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反渗透膜工艺在净水技术上的应用

2016-11-01 04:24:58.0   |    作者:张文蓉   |   浏览:115
摘要:杉木树煤矿建立安全饮水概念,针对矿区饮用水现状,采用国际先进的反渗透膜工艺,实现去除杂质和有毒有害物质,保留有益元素的目的,确保直饮水优质;确保直饮水优质;确保直饮水优质安全。

  1 反渗透膜工艺简介

  反渗透是渗透的一种反向迁移运动,主要是在压力推动下,借助半透膜的截留作用,迫使溶液中的溶剂与溶质分开。该技术能够有效除去各种细菌,如最小的细菌“绿脓杆菌” (300×10-10m);也能滤除各种病毒,如流感病毒(800×10-10m),还能滤除热原(10-500×10-10m)。

  当今世界上反渗透水处理技术已十分成熟,处理能力每天达到数百万吨。目前主要用于各种工业及饮用水。中东、西班牙应用于海水淡化,日本则主要运用于半导体、电子工业;韩国、中国除半导体、电子工业外,饮用水需求量也很大。反渗透膜工艺正日益受到世界各国人民广泛青睐。

  2 饮水安全已经引起高度重视

  随着经济的发展,人口的增加,不少地区水源短缺,很多城市饮用水严重污染,居民身体健康和生命安全受到威胁。饮水安全已经成为一个关系着国计民生的重大难题。

  胡锦涛总书记在2010中央人口资源环境工作座谈会上指出:“水利工作要切实保护好饮用水源,让群众喝上放心水。”“饮用水安全问题关系到广大人民群众的健康,必须高度重视。要通过科学论证,研究采取治理污染源,改进自来水净化处理等措施,从根本上解决问题,把以人为本真正落到实处。”

  温家宝总理也在政府工作报告中呼吁:“一定要让人民群喝上干净的水,呼吸清新的空气”,体现了党和政府对人民群众的深切关怀。

  杉木树煤矿目前饮用水质量较差,各项指标分析为:①色度:<30度;②浑浊度:50~1000NTU;③PH:6.5;④肉眼可见物:可见少量悬浮物;⑤臭和味:无;⑥溶解性总固体:无指标;⑦锰:0.11~3.5m/L;⑧大肠菌群:>160MPN/100m/L;⑨细菌总数:170~3.6×l04cfu/mL。

  水源中锰、溶解性总固体及大肠菌群偏高,作为生活水使用后果极为严重。原水中硬度偏大,容易结垢,导致开水器经常损坏;特别是锰金属超标,若长期饮用,会影响人的中枢神经,引起慢性中毒,出现震颤性麻痹,损伤人的神经系统、动脉内壁和心肌,造成冠心病,严重威胁人们生命安全和身体健康。

  3 杉木树大力实施饮用水改造工程

  针对上述情况,杉木树煤矿坚持以人为本的建矿宗旨,切实关注员工身体健康,先后投入数十万元,引进国际先进的一级反渗透膜工艺,对井下员工、重要场所的饮用水全部进行净化处理。

  3.1 设计依据

  反渗透膜技术原理是在高于溶液渗透压的作用下,依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小,因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。

  3.2 设计原则

  ①综合考虑一次性投资与运行费用,做到经济合理、投资收益最优化。②整个系统稳定可靠,运行管理和操作方便,主体设备实现自动化控制。③整个系统的水质采用在线分析的指标控制,保持长期稳定优质的产水量和设备的良好状态。设计合理,不产生对环境的二次污染。设备布置紧凑合理,占地面积相对较少。

  3.3 设计工艺

  3.3.1 工艺流程

  1)预处理系统工艺流程简图如下:

  原水——多介质过滤器——活性炭过滤器——主机设备

  2)主机工艺流程简图:

主机工艺流程图.jpg

  主机工艺流程图

  3.4 工艺说明

  3.4.1 反渗透膜(RO)进水指标

  ①浊度<1.0NTU;②SDI<5;③余氨<0.1ppm

  3.4.2 预处理系统

  ①预处理系统包括多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器。通过预处理可以达到反渗透膜(RO)进水指标。

  ②预处理主要目的:除去悬浮固体,降低浊度;减少污堵和膜降解,提高反渗透系统效率,延长反渗透膜的使用寿命;尽量的降低反渗透膜的负荷,提高出水的水质;通过预处理可以达到反渗透(RO)进水指标。

  3.4.2.1 多介质过滤器

  是一种压力过滤器,内装填料选用优质精制的多径石英砂。当原水从上往下通过填料层,水中大量的悬浮物和颗粒较大的杂质被填料截留,从而降低了原水的浊度和污染指数。

  3.4.2.2 活性炭过滤器

  是一立式容器。内装填料选用优质的果壳活性炭,底层为鹅卵套球石英砂。制、造工艺包括两个部分——一是脱水,二是活化。由此形成特有的多孔隙结构,具有强大的物理吸附能力。活性炭过滤器主要有以下三个功能:①可吸附水中余氯,防止余氯对反渗透膜的氧化作用,延长膜的使用寿命;②吸附水中部分有机物,包括三卤化物(THM),吸附率60%作用;③可有效去吸附金属离子、除色度和气味。

