膜片的污染。

以上三个特点,决定了碟管式反渗透技术在处理渗滤液时可以容忍较高的悬浮物和SDI,通俗一点讲,就是不会堵塞。同时,这三个技术特点体现在具体实践中,使碟管式膜技术有如下几个工程特点:

Ø        膜组的结垢少,膜污染轻,膜寿命长

DT-RO的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗,避免了结垢和其他膜污染,从而延长了膜片寿命。用于DT-RO的膜片寿命可长达2年以上,甚至更长。

Ø        不依赖于预处理,具有良好的稳定性、安全性和适应性

由于DTRO膜组具有特殊的水力学设计,DTRO膜组不用预处理可以直接处理渗滤液,使之适于处理高浑浊度和含砂系数高的废水。对于一般的反渗透系统,进入膜组的废水浑浊度不能超过1,含砂系数不能超过3。为使进水达到上述指标,往往需要比较复杂的前过滤和化学处理。由于DTRO膜片和导流盘之间有比较宽敞的通道,进入膜组的废水浑浊度可达到4,而含砂系数也可达到40。这样,只需要简单的砂滤器和精滤器就能满足膜组系统的要求。在具体工程中,预处理系统可有可无。对于有预处理的系统,无论预处理环结是否高效、稳定,反渗透系统都可以稳定的达标出水。同时由于不依赖于生物处理,碟管式反渗透对填埋场各个阶段的渗滤液具有良好的适应性。

Ø        具有十分可靠的处理效果

到目前为止,国外十几年来243个渗滤液处理工程实例无一例失败。碟管式反渗透设备在国内十余个垃圾厂的处理实例,无一例因堵塞导致效果受影响。

Ø        安装、维修简单,操作方便,自动化程度高

由于DTRO系统采用的管道、零备件大多是标准件,安装、维修比较方便。同时,系统内的膜片可以单独抽换,不像卷式膜或中空纤维膜那样,只要一处膜片损坏,就得更换整个膜柱,这样就降低了DTRO系统的维护费用。该系统所有操作由计算机控制,具有先进的自动检测和显示系统,自动化程度高,操作方便。

Ø        系统可扩充性强

根据需要可增加一级、二级或高压膜组。即随着处理规模的增减而增减膜柱数量,随着水质要求的提高而增加第二级或第三级反渗透系统。

1 垃圾渗滤液处理中DTRO与卷式反渗透膜的比较

 

项目

DTRO

卷式膜

 

综合

比较

首次应用

1988

1986

市场份额

大于75%

小于25%

应用最多的领域

渗滤液等高浓度废水处理、应急及野外供水

给水、市政污水

 

技术

原理

原理

溶剂的扩散传递

溶剂的扩散传递

工艺

碟管式膜片膜柱

卷式封装

流体运动方式

切向流

切向流

单向流程

7.62cm

100cm

浓度极化

严重

最大SDI(污泥密度指数)

20

3

 

工程

应用

特点

是否堵塞

不易

容易

膜片寿命

3年以上

1年以下

预处理

不需要

一定要

受预处理影响

很大

进水最大COD

超过62000mg/l

小于1000mg/l

进水最大SS

超过2500mg/l

小于100mg/l

膜片更换

单张

整卷

换膜方法

简便

复杂

 

工程特点

1)处理效果长期稳定可靠

DT-RO反渗透技术处理垃圾渗滤液在国外成功运行已有十四、五年的历史。系统适应性极强,处理效果不受外界条件影响(气候、水质波动)而变化。膜组件有高度稳定的截留功效,因此系统对渗滤液进水水质适应性很强,即使进水BOD5>40000mg/LCOD >62000mg/LSS >4000mg/L NH3-N >4000mg/L时系统仍能正常运行。系统对各种极其恶劣的进水水质条件如B/C比极低的情况下或不宜的处理效果常年稳定可靠。

2)节约土地

DT-RO反渗透设备处理垃圾渗滤液具有突出的节省占地的优势。具体体现在以下几个方面:

a. 系统对进水水质的适应性极强,对调节池容积的要求很低,区别于其它传统生化处理工艺,一般情况下不需由调节池进行水质调节,因此不必兴建较大容积的调节池。例如日处理规模几百吨的渗滤液处理厂只需要几百立方米左右水池即可满足使用。从工程的角度来讲,还相应地节省了辅助设施如道路、边坡、绿化等的建设用地。

b. 处理工艺中不含生化处理过程,因此又可节省大量生化处理所需的占地面积。以一个日处理500m3的渗滤液处理厂为例:

