国产抗污染RO膜在城市综合污水回用处理的中试研究

摘要

中水是城市的重要水源之一,有效地处理城市污水,是解决城市缺水问题和可持续发展的战略性对策之一。反渗透膜技术由于具有独特的优势,已经在传统水行业得到广泛应用,但由于中水回用的难度大,国产反渗透膜的使用寿命一般都较短,目前国外产品一直处于主导地位。本项目选用北京时代沃顿科技有限公司生产的VONTRON-FR11-8040型国产商品化抗污染反渗透膜元件,拟通过该膜元件在北京地区中水回用的中试研究,为国产膜在中水回用方面的产业化推广应用奠定基础。本研究主要内容包括：
　　⑴对VONTRON-FR抗污染膜的性能进行了考察,通过扫描电镜(SEM),原子力显微镜(AFM)以及接触角测定仪分别对比了VONTRON-FR膜和两种国外品牌的反渗透膜A-FR膜和B-FR膜的表面性能,并对VONTRON-FR膜和A-FR膜进行了抗结垢和抗污染实验。这三种表面分析测试结果与抗结垢和抗污染实验的结果一致,结果表明VONTRON-FR膜的抗结垢和抗有机污染性能优于A-FR膜。
　　⑵设计并建立了一套用于中水回用的反渗透中试装置,然后开展了中试研究,主要分为两个阶段,第一阶段按现有RO项目的运行参数,验证抗污染反渗透膜元件VONTRON FR11-8040在中水回用中应用的可行性;第二阶段考察 RO膜的运行性能、药剂投加费用、能耗和化学清洗效果,并优化RO系统的运行方式,降低投资和运行成本。经过第一阶段试验调试和运行,该系统运行稳定,相关参数达到预期要求,比现有系统脱盐率更好,表明使用VONTRON抗污染膜FR11-8040膜替代国外某品牌具有很好的可行性。第二个阶段提高回收率到70％,产水通量上升至20LMH,系统运行稳定,证明膜具有较强的抗污染性能。药剂的加药量由原来的5PPM下降到3PPM,系统产水未发生变化,减少了日常维护费用。膜清洗后具有很好的回复能力。
　　⑶采用国产抗污染反渗透膜元件VONTRON FR11-8040,开展了20000m3/d的城市污水回用的设计,模拟计算结果表明,膜用量由1260支降低至1080支,膜直接用量降低14.28%,但由于膜通量上升,导致其运行压力由7.84bar上升至9.3bar,吨水能耗由0.36kwh/m3上升至0.42kwh/m3。然后通过对建设费用和运营费用分析得出,虽然系统单位能耗上升,但由于采用国产膜元件替代,膜及膜壳投资费用可节省314.4万元,投资占比节省37.43%。并进一步降低药剂用量,系统整体运营费用降低效果明显,其占比达到23.25%,因此通过上述工艺调整,系统运营优化效果明显。

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前言

1文献综述

1.1 水资源和水污染现状

1.2城市污水处理及中水回用的研究进展

1.3 反渗透技术原理及在中水回用中的应用

1.4选题的意义

2试验项目介绍

2.1试验研究背景

2.2工艺流程

2.3进水水质

2.4回用水作工业水的水质标准

2.5试验所用分析仪器

2.6 试验用膜元件

3膜组件的性能和表征

3.1 RO膜的SEM测试分析

3.2AFM 测试分析

3.3亲水性测试分析

3.4 抗结垢实验

3.5 有机污染实验

3.6 本章小结

4中试试验方案

4.1 中试工艺流程

4.2 中试装置的设备配置

4.3反渗透系统设计

4.4 研究内容和计划时间表

4.5 本章小结

5试验阶段

5.1膜元件替换的可行性分析

5.2第一阶段系统运行情况

5.3第二阶段系统运行情况

5.4 本章小结

6放大设计

6.1主要设计参数的选取

6.2系统放大设计

6.3进口膜和国产膜系统的比较

6.4 本章小结

7结论

参考文献

致谢