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RO膜与纳滤膜的膜污染成本示例

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不管是RO膜还是纳滤膜在使用过程中不可避免的回出现膜污染的情况,而膜污染直接会决定着运行成本的高低,下面我们来简单看下一个示例。

膜污染对RO膜系统、纳滤膜系统的影响有我们所熟知的:透水性损失、压力损失、膜更换频率以及自动清洗的化学品投加量,这些因素会直接导致了能耗、药耗、处理量、人工费用等等的增加,所以会影响到工厂的运行成本(OPEX)。

RO膜与纳滤膜的膜污染成本示例

近期,国外一些水处理科学家就膜污染成本进行了一系列的实验,并做出了综合性经济分析。

膜污染运行成本背景:研究团队根据荷兰7家使用膜系统的水厂进行考察,4座使用纳滤膜、3座使用RO膜。

这次的研究项目有三点。1、成本的组成部分以及对与膜清洗、膜污染的影响。2、RO膜、NF膜总运行成本。3、自动和手动清洗的成本。

纳滤膜水厂进水一致,缺氧的地下井水,并采用相同的前处理工艺(10μm滤芯+膦酸酯阻垢剂)。水厂出水为饮用水。

纳滤厂本身的膜污染情况不太严重,因为在缺氧环境下金属离子多处于还原态,因此不像经曝气的水那么容易产生沉淀结垢,而且因为缺氧,也减慢了生物膜的形成。四座纳滤厂都包含原位清洗,方法也相当接近,都有酸洗和碱洗两步,并循环三次,会用滤后水冲洗。清洗频率为:2年1次。

RO膜水厂地表水或者市政污水处理厂的出水,经过处理变为去矿物质水,用于工业使用。

三座反渗透水厂都采用两段式工艺,都采用超滤作为预处理手段,并配有自动清洗系统。清洗步骤包括碱洗、去矿物质水冲洗、酸洗,最后再用去矿物质水冲洗。

各个水厂的工艺介绍

对于能够影响膜污染的参数得到了如下表:

影响膜污染的参数表

膜污染运行成本表

膜污染成本分析结果如下图:

膜污染成本表

经过图表我们可以看出,使用RO膜组件的膜污染成本占了总运行成本的24%,而纳滤水厂的膜污染成本只有11%左右。这个差别主要是因为进水水质不同而形成的。膜更换是主要的费用组成,泵的费用上,纳滤膜为30%,反渗透只有9%,清洗费用低。

下面我们再来看下更多的图表:

膜污染成本各组分析图. 膜污染成本各组分解析 – 橙色为压力损失,绿色为渗透率降低,紫色为膜更换,黄色是清洗

他们还对清洗费用作了进一步的解析,由下图所示,纳滤和反渗透的清洗成本构成有较大区别。纳滤清洗的成本主要来自化学品的使用,而反渗透的清洗成本则是因为需要更频繁的清洗,所以要停机而产生。

膜污染在先清洗成本图表

图. 在线清洗成本解析 – 绿色为药剂成本、黄色为加热成本、粉红色为停机成本、天蓝色为废弃物成本

在此次实验之前,我们所知道的数据并不多,只有大概的20~30%左右的概念,缺少具体的计算,这次研究得到的11%(纳滤)和24%(反渗透)两个数值反过来说明了此前估算的合理性,同时也反映了进水水质对膜污染的影响——处理进水为污水厂出水的膜污染情况较为严重。

接下来给大家看看一个膜组件在清洗过多少次之后应该更换。

膜清洗次数更换表从图表上我们能看出,当RO膜的清洗频率增加到每周1~3次的时候,那么就应该更换了。纳滤膜的清洗频率达到了每月1次,我们也应该进行更换了。

此次的实验给我们带来了许多准确的数值,是对于水处理行业的一次补充,当然了,不同的膜生产厂家所生产的产品质量也不一样,比如说RO膜,选择一个技术成熟的RO膜厂家,那么不管是在使用过程中的技术还是售后问题,都可以有很好的合作。

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