传通生化处理部分占地面积(不含道路及辅助面积)约为3200m2。而其它辅助设施如鼓风机房、污泥脱水间、深度处理工房等占地面积约400500m2

使用DT-RO反渗透处理工艺,反渗透装置及相应辅助设备(储罐除外)被安装在三只标准的40英尺集装箱内,集装箱尺寸为12.192m×7.5m×2.435m(h),储罐及管路连接部件占地约11m×8m,除此之外,仅需配套修建一座面积200m2左右的浓缩液贮池。DT-RO反渗透处理系统用地面积不足生化处理系统占地的1/10

在城市土地日越趋紧张的今天,节省每一寸土地都会为业主带来可观的经济效益。将节约土地省下的资金用于有效提高处理设备的水平、改善操作环境、提高出水质量,这也应该是每一位业主的愿望。

3)节约土建工程投资

调节池容积的减少以及生化处理系统池容的减少将使整个处理工程的土建投资费用大幅降低。这一优势在发达地区更能显现出优势。

一般情况下,在较偏远地区投资渗滤液处理厂,若采用DT-RO处理工艺,可节约土建工程投资1/22/3,而在较发达地区则节约的土建工程费用更多,约为2/34/5

4)设备可移动

设备可根据业主的需要选用集装箱式、车载式或室内组架式案装。

资金不足或水量较小的城市和地区,可考虑选择集装箱式或车载式设备,以便在必要的时候移动设备,用有效的资金处理更多的垃圾渗滤液。

2应用领域

城市垃圾、海军、舰船等小规模海水淡化、化工、采矿等行业、饮用水安全保障、野外施工人员、野营部队等饮用水保障

 3经济与社会效益分析

(1)      DTRO技术开发完成设备国产化可降低成本,为大范围应用打下基础造价偏高是制约碟管式反渗透技术大规模应用于各级垃圾场的主要原因,国产化后投资的降低将有利于碟管式反渗透除了在现有大中城市高级别垃圾处理场应用外,大范围应用于中小城市垃圾场。

垃圾处理作为市政基础设施,投资基本来源于政府。据报道,未来几年,中国在垃圾处理设施方面的投资将超过600亿元,按垃圾渗滤液处理投资占总投资的10%计算,则为60亿元。根据国家即将出台的新的垃圾填埋场污染控制标准中渗滤液排放标准,碟管式反渗透作为仅有的可确保达到新标准的成熟技术之一将占据至少30%市场,约18亿元,如果通过国产化降低投资20%,将在未来几年为国家节省约4亿元的投资。

碟管式反渗透系统能够有效保证排放达标,彻底阻断垃圾填埋场对环境的二次污染,进而真正达到环境保护的目的。因此投资成本的降低,使碟管式反渗透技术更多走入中小城市,为中小城市的环保做出贡献。

(2)      DTRO技术弥补我国该领域空白,为膜行业发展做出贡献。目前,国内将近有1300多家大大小小的生产厂家引进国外技术生产卷式膜,但尚没有厂家能够生产碟式膜。该项目的建设将弥补我国该领域空白。随着碟式膜的国产化,将会把膜领域最先进的封装技术引到中国,将对传统卷式膜形成挑战,为整个膜行业的创新提高注入一股新力量,为中国膜行业的发展做出巨大贡献。

3)为海水淡化、化工等行业水处理提供新的国产化解决方案。碟管式反渗透国产化后将以更有竞争力的价格进入海水淡化、化工、采矿等领域,这些行业原本依靠卷式膜或其他传统工艺,引入碟管式反渗透技术将提高处理效果,与卷式膜相比还可以提高净水产量。

4)为饮用水安全保障、野外勘探、军队保障等提供解决方案。碟管式反渗透高度集成并能直接处理任何高浓度水源的特点,使其可方便装载于各类车辆上,作为饮用水安全保障、野外工作饮水保障等多用途移动式保障用水设备。

该技术是欧洲海军的专用舰艇供水装备,我国海军舰艇也多采用该技术,但全部依赖进口,军用依赖进口将大大限制我国军队作战能力,如果实现国产化,将为我国军队建设做出巨大贡献。

5)为制药行业带来重大变革

传统需要浓缩蒸馏的工艺可完全被碟管式反渗透所替代。因为膜技术属于单纯的物理分离,因此在制药过程中可确保药品品质不变,同时一个工艺即可替代一个传统的工艺链,不仅节省投资、占地,还能提高浓缩效果。