PROC10反滲透膜元件在鋼鐵企業(yè)中水回用應(yīng)用案例
來源： 閱讀：3424 更新時(shí)間：2013-01-11 15:201.前言
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年鋼協(xié)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)以5.2%的總能耗增長實(shí)現(xiàn)了11.3%的鋼產(chǎn)量增長。重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)平均噸鋼耗新水平均4.43立方米，同 比下降12.8%。重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的噸鋼耗新水量指標(biāo)平均水平已經(jīng)達(dá)到《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中提出的重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)噸鋼耗新水量低于5噸的指標(biāo)量 化要求。
唐山屬缺水地區(qū)，地下水位連年下降，對人民群眾的生活用水產(chǎn)生嚴(yán)重影響。河北省最大的民營鋼鐵企業(yè)——國豐鋼鐵把節(jié)水作為深化節(jié)能減排的重要手段， 先后投資1.1億元，建設(shè)兩座中水處理廠，日處理中水能力32000噸。日處理污水能力3．24萬噸。通過先進(jìn)的工藝流程，該公司生產(chǎn)中產(chǎn)生的工業(yè)廢水全 部得到處理，并實(shí)現(xiàn)"分級(jí)處理、分質(zhì)供應(yīng)、分區(qū)域閉路"的水系統(tǒng)優(yōu)化使用模式。2008年噸鋼耗水達(dá)到2.87噸，噸鋼耗新水1.08 噸，噸鋼耗新水指標(biāo)在中鋼協(xié)統(tǒng)計(jì)重點(diǎn)企業(yè)中排第1位1，優(yōu)于重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的平均水平。
反滲透膜是中水進(jìn)行深度脫鹽處理的核心技術(shù)。PROC10是美國海德能公司于2006年推出的增強(qiáng)型低污染反滲透膜，其在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下具有 99.75%的高脫鹽率，且采用了端板快速排氣專利技術(shù)和新型34mil（0.86mm）寬進(jìn)水隔網(wǎng)，使其具有優(yōu)越的抗污染和高脫鹽性能。
2. RO膜系統(tǒng)配置
中水深度處理采用UF與RO雙膜的簡單流程：原水采用市政污水處理廠達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的污水，然后經(jīng)過超濾系統(tǒng)，再進(jìn)入到反滲透膜系統(tǒng)；反滲透產(chǎn) 水一部分作為各凈環(huán)系統(tǒng)及軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)充水，另一部分經(jīng)過混床處理后用于中壓鍋爐的補(bǔ)給水。超濾膜為西門子Memcor膜組件，反滲透膜采用 PROC10。
RO系統(tǒng)的配置如下：
反滲透設(shè)計(jì)出力：3×200 m3/h
單套排列方式：30:15（6芯膜殼）
設(shè)計(jì)回收率：75％
設(shè)計(jì)膜通量：19.9L/m2•h
3．PROC10技術(shù)特點(diǎn)
PROC10是通過多年對國內(nèi)各種水源、各行業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)故障處理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而開發(fā)的膜元件，分別針對增強(qiáng)膜元件化學(xué)藥品耐受范圍、提高膜元件長期穩(wěn)定性，防止膜元件的膠體顆粒物污染、改善清洗恢復(fù)性，降低系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)對膜元件沖擊等方面進(jìn)行了增強(qiáng)的設(shè)計(jì)。
3.1 化學(xué)清洗穩(wěn)定性
反滲透膜在運(yùn)行中主要會(huì)受到生物污染、膠體污染和無機(jī)鹽結(jié)垢，在污染達(dá)到一定程度時(shí)需進(jìn)行化學(xué)清洗。反滲透膜的芳香族聚酰胺材料，在強(qiáng)堿反復(fù)清洗情 況下可能導(dǎo)致平膜皮層的高分子鍵的疏松甚至破壞，導(dǎo)致膜元件性能變差。PROC10通過平膜增強(qiáng)技術(shù)，耐堿清洗能力得到大幅度提高。圖1中表明，強(qiáng)堿清洗 50次，膜元件脫鹽率能恢復(fù)100%； 清洗90次，脫鹽率保持度還可以維持在99.8％以上2。如果按冶金中水回用項(xiàng)目的特點(diǎn)，每2個(gè)月進(jìn)行一次清洗，膜運(yùn)行5年需清洗30次左右，強(qiáng)堿液對 PROC10的性能不會(huì)有任何影響。
