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行業(yè)新聞

反滲透新技術(shù)在鹽水濃縮領(lǐng)域中的應用

來(lái)源:南京純水設備??????2019/7/8 21:51:38??????點(diǎn)擊:

www.hokkaido-dancers.com南京純水設備】作為目前全球海水淡化的技術(shù),反滲透同樣活躍于鹽水濃縮領(lǐng)域。而在諸多蒸發(fā)器替代技術(shù)各顯神通的背景下,反滲透又能否在競爭激烈的鹽水濃縮市場(chǎng)上走出自己的一條新路呢?

隨著(zhù)各國環(huán)境標準的加嚴和排放成本的持續增長(cháng),脫鹽和零排放已經(jīng)成為未來(lái)必然的發(fā)展趨勢。過(guò)去由于回收率等局限,傳統的反滲透(RO)技術(shù)在鹽水濃縮方面的應用并不廣泛。南京純水設備但這一形勢隨著(zhù)新技術(shù)的誕生正在發(fā)生逆轉,特別是在進(jìn)水濃度相當高的情況下,為了替代固定支出和運營(yíng)成本雙高的傳統蒸發(fā)器,近兩年有許多創(chuàng )新的系統設計開(kāi)始陸續投入市場(chǎng)。

創(chuàng )新的RO配置系統在較高的操作壓力(如超過(guò)1,200 psi,約8MPa)或多級系統運行下,能夠將總溶解固體(TDS)濃度高于50,000 mg/L的進(jìn)水進(jìn)一步濃縮至TDS濃度超過(guò)100,000 mg/L的濃鹽水,同時(shí)防止通量的下降與膜表面結垢,以保證膜的過(guò)濾能力和清潔表面均不受影響。這一過(guò)程可以顯著(zhù)減少下一步進(jìn)入蒸發(fā)器或蒸發(fā)塘進(jìn)行處理的濃鹽水體積,實(shí)現更高的回收率。

技術(shù)概覽

除了RO外,有許多新興的膜鹽水濃縮技術(shù)在過(guò)去的十至十五年間相繼推出,其中包含取得不少成功市場(chǎng)化應用的垂直管降膜蒸發(fā)器(VTFF),以及在市場(chǎng)化應用基礎上尚需進(jìn)一步優(yōu)化的正滲透(FO)和膜蒸餾(MD)技術(shù)等。相較于這些前沿技術(shù),RO的優(yōu)勢在于它在海水淡化領(lǐng)域所積累的相當成熟的應用及運營(yíng)經(jīng)驗。

在將RO技術(shù)用于鹽水濃縮方面,以色列反滲透技術(shù)公司Desalitech近兩年的表現非常出色。在Desalitech一些項目的實(shí)際操作中,可將RO處理后的濃水濃度達到80,000 mg/L TDS。目前,該公司在與傳統RO系統相競爭的同時(shí),其研發(fā)團隊也在馬不停蹄地優(yōu)化產(chǎn)品,希望可以實(shí)現在1,800 psi的壓力下運行,并使鹽水濃度進(jìn)一步濃縮至100,000 mg/L TDS

另一個(gè)創(chuàng )新的RO技術(shù)來(lái)自以色列Rotec公司所開(kāi)發(fā)的Flow Reversal技術(shù)。這一技術(shù)與Desalitech相類(lèi)似,通過(guò)其高回收率解決方案來(lái)替換或改造傳統的RO系統。與此同時(shí),也有許多針對RO濃水處理的初創(chuàng )技術(shù)在如火如荼地研發(fā)中,有些基于批處理式模式,另一些則使用高壓。這些解決方案可以是單個(gè)系統或是多級串聯(lián)系統,主要取決于進(jìn)水的濃度以及終端客戶(hù)對排水水質(zhì)的要求。

這些技術(shù)所應用的系統配置通常包含:鹽水預處理技術(shù)、定制化的膜過(guò)濾系統、新型膜清洗方案、新型鹽水排放系統、高壓操作條件、循環(huán)泵及能量回收裝置等。一般而言,限制反滲透將鹽溶液濃縮到更高倍數的主要原因,是外加壓力達到滲透壓的極限,從而導致系統無(wú)法進(jìn)一步對鹽水進(jìn)行濃縮。

針對這一挑戰,目前有兩個(gè)頗具前景的新興技術(shù),可將鹽水濃縮至高于高壓反滲透的濃度水平:戈潤環(huán)保(Gradiant Corporation)的逆流反滲透(CFROCounterflow RO)鹽濃縮蒸發(fā)技術(shù);土耳其Hyrec公司所開(kāi)發(fā)的多級滲透輔助反滲透(OARO, Osmotically Assisted RO)鹽濃縮蒸發(fā)器。

