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
分析图2-7和2-8可知，由上图数据可知脱盐率随着溶液盐溶度的降低而降低，当电导率分别为每增加10ms/cm时，脱盐率降低变化率分别为0.5%、1.5%、2%、5%、5%，由此可见随着溶液盐浓度的降低，脱盐率降低的速
度将加大，即盐浓度越高其脱盐率程度下降的越急剧。

脱盐率在PH≤4和PH≥10时，小于最高脱盐率99.8%，PH为4-10之间相对稳定，保持最高脱盐率。

操作压力和温度对脱盐率的影响
图2-19的实验，在温度和PH值一定的情况下，将操作压力由0MPa逐渐增加至27MPa过程中的脱盐率的变化，由数据分析可知：脱盐率随着操作压力的增加而提高，在操作压力达到一定的值后，压力对其的影响将减小并保持水平不变；随着盐浓度的增加，脱盐率下降；而2-10中可以看出脱盐率随着运行温度的降低而降低，呈曲线变化。

运行压力：是克服渗透压，保证渗透膜正常运行的重要参数，影响着处理效果。

在实际的运行中，必须控制运行压力。

项目中，运行压力是监测膜运行状态的主要参数。

图2-11中，膜连续运行102h的运行压力的变化曲线。

膜开始运行时，为2.65MPa随着时间的延长，运行压力呈直线上升，在40h时运行压力发生了急剧降低的突变，随即压力继续以直线趋势上升，但比起初增加的速度放缓。

70处运行压力突变至4.3MPa随后逐渐降低至3.5MPa并保持恒定。

由分析可知，渗透压直接影响产水量和回收率，同时受两个因素的影响，即进水含盐率和回收率。

渗透压与含盐率成正相关。

随着进水含盐量的增高，渗透压亦会随着增大，为了保持恒定的出水量，运行压力也需要提高。

当运行压力超过一定程度时会使得膜面变形加剧，使膜加速衰老，从而缩短膜的使用寿命。

回收率：是指进水料液经过渗透作用回收的那部分水量。

膜工艺的回收率由通量和膜面积共同决定，常以百分数表示回收率。

当压力一定，回收率提高将使得浓度极化加剧，则渗透压升高，从而导致有效压力的降低，最终使得产水量和脱盐率下降。

DTRO系统的运行受多种因素的影响，并且各因素之间相互影响，获得最佳的运行条件对于膜系统的正常运行有着极其重要的作用。

在实
际工程的应用中，可通过实际情况对参数进行调试，保证系统的成长运行和成本的合理。