DTRO碟管式反滲透系統(tǒng)運(yùn)行性能影響因素

1、 DTRO碟管式反滲透系統(tǒng)運(yùn)行性能影響因素碟管式反滲透系統(tǒng)（DTRO）的基本原理及特點(diǎn) 采用反滲透技術(shù)處理垃圾滲濾液，需要考慮膜的高度耐污染性和開敞式的膜組件，只有解決了膜片堵塞的問題，才會(huì)較高效率地除去生物污染。年，技術(shù)被引入市場并取得了良好的效果，并逐漸在垃圾滲濾液處理中得到廣泛的應(yīng)用。 DTRO系統(tǒng)的原理及結(jié)構(gòu) 反滲透是指與自然滲透過程相反的現(xiàn)象，即在外界壓力作用下，使溶劑通過半透膜析出的過程。膜的過濾是一個(gè)物理分離過程，過濾各種各樣尺寸的顆粒及分子。只要達(dá)到要求的尺寸和被選擇膜的材料，小顆粒、膠質(zhì)、微分子，甚至于離子都可以被分離。膜過濾是一個(gè)純物理過程，不會(huì)影響到化學(xué)結(jié)構(gòu)和使用膜材料的

2、熱穩(wěn)定性。是反滲透的一種形式，利用壓力使中的水分子滲濾液透過反滲透膜，把所有污染物包括氨氮等大于的分子及離子截留，從而達(dá)到處理滲濾液的目的，其核心技術(shù)是碟管式膜片膜柱。作為專門針對(duì)高濃度料液的過濾技術(shù)，具有較高的出水水質(zhì)。自80年代在德國成功運(yùn)營至今已有年，其占據(jù)了全球的垃圾滲濾液處理市場份額。 DTRO系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) DT膜技術(shù)即碟管式膜技術(shù)，分為碟管式反滲透（DTRO）和碟管式納濾（DTNF）兩大類，是一種專利型膜分離設(shè)備。該技術(shù)是專門針對(duì)滲濾液處理開發(fā)的，世界上最先進(jìn)成熟的反滲透膜在垃圾滲濾液處理上的應(yīng)用。 膜組件主要由碟片式膜片（過濾膜片）、導(dǎo)流盤、O型橡膠墊圈、中心拉桿、外殼、兩端法蘭

3、各種密封件及聯(lián)接螺栓等部件組成。把過濾膜片和導(dǎo)流盤疊放在一起，用中心拉桿和端部法蘭進(jìn)行固定。然后置入耐壓外殼中，就形成了碟管式膜組件。每個(gè)膜柱直徑為200mm，長1000mm，有個(gè)170導(dǎo)流盤和個(gè)169膜片。當(dāng)膜片需要更換時(shí)，只需用扭力扳手將膜柱打開，進(jìn)行更換。圖為膜組件圖：圖2-1碟管式反滲透膜組件膜柱中各個(gè)部件有不同的作用。膜片由兩張同心環(huán)狀反滲透膜組成，膜中間夾著一層絲狀支架，這三層換裝材料的外環(huán)燥接，內(nèi)環(huán)開口，為凈水出口。導(dǎo)流盤（替代了卷式膜中的網(wǎng)狀支撐層）將膜片加在中間，但不與膜片直接接觸，加寬了流體通道。導(dǎo)流盤表面有一定方式排列的凸點(diǎn)，在高壓下使?jié)B濾液形成瑞流作用，增加透過速率和自

4、行清洗功能。O型橡膠墊圈套在中心拉桿上，置于導(dǎo)流盤梁側(cè)的凹槽內(nèi)，起到支撐膜片、隔離污水和凈水的作用。凈水在膜片中間沿絲狀支架流道中心拉桿外圍，通過凈水出口排出。圖2-2碟管式膜柱 DTRO系統(tǒng)基本原理 DTRO膜組件采用的是開放式流道設(shè)計(jì)形式，料液通過口進(jìn)入壓力容器中，從導(dǎo)流盤與外殼之間的通道流道組件的另一端。在另一端法蘭處，料液通過8個(gè)通道進(jìn)入導(dǎo)流盤中，被處理的液體以最短的距離快速流過濾膜，然后180°逆轉(zhuǎn)到另一膜面，再從導(dǎo)流盤中心的槽口流入到下一個(gè)導(dǎo)流盤。從而在膜表面形成由導(dǎo)流盤圓周到圓中心，再到圓周，再到圓中心的雙“S”形路線，濃縮液最后從進(jìn)料端法蘭處流出。三層環(huán)狀材料的外環(huán)使

