DTRO碟管式反渗透系统运行性能影响因素

DTRO碟管式反渗透系统运行性能影响因素

碟管式反渗透系统（DTRO）的基本原理及特点

采用反渗透技术处理垃圾渗滤液，需要考虑膜的高度耐污染性和开敞式的膜组件，只有解决了膜片堵塞的问题，才会较高效率地除去生物污染。年，技术被引入市场并取得了良好的效果，并逐渐在垃圾渗滤液处理中得到广泛的应用。

DTRO系统的原理及结构

反渗透是指与自然渗透过程相反的现象，即在外界压力作用下，使溶剂通过半透膜析出的过程。膜的过滤是一个物理分离过程，过滤各种各样尺寸的颗粒及分子。只要达到要求的尺寸和被选择膜的材料，小颗粒、胶质、微分子，甚至于离子都可以被分离。膜过滤是一个纯物理过程，不会影响到化学结构和使用膜材料的热稳定性。是反渗透的一种形式，利用压力使中的水分子渗滤液透过反渗透膜，把所有污染物包括氨氮等大于的分子及离子截留，从而达到处理渗滤液的目的，其核心技术是碟管式膜片膜柱。作为专门针对高浓度料液的过滤技术，具有较高的出水水质。自80年代在德国成功运营至今已有年，其占据了全球的垃圾渗滤液处理市场份额。

DTRO系统基本结构

DT膜技术即碟管式膜技术，分为碟管式反渗透（DTRO）和碟管式纳滤（DTNF）两大类，是一种专利型膜分离设备。该技术是专门针对渗滤液处理开发的，世界上最先进成熟的反渗透膜在垃圾渗滤液处理上的应用。

膜组件主要由碟片式膜片（过滤膜片）、导流盘、O型橡胶垫圈、中心拉杆、外壳、两端法兰各种密封件及联接螺栓等部件组成。把过滤膜片和导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端部法兰进行固定。然后置入耐压外壳中，就形成了碟管式膜组件。每个膜柱直径为200mm，长1000mm，有个170导流盘和个169膜片。当膜片需要更换时，只需用扭力扳手将膜柱打开，进行更换。图为膜组件图：

图2-1碟管式反渗透膜组件

膜柱中各个部件有不同的作用。膜片由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架，这三层换装材料的外环燥接，内环开口，为净水出口。导流盘（替代了卷式膜中的网状支撑层）将膜片加在中间，但不与膜片直接接触，加宽了流体通道。导流盘表面有一定方式排列的凸点，在高压下使渗滤液形成瑞流作用，增加透过速率和自行清洗功能。O型橡胶垫圈套在中心拉杆上，置于导流盘梁侧的凹槽内，起到支撑膜片、隔离污水和净水的作用。净水在膜片中间沿丝状支架流道中心拉杆外围，通过净水出口排出。

图2-2碟管式膜柱

DTRO系统基本原理

DTRO膜组件采用的是开放式流道设计形式，料液通过口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流道组件的另一端。在另一端法兰处，料液通过8个通道进入导流盘中，被处理的液体以最短的距离快速流过滤膜，然后180°逆转到另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘。从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双“S”形路线，浓缩液最后从进料端法兰处流出。三层环状材料的外环使用超声波技术进行传接的。膜组件两导流盘之间的距离为4mm，导流盘表面有一定方式排列的凸点。

这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸

点碰撞时形成瑞流，增加透过速率和自动清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命。DTRO每支膜柱膜面积为9.045m。是同规格的卷式膜面积的1/4，正是因为降低了膜面积才使膜柱内流道变得宽阔，使大分子污染物能够排除，防止了膜的堵塞。

DTRO运行性能影响因素及实例分析

DTRO运行性能影响因素

由于是根据反渗透原理进行设计研制的，膜组件性能主要由膜通量、脱盐率、运行稳定性三项基本因素决定而具体的运行又受膜材料、膜组件、温度、PH值、运行压力、水通量、渗透率及回收率等条件的制约。

膜通量：是指单位时间内通过单位膜面积上的流体量。主要受膜压差、盐浓度和运行温度等因素影响。其与膜的厚度、材料、孔隙率、温度、跨膜压差（以及接触膜的盐浓度和料液通过膜表面的速度有关。北京天地人的碟管式反渗透膜材料为聚酷胺，其反渗透的机理遵循吸附毛细孔理论，膜通量的迁移公式为：

芳香聚丑胺膜表面固定电荷的密度较小，可以将其考虑为非荷电膜进行迁移方程的计算膜通量与进水压力、实际进水温度、进水盐浓度和回收率的影响。实际操作中系统采用的是系统自动控制，以下是通过釆集重庆长生桥和上海黎明的运行数据，分析跨膜压差、进水温度、电导率和回收率分别对膜通量的影响。

跨膜压差对膜通量的影响

由图示2-3为1%NaCl的渗滤液，跨膜压差从OMpa逐渐增加至17MPa的过程中，膜通量的变化情况。由曲线变化分析可知膜通量的增加与进水压力正相关；在0-5MPa的跨膜压差下，膜通量以直线趋势上升，当跨膜压差大于5MPa时，膜通量仍呈上升趋势，但增长趋势明显变慢。

进水温度对膜通量的影响

图示2-4中数据分析可知，当温度在10℃一25℃之间时，膜通量指数随着温度的升高由0.45几乎成直线上升到1。温度达到25℃以后，膜通量不再继续升高，而保持相对稳定的状态，达到初始设计膜通量值。经分析，这是由于温度的升高，水的粘度降低使得膜的透水能力增加。当温度达到一定值时，水的粘度降低达到最大，膜通量保持恒定，不再随温度的增长而变化。

盐浓度对膜通量的影响

图示中2-5，电导率是反应溶液中盐浓度的主要参数，当电导率由18ms/cm增加至20ms/cm时，膜通量由11.9L/m3.h降至8L/m3.h。膜通量随着电导率的增高急剧降低。

电导率由20ms/cm增加至50ms/cm时，膜通量由缓慢降至膜通量随着电导率的增加而缓慢降低。经分析得知由于随着盐浓度的增加，渗透压增加，从而导致了膜通量的减小。

回收率对膜通量的影响

图2-6将回收率控制在1的范围内，测得膜通量的变化。由曲线变化可知，虽然在回收率变化中膜通量的变化不稳定，但是总体趋势是随着回收率的增加时膜通量表现为下降趋势。

脱盐率：是指反渗透膜组件排斥可溶性离子程度的一种度量。主要受压力、进水温度、进液盐浓度、回收率和等因素影响。其表达公式为：

其受随各因素影响的变化如下：

电导率和PH值对脱盐率的影响