這兩項技術(shù)則是通過(guò)利用不同滲透壓(正滲透與反滲透)的原理,在反滲透膜出水端添加少量鹽溶液,以維持RO膜進(jìn)料端和滲透端的鹽水濃度,從而有效降低膜兩側的壓力差。通過(guò)這一新興的鹽濃縮蒸發(fā)設備和多級串聯(lián)的處理,出水濃度可高達250,000 mg/L TDS南京實(shí)驗室純水設備這樣一來(lái),系統在進(jìn)行濃縮的同時(shí),其所消耗的外加壓力也相應降低,同時(shí)實(shí)現了節能的目的。

澳大利亞公司Osmoflo是推出反滲透膜濃縮解決方案的公司之一,其鹽水濃縮濃度高于100,000 mg/L TDSOsmoflo2014年推出其濃鹽水處理設備OBSOsmoflo Brine Squeezer,使用了可熱降解的涂層專(zhuān)用膜及新型的膜清潔技術(shù)。

市場(chǎng)上也有許多技術(shù)公司采用定制化的預處理方案來(lái)應對膜結垢和污染的問(wèn)題。加拿大濃水處理專(zhuān)家Saltworks公司CEO Ben Sparrow先生告訴GWI:“通過(guò)將我們的高壓Xtreme RO解決方案與公司的BrineRefine系統(不使用混凝劑的化學(xué)軟化)相結合,可以成功將水質(zhì)調節至更加‘反滲透友好’的水平。”

技術(shù)動(dòng)態(tài)

目前,高壓反滲透的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)取得了不少成功的市場(chǎng)化案例,如美國頗爾(Pall)公司的DTRO(碟管式反滲透膜技術(shù)),通過(guò)將碟片式的膜片堆疊在垂直的專(zhuān)有容器中,可以實(shí)現大于傳統卷式反滲透膜三倍甚至更高的回收率。這一技術(shù)目前多用于垃圾滲濾液等難處理污水的處理。

除了碟管式的RO技術(shù)之外,杜邦水處理公司(由杜邦與陶氏合并成立)及美國海德能(Hydranautics)等膜制造商也推出了在高達1,800 psi的壓力下進(jìn)行操作的新型卷式反滲透膜,以實(shí)現更高的脫鹽率。

即使在較高的操作壓力下,與傳統的鹽濃縮器相比,這些高壓RO系統依然具有顯著(zhù)的運營(yíng)成本優(yōu)勢,特別當應用于工業(yè)中常見(jiàn)的小規模項目中時(shí),這一優(yōu)勢將更加突出。據相關(guān)高壓RO系統供應商稱(chēng),與傳統的熱蒸發(fā)器相比,這些新的高壓RO系統僅需消耗約50%的能源,顯著(zhù)緩解了以昂貴著(zhù)稱(chēng)的零排放或脫鹽系統的成本壓力。

從短期來(lái)看,這一RO技術(shù)可以幫助進(jìn)一步縮小下游所需蒸發(fā)器的容量及尺寸大小,如Saltworks公司巧妙地將RO鹽水濃縮器與其現有的蒸發(fā)-結晶技術(shù)相結合,對整套系統進(jìn)行優(yōu)化。Sparrow表示:“如果客戶(hù)打電話(huà)給我們說(shuō)想要蒸發(fā)器,我們通常發(fā)現在我們RO鹽濃縮器的輔助下,客戶(hù)對蒸發(fā)器的需求可以由4臺降至1臺。”

在某些情形下,使用RO鹽濃縮器甚至可以不安裝小容積蒸發(fā)器,南京工業(yè)純水設備直接將RO濃水導入結晶器進(jìn)行處理。在沙特海水淡化公司(SWCC)一處理能力為100 m3/dSWRO中試項目中,通過(guò)采用Hyrec公司的RO濃縮設備,每天可產(chǎn)水70立方米,剩下的濃鹽水則直接進(jìn)入結晶器。

然而,在現場(chǎng)有熱源可供利用的條件下,由于蒸發(fā)器所需的能耗大幅降低,RO-結晶器的系統與蒸發(fā)-結晶器的系統相比優(yōu)勢并不大。但盡管如此,在工業(yè)小規模項目中,傳統蒸發(fā)器的能耗一般在35kWh/m3左右或更高。此時(shí),能耗僅15kWh/m3的鹽濃縮器便非常具有優(yōu)勢。