  3.4.2.3 保安过滤器

  以新型聚丙烯熔喷状滤芯为过滤元件,过滤精度为5μm的滤芯组成, 运行时大于5μm的颗粒物不能通过而被截留,因此去除水中含有的微量有机物、杂质和微生物。这样既能保护反渗透膜,使之不被堵塞,又能降低微生物在里面的繁殖速度,增加水通量。

  具有体积小、流量大、耐压高、过滤效果明显、操作简单等优点,是制取饮料用水、纯水、软化水、矿泉水工艺不可缺少的设备,一般用在反渗透装置、超滤装置的前期预处理设备,以防止颗粒物进入下一道处理单元。

  3.4.3 反渗透系统

  反渗透装置是本系统中最主要的脱盐设备,它利用反渗透膜的特性来去除水中的大部分可溶性盐份、胶体、有机物及微生物和细菌。

  经过预处理的水进入置于压力容器内的膜元件,水分子和极少量的小分子离子能通过膜层,经过中心收集管集中后,通过产水管再注入水箱;而胶体、有机物、微生物以及离子等均不能通过膜元件,并随着小部分水留在浓水室,流往浓水管排放。系统的进水、产水、浓水的管道上都装有一系列的控制阀门、监控仪表来保证设备能长期稳定的运行。

  反渗透是近期发展起来的一项新的薄膜分离技术,它依靠反渗透膜在压力下使溶液中的溶剑与溶质进行分离。对于除盐系统来说,预处理水进入反渗透膜在高压力的作用下,小分子(如水分子)透过半透膜进入淡水室,大分子(如Ca2+、Mg2+、Na+、SO42+、CI+等离子)则留在浓水室被排放。

  反渗透工艺的设备减少了操作阀门、管件等,简化了除盐设备操作,减少误操作的发生。此外,反渗透工艺的除盐效果好,一般除盐率均可达到97%以上。反渗透工艺没有酸碱废水的排放,其排放的浓水还可以回收再用,成为预处理系统的清洗水,因此该工艺的废水排放量很少。由于该工艺废水排放量少,没有再生液的消耗,需要的操作维护人员少,因此运行费用低;并且其运行较稳定,现己成为除盐水处理最为常用的工艺之一。反渗透系统包括高压泵和反渗透处理装置。

  3.4.3.1高压泵

  其作用是提供足够的进水压力和流量,保证反渗透膜能正常工作。

  3.4.3.2反渗透处理装置

  采用进口反渗透膜。具有通量大、运行压力低、脱盐率高、抗污染能力强、水质适用范围广等特点。

  3.4.4末端处理装置

  3.4.4.1纯水箱:储存纯水

  3.4.4.2终端滤器:内装精度为0.22μm的PP棉滤芯,更进一步确保回流至水箱内水的纯度。

  3.4.4.3紫外杀菌器:日前在水处理中常用的消毒技术有三种—即紫外线、液氯及相关的化合物。液氯由于其产物四氯甲烷具有致癌的作用,其使用一直受到限制。紫外线是最经济的消毒方式,消毒的效果也比较好,无毒副作用。在供水泵出口设有一台过流式不锈钢紫外杀菌器,波长为254nm的紫外线对水中的微生物进行灭活,确保出水中的微生物指标要求。

  3.4.4.4臭氧发生器:臭氧在分解时放出新生态的氧,它具有强氧化能力,对顽强的微生物如病毒、芽抱等有强大的杀伤力。因其渗入细胞壁能力强,能破坏细菌有机体链体结构而导致细菌死亡。

净水系统结构图.jpg

  净水系统结构图

  4 使用效果分析

  4.1 水处理质量大幅度提高

  杉木树煤矿反渗透膜工艺成功后,直饮水设备能够满足每天2000人饮水需要,不仅达到国家瓶装饮用纯净水标准(GB17324—1998),且口感好,无细菌无水垢,深受员工群众好评。其常规理化指标分析见下表。

表格.jpg

  4.2节能降耗明显

  反渗透膜工艺成功后,每年节约水源成本120万元,加上减少的运行费用:其全国矿区环境综合治理与灾害防治技术研讨会2011年7月中配件费10万元、人工费10万元、电费10万元(部分季节改为直饮,不需再烧开),年节约费用在150万元以上。杉木树煤矿饮水安全工程的实施,不仅很大程度降低了地方病和流行病的发生机率,切实保障了广大人民群众的身心健康和正常的生产、生活需要,同时也加快了矿工致富奔小康的步伐,促使矿区人民以更加饱满的热情和精力投入矿山建设。

关键字:净水,直饮水
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