正渗透水处理技术及应用案例(沃特尔张承慈).pdf

正渗透水处理技术及应用案例(沃特尔张承慈).pdf

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正渗透膜分离技术展望23July20152015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd2沃特尔WOTEER1994年10月创立“北京沃特尔水工程责任有限公司”一直致力于中水回用、污水资源化等技术研究和工程总承包国内第一套中水回用系统国电邯郸电厂国内第一套全膜法除盐系统十里泉电厂国内第一套脱硫废水处理系统国华台山电厂2013年完成对美国OasysWater公司的股权投资，引入全球最前沿正渗透膜MBC（高盐水膜浓缩）技术，主要用于高盐废水零排放和海水淡化2013年中国机械工业集团下属公司中工国际（股票代码：

002051）成为沃特尔公司控股股东国内第一套煤化工浓盐水近零排放项目伊泰化学国内第一套正渗透MBC脱硫废水零排放项目长兴电厂国内第一套40万吨/天电厂循环水处理项目信发铝业国内第一套正渗透MBC煤化工废水零排放项目中天合创国内第一套正渗透MBC废水零排放BOT项目阳煤太化汇报提纲正渗透技术基本原理与发展过程正渗透膜浓缩（MBC）系统技术特点MBC系统的应用业绩总结2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd3渗透现象2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd4红细胞在等渗溶液、低渗溶液、高渗溶液、形态变化示意图渗透技术的发展历史古代咸菜、腌肉、咸鱼等Loeb-Sourirajan时代高分子复合渗透膜鼻祖反渗透膜时代Filmtec、Hydranautics、Toray、Osmonics正渗透膜时代Oasys、HTI、Aquaporin、Porifera2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd52015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd6反渗透（RO）技术+30bar60bar+膜膜海水海水TDS35000ppm淡化水淡化水浓缩海水浓缩海水TDS70000ppm淡化水淡化水50%回收率回收率PAJw2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd7正渗透（FO）技术正渗透正渗透汲取液回收汲取液回收P=浓盐水浓盐水原水原水PAJw汲取液汲取液原水原水渗透渗透正渗透膜分离过程2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd8Membrane&FOModule正渗透膜法高浓盐水浓缩正渗透膜材料三乙酸纤维素（CTA）厚度50m聚苯并咪唑（PBI）中空纤维NF厚度40m复合正渗透膜（TFC）厚度100m机械强度高、耐药性好2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd9汲取液的选择溶解度高可以产生足够的渗透压容易浓缩回收实现循环利用不易反向扩散提高使用效率最小化内部浓差极化增大运行通量2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd10历年来研发FO的发表文章数2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd11FO成为全球研究热点2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd12开发FO的公司（6家）研究FO的科研机构（30）正渗透技术开发现状截至2013年4月的数据2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd13FO与RO的区别2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd140.00.51.01.52.02.53.0WaterFlux,GFDTDS,mg/LRO水通量水通量=A（P）ROFOFO水通量水通量=A（P）P=70barP=3bar2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd15浓差极化现象多孔支撑层脱盐层水通量iFeed,bDS,bFeed,pDraw,i反渗透外部浓缩的浓差极化正渗透外部浓缩的浓差极化内部稀释的浓差极化外部稀释的浓差极化cPermeatecFeed,bcFeed,i对于正渗透对于正渗透（FO）（FO）是主要阻力是主要阻力汇报提纲正渗透技术基本原理与发展过程正渗透膜浓缩（MBC）系统技术特点MBC系统的应用业绩总结2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd16MBC系统工艺流程2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd17MembraneBrineConcentratorOasys是目前唯一将正渗透技术用于处理超过50,000ppmTDS高浓盐水的公司23个专利组:

