反滲透裝置在成昆鐵路沿線小站的應用 |
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1、前言 近年來，由於國內經濟科技實力的不斷增強，從國外引進大量反滲透水處理系統，使以反滲透、超濾、納濾為代表的膜分離技術得到飛速發展，在巨大的國內需求和高額利潤的雙重驅動下，已從研發階段邁入瞭實際應用階段。此前在五六十年代日產幾百噸的反滲透脫鹽技術還是高科技產品，到七十年代得到較大發展，在七十年代末，沙特已建成日產2萬噸的反滲透海水淡化廠；到八十年代中在美國加州建成瞭當時世界上最大的苦咸水淡化廠――Yuma市水廠，生產能力達37萬m3/d，至此，反滲透淡化除鹽設備迅速在世界各地推廣。 昆明鐵路局昆西供電段管內成昆線沿線為亞熱帶幹熱河谷氣候，地表徑流少，蒸發量大，地下水礦化度高，含鹽量一般都大於500mg/L,沿線各小站的鐵路職工長期飲用此種水質，對職工身體健康有不利影響。昆西供電段在局有關職能部門的領導下，采用反滲透脫鹽系統對原水較差的大灣子和羊臼河給水所進行技術改造。根據我段實際應用情況，將其經驗和不足與大傢一起分享討論。 2、工程概況 成昆鐵路大灣子給水所處於金沙江亞熱帶幹熱河谷地帶，以地下水為水源，原水總硬度在1500～1800mg/L間，水中離子以Ca2+、Mg2+、Na+、SO42-、Cl-、HCO3-為主，必須對其進行脫鹽處理方可符合國傢生活飲水衛生標準。 2.1 脫鹽工藝選擇 常見的脫鹽方法主要有：離子交換法、電滲析法、反滲透法、蒸餾法。除反滲透法為近十年來發展迅速外，其它幾種方法均已應用多年，在目前一些行業有重要地位。對總硬度大於1000mg/L的原水來說，仍采用一般離子交換法除鹽，再生藥劑用量大，很不經濟；蒸餾法由於受能源消耗高、 占地較大的影響，一般多用於大中型海水淡化項目；反滲透法和電滲析法均屬於膜分離技術，在西南地區應用較少，故此前筆者對此瞭解不多，考慮到反滲透技術發展較快及有關部門推薦，采用反滲透脫鹽法。 2.2 工作原理及處理工藝流程 2.2.1 工作原理 反滲透是指原水在通過半透膜時，用外加足夠壓力使溶液中溶劑（水）沿著與自然滲透壓相反的方向通過半透膜，而溶質則被半透膜所攔截，從而達到溶劑、溶質分離的目的。反滲透廣泛應用於溶液的分離、提取、純化、濃縮等用途，是目前海水和苦咸水淡化，純水、超純水制備的主經濟的方法之一。 2.2.2 工藝流程 大灣子給水所的原水為深井地下水，濁度和有機污染很少，故其預處理也較常規方式簡單，因此較常規處理省略臭氧殺菌和活性炭過濾兩項工藝，流程如下： 2.2.3 系統簡介 2.3.1 預處理 使用離子交換樹脂軟水器（美國富萊克）去除水中鈣、鎂等離子，防止形成沉淀堵塞反滲透膜。采用工業鹽再生。 2.3.2 精濾、保安過濾 主要是將原水中懸浮物進行截留，降低濁度，避免超濾膜和反滲透膜堵塞，需定期將膜元件清洗。 2.3.3 反滲透系統 對水中各類超標陰陽離子進行去除。由於出水水質僅需滿足生活飲用水標準，本系統為一級一段式反滲透系統。核心的反滲透膜元件采用進口芳香聚酰胺復合膜，設計產水量10m3/h。系統總功率：33KW，系統增壓泵壓力為1.8MPa，本系統具有以下特點： A、 操作壓力低，水通透量大。 B、 對二價離子去除率高，適用於本項目Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質離子偏高的水質情況。 2.3.4 反滲透系統進、出水水質對比表采水地點：大灣子給水所 采樣時間：2004年3月25日，水溫：18℃
脫鹽率：（1854.5－29.8）/1854.5×100％＝98.4％ 3、反滲透脫鹽系統的不足 3.1 水利用率不高由於本系統采用一級一段式脫鹽，系統對水的利用率僅為50％～60％，對濃水直接排放，利用不夠。 3.2 能耗較高反滲透脫鹽系統設計不夠完善，采用提升、增壓泵較多，導致系統能耗較大，設計能耗為3.1Kw.h/m3，但實際運行中超出預計值，單位能耗在3.8～4.5 Kw.h/m3。據資料表明，采用交換式能量回收裝置，可有效降低系統能耗。 3.3 膜件易污染，使用壽命較短由於反滲透膜孔徑多在0.25～1.0nm之間，極易被水中懸浮物、膠體、結垢物及有機物污染堵塞，造成膜性能下降，進而影響系統出水能力④，必須定期對膜組件進行清洗和更換，否則會極大地減小膜的壽命。據實際使用表明反滲透膜連續運行時使用壽命多在1～2年。 3.4 系統常見故障及對策（詳見下表：）
4 幾點體會 4.1 要保證反滲透系統處於良好的工作狀態，必須保證預處理系統高效良好地運行，防止各類污染物污染膜元件。 4.2 對反滲透系統高配電功率，高耗能的性能必須有清醒的認識，不能隻聽從生產廠傢片面的宣傳。設計時應充分考慮配電容量是否符合要求。本系統就存在二次擴容改造。 4.3 應對反滲透系統排放的濃水及清洗、軟化再生廢水應妥善處理，避免環境污染。大灣子給水所反滲透脫鹽系統投用以來，出水水質達到國傢規范的要求，解決瞭長期困擾該給水所供水硬度大，含鹽量高的問題，相信此項技術對北方，特別是西北內陸幹旱地區解決用水緊缺的問題有一定的參考價值。請廣大同行對本文予以斧正。 參考文獻: ①給水排水設計手冊 第4冊 工業給水處理（第二版中國建築出版社） P176 ②給水排水設計手冊 第4冊 工業給水處理（第二版中國建築出版社） P205 ③給水排水設計手冊 第4冊 工業給水處理（第二版中國建築出版社） P214 ④王樂雲 反滲透膜的污染及控制 水處理技術，2003.29
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