超滤、反渗透系统

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锅炉补给水系统工艺流程：
• 化学消防水池来的自来水→变频升 压泵→自清洗过滤器→超滤装置→ 超滤水箱→反渗透给水泵→反渗透 保安过滤器→高压泵→反渗透装置 →预脱盐水箱→预脱盐水泵→一级 混床→二级混床→除盐水箱→除盐 水泵→主厂房
设计出力
序号 项 目 名 称
1 2
3 4 取值计算或依据 计算结 果(t／h)
• TMP – 透膜压差，为产水侧和原水侧进出口压力平均值的差异，伴随 着运行时间的增加，膜污染的增加，TMP会逐渐升高，当到达设定值 时，宜进行清洗。 • 平均透膜压差＝（P进＋P出）/2－P产水
至反渗透系统水泵进水母管
淡水贮存池来的自来水
PI
浓水侧回水至清洗溶液箱 产水侧回水至清洗溶液箱
LT PI PT PI FT
• 本工程采用的是以色列ARKAL公 司的叠片式过滤器
自动清洗过滤器
• 超滤装置设置了2套装置，每套装置设计处理量为98m³ /h， 其运行情况为：运行20-30分钟，反冲洗30秒。超滤膜可 通过定期反洗和化学清洗，以恢复超滤膜的透水能力。化 学清洗频率为2~3个月，与反渗透装置共用一套化学清洗 系统。 • 超滤膜分离技术具有占地面积小、出水水质好、自动化程 高等特点。采用德国Membrana SPES-55超滤膜作为反渗 透系统的预处理，Membrana SPES-55超滤膜采用材质为 亲水性的SPES/PES/PVP共混的中空纤维，其平均截留分 子量为80,000Dalton，纤维尺寸(内径/外径)为 0.7mm/1.0mm，组件尺寸(外径/长度)为12”组件 (Φ310×1308mm)，具有耐压、抗污染、使用寿命长等特 点，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。采用独 特的“七芯”设计，防止反洗过程对膜丝的冲击，使反洗 时水流分布更均匀。
盐酸加药装置
• 盐酸加药装置主要由盐酸计量泵和 控制柜组成并安装在组合架上。主 要是超滤装置在加强反洗时根据需 要添加一定量的盐酸，以增强超滤 反洗时对污物的去除。盐酸投加量 根据调试而定。
超滤装置
• 超滤系统的关键设备是超滤装置， 而超滤装置的核心部分为进口的超 滤膜元件。本工程超滤膜组件采用 德国MEMBRANA公司的UltraPES 内压式中空纤维膜，每套超滤装置 由24根膜组件组成。
超滤系统
膜组件结构
中空纤维UF的结构种类
内压式
产品水透过膜外侧
进水从纤维 中间进入 反洗水
.............. 1～24根膜组件
凝聚剂加药
PI PI
PdT
SDI 测点
超滤水箱A 250m3
LI
PI PT
超滤装置A
自清洗过滤器A
超滤装置A化学清洗进液 压缩空气罐来
LT
超滤变频升压泵A
浓水侧回水至清洗溶液箱 产水侧回水至清洗溶液箱
超滤水箱B 250m3
LI
PI PT PI PI FT
污染指数(SDI)值
• 污染指数(SDI)值，也称之为FI(Fouling Index)值是水质指 标的重要参数之一。它表征了水中颗粒、胶体和其他能阻 塞各种水纯化设备的物体的含量。通过测定SDI 值(根据 ASTM 方法4189-95，该方法在行业内是公认的。)可以选 定相应的水纯化技术或设备。在反渗透水处理过程中， SDI 值是测定反渗透系统进水的重要指标之一；是检验预 处理系统出 水是否达到反渗透进水要求的主要手段。它 的大小对反渗透系统运行寿命至关重要。 SDI 值是测量通 过47mm 直径，0.45μm 孔径的膜的流速的衰减。之所以 选择 0.45μm 孔径的膜，是因为在这个孔径下，胶体物质 比硬颗粒（如沙子、水垢等）更容易堵塞膜。 流速的衰 减被转换成1 到100 之间的数值，即SDI 值。SDI 值越低， 水对膜的污染阻塞趋势越 小。从经济和效率综合考虑， 大多数反渗透厂家推荐反渗透进水SDI 值不高于5。
混床来正洗回收水
.............. 1～24根膜组件
PdT
SDI 测点
超滤 反洗泵A
PI
超滤 反洗泵B
PI