5、用超聲波技術(shù)進(jìn)行傳接的。膜組件兩導(dǎo)流盤之間的距離為4mm，導(dǎo)流盤表面有一定方式排列的凸點(diǎn)。 這種特殊的水力學(xué)設(shè)計(jì)使處理液在壓力作用下流經(jīng)濾膜表面遇凸點(diǎn)碰撞時(shí)形成瑞流，增加透過速率和自動(dòng)清洗功能，從而有效地避免了膜堵塞和濃度極化現(xiàn)象，成功地延長了膜片的使用壽命。DTRO每支膜柱膜面積為9.045m。是同規(guī)格的卷式膜面積的1/4，正是因?yàn)榻档土四っ娣e才使膜柱內(nèi)流道變得寬闊，使大分子污染物能夠排除，防止了膜的堵塞。 DTRO運(yùn)行性能影響因素及實(shí)例分析 DTRO運(yùn)行性能影響因素 由于是根據(jù)反滲透原理進(jìn)行設(shè)計(jì)研制的，膜組件性能主要由膜通量、脫鹽率、運(yùn)行穩(wěn)定性三項(xiàng)基本因素決定而具體的運(yùn)行又受膜材料、膜組件

6、、溫度、PH值、運(yùn)行壓力、水通量、滲透率及回收率等條件的制約。 膜通量：是指單位時(shí)間內(nèi)通過單位膜面積上的流體量。主要受膜壓差、鹽濃度和運(yùn)行溫度等因素影響。其與膜的厚度、材料、孔隙率、溫度、跨膜壓差（以及接觸膜的鹽濃度和料液通過膜表面的速度有關(guān)。北京天地人的碟管式反滲透膜材料為聚酷胺，其反滲透的機(jī)理遵循吸附毛細(xì)孔理論，膜通量的遷移公式為： 芳香聚丑胺膜表面固定電荷的密度較小，可以將其考慮為非荷電膜進(jìn)行遷移方程的計(jì)算膜通量與進(jìn)水壓力、實(shí)際進(jìn)水溫度、進(jìn)水鹽濃度和回收率的影響。實(shí)際操作中系統(tǒng)采用的是系統(tǒng)自動(dòng)控制，以下是通過釆集重慶長生橋和上海黎明的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析跨膜壓差、進(jìn)水溫度、電導(dǎo)率和回收率分別對(duì)

7、膜通量的影響。 跨膜壓差對(duì)膜通量的影響 由圖示2-3為1%NaCl的滲濾液，跨膜壓差從OMpa逐漸增加至17MPa的過程中，膜通量的變化情況。由曲線變化分析可知膜通量的增加與進(jìn)水壓力正相關(guān)；在0-5MPa的跨膜壓差下，膜通量以直線趨勢上升，當(dāng)跨膜壓差大于5MPa時(shí)，膜通量仍呈上升趨勢，但增長趨勢明顯變慢。 進(jìn)水溫度對(duì)膜通量的影響 圖示2-4中數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)溫度在10一25之間時(shí)，膜通量指數(shù)隨著溫度的升高由0.45幾乎成直線上升到1。溫度達(dá)到25以后，膜通量不再繼續(xù)升高，而保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，達(dá)到初始設(shè)計(jì)膜通量值。經(jīng)分析，這是由于溫度的升高，水的粘度降低使得膜的透水能力增加。當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)

