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反渗透装置在成昆铁路沿线小站的应用

更新时间:2009-10-20 16:22 来源: 作者: 尹涵 许社华 阅读:3061 网友评论0

1、前言

近年来,由于国内经济科技实力的不断增强,从国外引进大量反渗透水处理系统,使以反渗透、超滤、纳滤为代表的膜分离技术得到飞速发展,在巨大的国内需求和高额利润的双重驱动下,已从研发阶段迈入了实际应用阶段。此前在五六十年代日产几百吨的反渗透脱盐技术还是高科技产品,到七十年代得到较大发展,在七十年代末,沙特已建成日产2万吨的反渗透海水淡化厂;到八十年代中在美国加州建成了当时世界上最大的苦咸水淡化厂――Yuma市水厂,生产能力达37万m3/d,①至此,反渗透淡化除盐设备迅速在世界各地推广。

昆明铁路局昆西供电段管内成昆线沿线为亚热带干热河谷气候,地表径流少,蒸发量大,地下水矿化度高,含盐量一般都大于500mg/L,沿线各小站的铁路职工长期饮用此种水质,对职工身体健康有不利影响。昆西供电段在局有关职能部门的领导下,采用反渗透脱盐系统对原水较差的大湾子和羊臼河给水所进行技术改造。根据我段实际应用情况,将其经验和不足与大家一起分享讨论。

2、工程概况

成昆铁路大湾子给水所处于金沙江亚热带干热河谷地带,以地下水为水源,原水总硬度在1500~1800mg/L间,水中离子以Ca2+、Mg2+、Na+、

SO42-、Cl-、HCO3-为主,必须对其进行脱盐处理方可符合国家生活饮水卫生标准。

2.1 脱盐工艺选择

常见的脱盐方法主要有:离子交换法、电渗析法、反渗透法、蒸馏法。除反渗透法为近十年来发展迅速外,其它几种方法均已应用多年,在目前一些行业有重要地位。对总硬度大于1000mg/L的原水来说,仍采用一般离子交换法除盐,再生药剂用量大,很不经济;蒸馏法由于受能源消耗高、

占地较大的影响,一般多用于大中型海水淡化项目;反渗透法和电渗析法均属于膜分离技术,在西南地区应用较少,故此前笔者对此了解不多,考虑到反渗透技术发展较快及有关部门推荐,采用反渗透脱盐法。

2.2 工作原理及处理工艺流程

2.2.1 工作原理

反渗透是指原水在通过半透膜时,用外加足够压力使溶液中溶剂(水)沿着与自然渗透压相反的方向通过半透膜,而溶质则被半透膜所拦截,从而达到溶剂、溶质分离的目的。反渗透广泛应用于溶液的分离、提取、纯化、浓缩等用途,是目前海水和苦咸水淡化,纯水、超纯水制备的主经济的方法之一。②

2.1.2 工艺流程

大湾子给水所的原水为深井地下水,浊度和有机污染很少,故其预处理也较常规方式简单,因此较常规处理省略臭氧杀菌和活性炭过滤两项工艺,流程如下:

 2.1.3 系统简介

2.1.3.1 预处理

使用离子交换树脂软水器(美国富莱克)去除水中钙、镁等离子,防止形成沉淀堵塞反渗透膜。采用工业盐再生。

2.1.3.2 精滤、保安过滤

主要是将原水中悬浮物进行截留,降低浊度,避免超滤膜和反渗透膜堵塞,需定期将膜元件清洗。

2.1.3.3 反渗透系统

对水中各类超标阴阳离子进行去除。由于出水水质仅需满足生活饮用水标准,本系统为一级一段式反渗透系统。核心的反渗透膜元件采用进口芳香聚酰胺复合膜,设计产水量10m3/h。系统总功率:33KW,系统增压泵压力为1.8MPa,本系统具有以下特点:

A、 操作压力低,水通透量大。

B、 对二价离子去除率高,适用于本项目Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子偏高的水质情况。
 

2.1.3.4 反渗透系统进、出水水质对比表

采水地点:大湾子给水所

采样时间:2004年3月25日 水温:18℃

表1 反渗透系统进出水水质

项目

PH

总硬度

Cl

SO42-

单位

 

mg/L

mg/L

mg/L

mg/L

进水水质

7.4

1854.5

73.73

1512.2

0.53

出水水质

6.7

29.8

4.04

23.2

<0.05

脱盐率: (1854.5-29.8)/1854.5×100%=98.4%

3、反渗透脱盐系统的不足

3.1 水利用率不高

由于本系统采用一级一段式脱盐,系统对水的利用率仅为50%~60%,对浓水直接排放,利用不够。

3.1 能耗较高

反渗透脱盐系统设计不够完善,采用提升、增压泵较多,导致系统能耗较大,设计能耗为3.1Kw.h/m3,但实际运行中超出预计值,单位能耗在3.8~4.5 Kw.h/m3。据资料表明,采用交换式能量回收装置,可有效降低系统能耗。③

3.2 膜件易污染,使用寿命较短

由于反渗透膜孔径多在0.25~1.0nm之间,极易被水中悬浮物、胶体、结垢物及有机物污染堵塞,造成膜性能下降,进而影响系统出水能力④,必须定期对膜组件进行清洗和更换,否则会极大地减小膜的寿命。据实际使用表明反渗透膜连续运行时使用寿命多在1~2年。

3.3 系统常见故障及对策(详见下表:)

表2 常见故障及处理

特征

原因

对策

脱盐率明显下降,系统压力增加,产水量下降

钙离子污染或钙类沉淀沉积

1、加阻垢剂;2、降低进水PH值;3、化学清洗膜组件。

脱盐率有所下降,系统压力逐渐增加,产水量逐渐下降

各类胶体污染;有机物沉淀;铁离子污染

1、定期化学清洗膜组件;2、换膜。

脱盐率有所下降,系统压力明显增加,产水量明显下降

细菌污染

1、化学清洗及杀菌;2、换膜。

脱盐率明显下降,系统压力明显增加,产水量明显下降

金属(特别是重金属)、氯化物、氢氧化物污染、沉积

全面化学清洗或换膜。

 4 几点体会

4.1 要保证反渗透系统处于良好的工作状态,必须保证预处理系统高效良好地运行,防止各类污染物污染膜元件。

4.2 对反渗透系统高配电功率,高耗能的性能必须有清醒的认识,不能只听从生产厂家片面的宣传。设计时应充分考虑配电容量是否符合要求。本系统就存在二次扩容改造。

4.3 应对反渗透系统排放的浓水及清洗、软化再生废水应妥善处理,避免环境污染。

大湾子给水所反渗透脱盐系统投用以来,出水水质达到国家规范的要求,解决了长期困扰该给水所供水硬度大,含盐量高的问题,相信此项技术对北方,特别是西北内陆干旱地区解决用水紧缺的问题有一定的参考价值。请广大同行对本文予以斧正。

参考文献

①给水排水设计手册 第4册 工业给水处理(第二版 中国建筑出版社) P176

②给水排水设计手册 第4册 工业给水处理(第二版 中国建筑出版社) P205

③给水排水设计手册 第4册 工业给水处理(第二版 中国建筑出版社) P214

④王乐云 反渗透膜的污染及控制 水处理技术,2003.29(2)P103

作者:尹涵 女 生于1973.10 籍贯 云南昆明

职称:工程师 学位:工学士 从事铁路给水工作

 

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