PI PT PI PI
超滤装置B
自清洗过滤器B
超滤装置B化学清洗进液 压缩空气罐来
PI
超滤变频升压泵B
碱加药装置来
FT PI
超滤反洗保安过滤器
酸加药装置来 氧化剂加药来
＃3～＃6机组扩建超滤设备
絮凝剂加药装置
• 絮凝剂PAC(碱式氯化铝)的作用是 将水中微小的胶体、悬浮物，甚至 大分子有机物通过电中和、混凝、 架桥、网捕使之形成较大颗粒的悬 浮物。较大颗粒的悬浮物在通过超 滤装置时能截留下来。
杀菌剂加药装置
• 超滤装置在加强反洗时，需添加一 定量的杀菌剂以杀死附着在超滤膜 面的细菌、微生物和藻类，在反洗 时排出，以免堵塞超滤膜孔，从而 恢复膜透水性能。以NaClO作为杀 菌剂，加药量为3-5mg/L。
超滤系统主要设备：
• 变频升压泵、自清洗过滤器、超滤增压泵、 超滤装置、超滤水箱、超滤反洗水泵、超 滤反洗保安过滤器、凝聚剂加药装置、盐 酸加药装置、氧化剂加药装置、NaOH加药 装置、控制仪表。
超滤基本术语
• Cartridge – 膜组件，为一密封的中空纤维膜组， • Flux –通量，产水透过膜的流率，通常表达为每天每平方英尺膜面积 产多少加仑的水（gfd）， gfd = lmh x 0.59 • Permeate – 超滤产水，也称过滤出水 • Retentate – 浓水，也称为浓缩物。进水中无法通过滤膜的部分，包 括有浓度高于其进水中含量的被截留固体物。
内压操作的过滤方式
组件的运行方式
• 正常产水程序：（产水时间为30min） • 产水1→正冲1→反洗→正冲2→产水2 • 正冲1状态描述 • 打开反洗上排放阀，5s内打开进水调节阀至一个 定值（此值在现场安装调试的时候调节至最合理 状态），确认阀门打开后打开杀菌剂泵→30s后关 杀菌剂泵，2s后关反洗上排放阀、进水调节阀。 • 反洗状态描述 • 打开反洗上排放阀、反洗进水阀，确认阀门打开 后，打开超滤反洗泵→30s后打开反洗下排放阀， 确认后关反洗上排放阀→30s后停反洗泵，关反洗 进水阀、反洗下排放阀。
与传统水处理技术相比， 超滤膜过滤的优势
• • • • 全自动系统 占地面积小 可简易扩容的模块化设计 更少的人力需求 – 化学清洗和监控需要 • 成熟的技术 – 膜技术是一种工业标准
超滤系统的主要技术指标：
• 出力： 2×98m³ /h（25℃） • 装置性能要求：水的回收率≥90%； • 出水污染指数SDI≤2； • 超滤膜使用寿命不少于5年（从制水 成功之日起计算） • 超滤进水水质要求： • 颗粒粒度： ≤100μm • pH： 2-13 • 超滤产水水质： • SDI： ≤1.0 • 对大于1μm的颗粒的去除率：≥99.99% • 细菌、病毒的去除率： ≥99.9999%
• 超滤装置采用错流过滤、定时频繁反洗的全自动 连续运行方式。原水是在中空纤维的内部从一端 流向另一端，而产水则是在原水流经膜的过程中 逐渐由内壁向外壁透过（称为内压式）收集后从 产水端排出。被截留的悬浮物、 细菌、大分子有 机物、胶体等就堆积在纤维内表面，此时UF膜的 膜前与膜后的压差会逐渐增加，需进行反冲洗， 反冲洗水可利用超滤产水，反冲洗排出的水排放。 但经多次反冲洗后，可能在膜表面粘附着不易冲 洗掉的污染物和微生物，经运行一段时间后，当 其压差增加到一定的值后，此时就采用含有一定 浓度的化学药剂的水进行加强反冲洗，以增强反 洗效果，并起到清洗作用。一般化学药品用盐酸、 次氯酸钠、氢氧化钠等。
超滤系统图
说明： 虚线内为模块化单元设备； 点划线内为＃3～＃6机预留扩建设备。
2008.1 A 版 朱晨亮
自清洗过滤器：
• 100μm叠片式过滤器属于精密过滤器，其工作原理是利用 特级尼龙制成的叠片间的孔隙进行机械过滤。水中残存的 大于100μm的微量悬浮颗粒、胶体等颗粒，这种颗粒可能 堵塞超滤膜孔。随着制水时间的增长，叠片因截留物的增 多而污染，其运行阻力逐渐上升，当运行至进出口水压差 达0.10MPa时，应定时与超滤装置同时进行反洗。 • 每列超滤装置配置一台出力为108m3/h的100μm叠片式过 滤器，采用强度较高的塑料外壳，内装4只滤元组合而成， 外型为605X514X450 mm，该叠片是由特级尼龙制成， 它具有纳污量大、寿命长、耐腐蚀、容易反洗的优点。