8、，水的粘度降低達(dá)到最大，膜通量保持恒定，不再隨溫度的增長而變化。 鹽濃度對(duì)膜通量的影響 圖示中2-5，電導(dǎo)率是反應(yīng)溶液中鹽濃度的主要參數(shù)，當(dāng)電導(dǎo)率由18ms/cm增加至20ms/cm時(shí)，膜通量由11.9L/m3.h降至8L/m3.h。膜通量隨著電導(dǎo)率的增高急劇降低。 電導(dǎo)率由20ms/cm增加至50ms/cm時(shí)，膜通量由緩慢降至膜通量隨著電導(dǎo)率的增加而緩慢降低。經(jīng)分析得知由于隨著鹽濃度的增加，滲透壓增加，從而導(dǎo)致了膜通量的減小。 回收率對(duì)膜通量的影響 圖2-6將回收率控制在1的范圍內(nèi)，測得膜通量的變化。由曲線變化可知，雖然在回收率變化中膜通量的變化不穩(wěn)定，但是總體趨勢是隨著回收率的增加時(shí)膜通量

9、表現(xiàn)為下降趨勢。 脫鹽率：是指反滲透膜組件排斥可溶性離子程度的一種度量。主要受壓力、進(jìn)水溫度、進(jìn)液鹽濃度、回收率和等因素影響。其表達(dá)公式為： 其受隨各因素影響的變化如下：電導(dǎo)率和PH值對(duì)脫鹽率的影響分析圖2-7和2-8可知，由上圖數(shù)據(jù)可知脫鹽率隨著溶液鹽溶度的降低而降低，當(dāng)電導(dǎo)率分別為每增加10ms/cm時(shí)，脫鹽率降低變化率分別為0.5%、1.5%、2%、5%、5%，由此可見隨著溶液鹽濃度的降低，脫鹽率降低的速度將加大，即鹽濃度越高其脫鹽率程度下降的越急劇。脫鹽率在PH4和PH10時(shí)，小于最高脫鹽率99.8%，PH為4-10之間相對(duì)穩(wěn)定，保持最高脫鹽率。 操作壓力和溫度對(duì)脫鹽率的影響 圖2-1

10、9的實(shí)驗(yàn)，在溫度和PH值一定的情況下，將操作壓力由0MPa逐漸增加至27MPa過程中的脫鹽率的變化，由數(shù)據(jù)分析可知：脫鹽率隨著操作壓力的增加而提高，在操作壓力達(dá)到一定的值后，壓力對(duì)其的影響將減小并保持水平不變；隨著鹽濃度的增加，脫鹽率下降；而2-10中可以看出脫鹽率隨著運(yùn)行溫度的降低而降低，呈曲線變化。 運(yùn)行壓力：是克服滲透壓，保證滲透膜正常運(yùn)行的重要參數(shù)，影響著處理效果。 在實(shí)際的運(yùn)行中，必須控制運(yùn)行壓力。項(xiàng)目中，運(yùn)行壓力是監(jiān)測膜運(yùn)行狀態(tài)的主要參數(shù)。 圖2-11中，膜連續(xù)運(yùn)行102h的運(yùn)行壓力的變化曲線。膜開始運(yùn)行時(shí)，為2.65MPa隨著時(shí)間的延長，運(yùn)行壓力呈直線上升，在40h時(shí)運(yùn)行壓力發(fā)生了急劇降低的突變，隨即壓力繼續(xù)以直線趨勢上升，但比起初增加的速度放緩。70處運(yùn)行壓力突變至4.3MPa隨后逐漸降低至3.5MPa并保持恒定。由分析可知，滲透壓直接影響產(chǎn)水量和回收率，同時(shí)受兩個(gè)因素的影響，即進(jìn)水含鹽率和回收率。滲透壓與含鹽率成正相關(guān)。隨著進(jìn)水含鹽量的增高，滲透壓亦會(huì)隨著增大，為了保持恒定的出水量，運(yùn)行壓力也需要提高。當(dāng)運(yùn)行壓力超過一定程度時(shí)會(huì)使得膜面變形加劇，使膜加速衰老，從而縮短膜的使用壽命。 回收率：是指進(jìn)水料液經(jīng)過滲透作用回收的那部分水量。膜工藝的回收率由通量和膜面積共