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3.2 34mil進(jìn)水隔網(wǎng)
PROC10采用比傳統(tǒng)膜元件寬20%的特殊形狀34mil進(jìn)水隔網(wǎng)，降低進(jìn)水在膜元件內(nèi)部流動(dòng)的阻力，減少污堵，提高清洗恢復(fù)性。在某個(gè)項(xiàng)目中同 時(shí)采用了進(jìn)水隔網(wǎng)為28mil的傳統(tǒng)膜元件和PROC10平行運(yùn)行，由于預(yù)處理效果不理想，在進(jìn)水SDI>5（超出反滲透膜進(jìn)水條件極限）情況下運(yùn) 行過一段時(shí)間，導(dǎo)致一段膜元件污染迅速。但是，在同樣預(yù)處理和進(jìn)水條件下，PROC10與傳統(tǒng)膜相比：壓差上升幅度小、清洗后壓差能降到初始狀態(tài)，見圖 2。運(yùn)行結(jié)果表明，PROC10更耐污染。
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3.3 快速排氣端板
PROC10采用美國海德能公司的快速排氣端板專利技術(shù)，即通過在膜元件端板上加設(shè)的排氣槽，使系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)氣體能很快排出膜外，防止膜元件受機(jī)械 損傷。我們采用無排氣端板和快速排氣端板各兩支膜元件進(jìn)行模擬測試，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的Pin（啟動(dòng)時(shí)膜內(nèi)部壓力、P1（第一支膜元件外部壓力）、P2（第二 支膜元件外部壓力）壓力上升分布曲線見圖3。左圖是顯示無排氣端板在系統(tǒng)啟動(dòng)初期，高壓泵升壓、大量原水流入系統(tǒng)中，2支膜元件內(nèi)部壓力（Pin）迅速升 高，而膜元件與膜殼之間的空氣很難瞬間排出，使膜元件內(nèi)部的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高于膜元件與膜殼之間的壓力(P1,P2)，形成壓力差 （Pin>>P1≒P2），此壓力差容易造成膜元件外殼破裂。右圖是快速排氣端板的膜系統(tǒng)，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)膜元件內(nèi)部壓力和外部壓力幾乎以同樣速 度上升，沒有壓力差，可以有效防止膜元件系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的破損。
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4．運(yùn)行數(shù)據(jù)
RO系統(tǒng)自07年底投運(yùn)以來，已穩(wěn)定運(yùn)行近三年。進(jìn)水電導(dǎo)255-995цs/cm，溫度為15.9-37.9 ℃，波動(dòng)較大。表1有典型的系統(tǒng)中水和RO產(chǎn)水水質(zhì)分析，以及對RO產(chǎn)水的水質(zhì)要求。為排除溫度對運(yùn)行參數(shù)的影響，我們采用換算到25℃標(biāo)準(zhǔn)化 數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析運(yùn)行狀況。圖4、圖5分別為進(jìn)水壓力、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)水量、標(biāo)準(zhǔn)化透鹽率的數(shù)據(jù)。從中可以看出，在將近三年的運(yùn)行中，各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)都變化不大，且 目前的系統(tǒng)脫鹽率還保持在97%以上，說明膜元件性能長期穩(wěn)定。
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表1 現(xiàn)場典型水質(zhì)
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RO膜元件在鋼鐵行業(yè)中應(yīng)用，將中水處理成生產(chǎn)工藝用水，可降低冶金企業(yè)噸鋼新水耗量。PROC10低污染膜元件在國豐鋼鐵的中水回用項(xiàng)目中運(yùn)行近三年，產(chǎn)水水質(zhì)一直符合該廠要求，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)水節(jié)能效果顯著。