12
105 105
正常制水时水量平衡图
90%
14 139
超滤水箱 2×250m3
85%
1 106 混 床 系统 106
除盐 3×3 600 m3
139
蓄 水 池
125
超 滤 装置
反 渗 透 19
14
直 接 回用
10 5
主 厂 房 废 水 池
最大制水时水量平衡图
90%
20 196
超滤水箱 2×250m3
85%
2 150
混 床 系统
196 蓄水 池
超滤装 置 2×98
176
反渗 透 2×75
150
除盐 水箱 3×3 600m
3
26
148
主 厂 房 废 水 池
超滤系统
• 超滤基本原理： • 超滤是一种流体在膜表面的切向流动，其利用较低的压力 驱动并按溶质的分子量大小来分离和过滤，是一种物理分 离过程，不发生任何相变。超滤膜的孔径大约在0.002 至 0.1 微米范围内（MWCO 约为1,000-500,000）。溶解物 质和比膜孔径小的物质将作为透过液透过滤膜，不能透过 滤膜的物质被慢慢浓缩于排放液中。因此产水（透过液） 将含有水，离子，和小分子量物质，而胶体物质，大分子 物质，颗粒，细菌，病毒和原生动物等将被膜截留，通过 浓水排放、反冲洗和化学清洗而去除。超滤膜可反复使用 并可用普通的清洗剂清洗。 • 超滤系统的主要功能： • 除去水中的悬浮物、胶体、大分子有机物、细菌及病毒等， 降低出水浊度及SDI值，改善反渗透系统的进水水质。
正常水汽循环损失（t/h） 锅炉吹灰用蒸汽损失（t/h）
闭式循环冷却水损失（t/h）
3040×1％×2 5×2
3000×0.3%×2
61 10
18 4
凝结水精处理再生用水损失（t/h） 2×2
5
6 7
பைடு நூலகம்真空泵水封消耗及其它水耗（t/h） 6×2
总计正常水汽损失（t/h） 总计正常锅炉补给水量（t/h）
化学加强反洗
• ①化学加强反洗1(加杀菌剂/碱)： 此步骤在每完成十五次过滤后反洗 时进行，控制NaClO投加量为 3~5ppm。启动反洗水泵时同时启 动加碱(NaOH)、杀菌剂(NaClO)计 量泵，反洗完成停反洗泵和碱、杀 菌剂计量泵，浸泡600s。
化学加强反洗
• ②化学加强反洗2(加盐酸)：加酸 (HCl)反洗，控制HCl为10mg/L， 浸泡600s，投加频率为每常规反 洗十五次后进行一次。启动反洗水 泵时同时启动加酸(HCl)计量泵， 反洗30S。
华能海门电厂一期1号、2号机组 （21036MW）工程
锅炉补给水处理系统设备 （超滤、反渗透） 2008年6月
前言
• 以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术， 由于具有高效率、无相变、低能耗、使用化学药剂少、设备紧凑、自动化程 度高、操作运行简单和维护方便等突出的优点，近几十年来取得了令人瞩目 的发展。其中尤以超滤(Ultra Filtration，简称UF)和反渗透(Reverse Osmosis，简称RO)技术在电力、石油、化工、钢铁、机械、电子、医药、食 品等行业已得到广泛的应用，它即可应用于脱盐水、饮用水、海水和苦咸水 淡化，也可应用于废水处理、物质回收与浓缩等领域。 自八十年代中期起，尤其是近年来电力行业长足的发展，超滤和反渗透技术 在我国大型火力发电企业锅炉补给水处理和废水处理中得到越来越广泛的应 用，并取得了预期的效果和成熟的应用经验。超滤技术作为反渗透的预处理， 它具有出水水质稳定，SDI值低，提高了反渗透膜的透水通量，节省延长了反 渗透膜的寿命；反渗透技术作为补给水处理的预脱盐装置，大大减少了离子 交换系统再生废酸、废碱的排放量，有利于环境保护，同时除去了水中的微 粒、有机物和胶体物质，对减轻离子交换树脂的污染、延长离子交换树脂的 使用寿命都有着良好的作用。 华能海门电厂在一期工程(2×1036MW)燃煤发电机组中，锅炉补给水处理采用 了先进的超滤和反渗透等膜分离技术+二级混合离子交换技术作为锅炉补给水 处理的系统，此系统共有2套UF装置、2套RO装置、2套一级混床装置、2套二 级混床装置。