6项已授权美国专利/21项申请中的美国专利,17项已授权非美国专利/191项申请中的非美国专利正渗透膜法高浓盐水浓缩2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd18MBC核心技术正渗透膜性能参数数值单位纯水透过系数（A）1.02*10-11m/s-PaNaCl透过系数（B）5.74*10-8m/s结构参数（St1t1e1）320m正渗透模式水通量（Jw1MNaClvs.DI）16.4/27.8GFD/LMHNaCl截留率（反渗透模式;225psig;2,000ppm）99.1%Oasys专利正渗透膜:

US8,181,794B22015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd19正渗透膜组件内部构造2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd20正渗透膜性能对比由第三方机构验证:

Coday,Cath,etal.,ES&T2013Cath,McCutcheon,etal.,Desalination2013Straub,Elimelech,etal.,NAMS2013理想状态:

2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd21正渗透膜脱盐率和水通量测试条件：

5.5MNH3/CO2汲取液（350bar）对比1000psi（69bar）压力2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd22正渗透膜技术抗污染优势Source:

Hickenbottom,etal.,JMS,2013生物污染代表：

海藻酸盐有机污染代表：

牛血清蛋白无机结垢代表：

硫酸钙胶体污染代表：

硅2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd23正渗透膜的性能恢复05101520250246810121416180510152025Recovery（%）Flux（GFD）HoursIntensityTestInitialFlux,GFD114.11214.68314.34414.00515.25616.10713.42814.63914.70Average,GFD:

14.58StDev:

0.77Variance,%:

5.28Ri,%:

98.6Rf,%:

98.7MBC核心技术汲取液常温时极易溶解于水20的100g水中碳酸铵溶解度为100g，相当于10M高温时吸热发生分解生成CO2和NH3可逆的化学反应方程式2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd24NH3+H2O（NH4+）+（OH-）CO2+H2O（H+）+（HCO3-）NH3+CO2+H2O（NH4+）+（HCO3-）2NH3+CO2+H2O2（NH4+）+（CO32-）NH3+CO2（H+）+（NH2COO-）汲取液回收精馏塔示意图2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd25进料泵循环泵产水再沸器冷凝器CDSDDSDDS：

稀释的汲取液CDS：

浓缩的汲取液冷物料热源填料产水泵汇报提纲正渗透技术基本原理与发展过程正渗透膜浓缩（MBC）系统技术特点MBC系统的应用业绩总结2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd26Oasys公司浓盐水回用业绩（美国）2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd27位置原水水质处理量回收率MarcellusShale,Pennsylvania,USATDS:

65,00075,000ppmTDS硬度:

14,000mg/LasCaCO3150bpd65%PermianBasin,Texas,USATDS:

90,000120,000ppmTDS硬度:

3-12,000mg/LasCaCO3150bpd60%Texas,USATDS:

75,000120,000ppmTDS硬度:

6-9,000mg/LasCaCO34*4,000bpd50-65%马塞勒斯项目在2009年，仅MarcellusShale开采产生的压裂液废水就接近76万吨。

在2010年，这个数字增加至112万吨。

在未来二十年，预计在Marcellus将钻探和开发5万口新的页岩气井。

随着排放标准被更严格的执行，以及准许注入污水深井量的减少，面对如此严峻的挑战，急需开发一种新的压裂液废水处理方案能够充分的处理此类污水并且将其总量减至最小。

2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd2829马塞勒斯项目化学加药反应絮凝澄清污泥脱水介质过滤MBC系统低压正渗透膜系统最终产水2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd30详细水质数据（原水|产水|浓盐水）2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd31Permian盆地项目位于PermainBasin的页岩气开采和生产将面临的挑战是这个区域缺乏足够的水资源以满足快速发展的页岩气开采工业和更多新的气井所需的新鲜水。

既然这样，只有将旧井返回地表的压裂液进行深度处理，做为新的气井的补充水。

高含盐量压裂液废水的处理主要包括初级分离、去除硬度和脱盐等。

2015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd322015/7/23BeijingWoteerWaterTechnologyCo.,Ltd33详细水质数据平均回收率:

60%（原水|MBC进水|浓水|产水）Concentration,mg/L2015/7/