水处理超低压膜的系统设计——关于水流合理分布的措施

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作者:15604401146王经理来源:长春市维用水处理公司

1、低压膜平均水通量

以海德能公司为例,ESPA1膜元件与CPA2膜元件相比,可以在更高的水通量下运行,在水源为洁净的井水时更是如此。对于SDI值较低的洁净井水(SDI1),低压膜系统水通量可设计为16~18gfd。对于含较高悬浮物的其他水源,ESPA1膜的设计水通量和CPA2膜相同。低压膜进行系统设计可根据给水的类型及质量,选择下列所建议的设计水通量:地表水(SDI 2~4,12~14gfd;井水(SDI2),16~18gfd;反渗透产品水,23~28gfd

2、低压膜受到纯驱动压力的影响

由于超低压膜(例如ESPA1膜)有较高的特定水通量,在相同水通量下,使用超低压膜元件的系统所需纯驱动压力比(NDP)使用低压膜时要低。由于给水压力降低,使在某些特定运行条件下的低压膜系统浓水压力值接近浓水渗透压力值。这些系统包括水通量低、给水温度较高、回收率较高、给水含盐较高的系统。这种环境下,低压膜系统的NDP将产生很大梯度,即进水端NDP很高,而浓水出水端NDP降至很低。因此,低压膜前端膜元件将在高水通量和高回收率状态下运行,而低压膜末端元件产出含盐量及较高的少量淡水。在这样的条件下,低压膜前端膜元件中的浓差极化严重,对产水的含盐量造成不良影响,还可能加速膜的污堵速度。

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3、高含盐量给谁的系统设计要点

在给水含盐量较低的情况下(即给水渗透压较低),采用超低压膜元件的反渗透系统与采用通常的苦咸水膜元件的反渗透系统遵循同样的设计原则。

低压膜对于多段系统给水含盐量较高可能产生极端的水通量分布,此时可通过调整每段运行参数(而不是像传统的系数设计来调整全系统参数),低压膜可修正多段系统中的这种极端水通量分布现象。通常有两种方法来改善分布情况:其一是增加淡段背压;另一种方法是段间设增压泵。

由于背压法无需段间的增压泵,因而较为简单,但采用这种方法时部分泵能量被淡水背压所消耗,因而采用低压膜所带来的节能效果就不可能完全实现。段间泵的使用必然造成设备投资的增压,但与增加背压的方法相比这种方法更为节能。选择何种方法,决定于段间所需增加的压力。

4、低压膜实例

下面通过两个计算实例说明这两种设计方法。两个实例都采用两段反渗透,系统产水量均为1500000gpd5684m³/d);回收率均为75%;但原水水质分别为3175mg/L5660mg/L

实例一:淡水背压法。给水含盐量3175mg/L,第一段浓水与第二段给水的压差为19psi。由于所需增加的段间压力相对较小,因而在第一段使用淡水背压比使用段间加压泵可能会更加节省费用。

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实例二:段间加压法。给水含盐量5660mg/L,第一段浓水与给水的压差为81psi。这种情况段间安装加压泵是更有效的措施,加压补偿了第二段给水压力与第一段浓水间的81psi压差。采用这种方法时的能量消耗为3.19kW·h/103gsl。与之相比,淡水背压法需在第一段的淡水管上施加81psi的背压,即要求把第一段给水的压力相应增加到消耗均比使用传统苦咸水淡化膜的能量消耗要小,如使用传统苦咸水淡化膜所需能量为4.2kW·h/103gal

已知使用压力、流量、泵及电机效率等参数后可计算出各种运行模式的能量要求。使用加压泵后系统能量需求为两个泵耗能量之和。

5、低压膜混合设计

在同一系统中可以将ESPA1膜与CPA2膜或CPA3膜混用。由于ESPA膜的脱盐率较高,ESPA膜可用于反渗透系统的首部或尾部。当原有系统需更换部分膜元件以增大淡水产量时,该方法也是有效的。这样即可在不变化原有系统结构的情况下节省能耗。


长春市维用水处理公司专业从事水处理技术与水处理设备的开发、制造与销售,生产各种型号的水处理设备,反渗透纯净水设备、软化水设备、全屋净水系统、除铁锰设备、RO装置(EDI)、超滤设备、精滤(中水回用)、除氧、加药装置等各种水处理设备及其配件耗材、水处理滤料药剂等,已经广泛的应用到居民饮用水、精细化工、医药、食品、电力、锅炉补给水和中央空调等领域,长期为客户提供水处理设备与水处理技术方面的支持,保障客户用水达标。水处理设备技术咨询:代经理 18626633468



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