正滲透膜系統(tǒng)裝備開發(fā)及示范應(yīng)用-市科委匯報(bào)

1、正滲透膜系統(tǒng)裝備開發(fā)及示范應(yīng)用正滲透膜系統(tǒng)裝備開發(fā)及示范應(yīng)用匯匯 報(bào)報(bào) 稿稿北京萬邦達(dá)北京萬邦達(dá)環(huán)保環(huán)保技術(shù)股份有限公司技術(shù)股份有限公司北京林業(yè)大學(xué)北京林業(yè)大學(xué)20142014年年6 6月月2020日日1. 項(xiàng)目概況項(xiàng)目概況-1-【牽頭單位】：北京萬邦達(dá)環(huán)保技術(shù)股份有限公司【單位概況】：1998年4月注冊成立，2010年上市，注冊資金22880萬【合作單位】：北京林業(yè)大學(xué)【經(jīng)費(fèi)預(yù)算】：總經(jīng)費(fèi)1000萬元，自籌700萬元，申請300萬元【財(cái)務(wù)情況】：2013年銷售收入7.7億元；利潤1.7億元；研發(fā)投入0.22億元【實(shí)施年限】：2014年6月-2016年6月 2. 項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景 工業(yè)廢水、海

2、水組分復(fù)雜（主要包含高鹽、硬度、高濁度、有機(jī)物等污染物），主要采用混凝沉淀、多級反滲透、蒸發(fā)結(jié)晶等多種技術(shù)工藝組合，存在工工藝復(fù)雜藝復(fù)雜、能耗高能耗高（每噸水20千瓦時(shí)以上）、易造成膜污堵和結(jié)垢易造成膜污堵和結(jié)垢等缺陷。 海水淡化產(chǎn)水量日趨增長，但還存在海水利用發(fā)展慢、扶持政策落實(shí)差、海水利用關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備靠進(jìn)口關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備靠進(jìn)口、自主產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢、管理體制不順等方面的問題需要解決，加之淡水資源不足，形勢更為嚴(yán)峻。 在“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提到大力推廣應(yīng)用國家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)保產(chǎn)業(yè)設(shè)備和產(chǎn)品，推進(jìn)先進(jìn)環(huán)保產(chǎn)品先進(jìn)環(huán)保產(chǎn)品和技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)化技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)化，并且要培育一批在行業(yè)具有領(lǐng)軍作用的

3、環(huán)保企業(yè)集團(tuán)及一批“專、精、特、新”的環(huán)保配套生產(chǎn)企業(yè)，創(chuàng)建10-15個(gè)區(qū)位優(yōu)勢突出、集中度高的環(huán)保技術(shù)及裝備產(chǎn)業(yè)化基地”，因此，因此，大力開發(fā)節(jié)能減排技術(shù)和海水淡化裝置，通過對濃鹽水的高效處理和零大力開發(fā)節(jié)能減排技術(shù)和海水淡化裝置，通過對濃鹽水的高效處理和零排放，減排效果將十分明顯。排放，減排效果將十分明顯。-2- 2. 技術(shù)簡介技術(shù)簡介正滲透正滲透是一種新型的膜分離處理技術(shù)，在選擇性透過膜兩側(cè)滲透壓差的驅(qū)動(dòng)下, 水從滲透壓較低的一側(cè)流向較高一側(cè)的自然現(xiàn)象。正滲透正滲透膜膜工藝工藝（forward osmosis, FO）由FO單元和汲取液再生單元組成。在FO單元，具高滲透壓的汲取液與待處理

4、溶液在滲透膜兩側(cè)形成滲透壓差滲透壓差，水從待處理溶液擴(kuò)散過滲透膜后進(jìn)入汲取液。稀釋后的汲取液被輸送到再濃縮單元，在這里汲取液與水分離，濃縮后的汲取液重新循環(huán)回到正滲透單元。根據(jù)汲取液的不同，汲取液再生濃縮工藝再生濃縮工藝也不同，一般應(yīng)用較多的汲取液為NaCl，再生濃縮工藝則相應(yīng)為NF/RO等。 -2- 3. 技術(shù)優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)勢-3-操作壓力小、抗污染性強(qiáng)、耗能低操作壓力小、抗污染性強(qiáng)、耗能低高回收率，大大減少廢物的排放高回收率，大大減少廢物的排放生產(chǎn)高質(zhì)量的水并大大降低了化學(xué)清洗的費(fèi)用生產(chǎn)高質(zhì)量的水并大大降低了化學(xué)清洗的費(fèi)用可直接處理高鹽高可直接處理高鹽高COD的廢水，不需要高投資的預(yù)處理的廢水

5、，不需要高投資的預(yù)處理可提供移動(dòng)水處理裝置，模塊式設(shè)計(jì)可擴(kuò)大處理能力可提供移動(dòng)水處理裝置，模塊式設(shè)計(jì)可擴(kuò)大處理能力適用性廣，可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域適用性廣，可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域 4. 技術(shù)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用 -4-垃圾滲濾液處理及零排放工業(yè)廢水回用和零排放食品飲料和生命科學(xué)油氣廢水處理及回用冷卻塔補(bǔ)給水處理海水淡化濃鹽水處理反滲透脫鹽預(yù)處理/鹽濃縮廢水側(cè)驅(qū)動(dòng)液側(cè)NF單元純水側(cè)鹽水側(cè)2%流量凈水外送TDS150ppm驅(qū)動(dòng)液進(jìn)水TDS=140000ppm驅(qū)動(dòng)液出水TDS=50000ppm廢水進(jìn)水 Q=11M3，TDS=10000ppm廢水出水 Q=1M3 TDS=100000ppm有機(jī)物去除FO膜單元HiCoR高

6、壓膜 5. 技術(shù)原理技術(shù)原理-5- 6. 工藝簡圖工藝簡圖-6- 7. FO生化反應(yīng)工藝優(yōu)點(diǎn)生化反應(yīng)工藝優(yōu)點(diǎn)減少能量消耗抗污染能力強(qiáng)，不易污染較小的氣泡曝氣，降低清洗頻率省略脫氮除磷的步驟降低事故發(fā)生概率提高RO產(chǎn)水量-7- 8. 公司簡介公司簡介-8- 目前，萬邦達(dá)已經(jīng)形成了國際先進(jìn)的工業(yè)水處理技術(shù)研發(fā)中技術(shù)研發(fā)中心心、設(shè)備制造裝配和產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)基地工業(yè)化生產(chǎn)基地，以治理石油化工和煤化工等水系統(tǒng)為專長的工程承包中心，以及相配套的工程運(yùn)行管理和售后服務(wù)體系。研究開發(fā)了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、科技含量高、集成性強(qiáng)的核心技術(shù)和裝備。2013年該技術(shù)中心被北京市科委評選為“北京市高污染化工廢水北京市

7、高污染化工廢水資源化工程技術(shù)研究中心資源化工程技術(shù)研究中心”。 在水處理系統(tǒng)整體工藝和工程方面，萬邦達(dá)已先后承擔(dān)了中石油中石油吉林石化煉油廠污水處理改造工程、中國石油撫順石化80萬噸乙烯項(xiàng)目水系統(tǒng)項(xiàng)目、中石油慶陽石化污水處理場工程、中國石油慶陽石化污水回用工程、神華集團(tuán)神華集團(tuán)寧夏煤業(yè)甲醇污水處理及回用項(xiàng)目、神華集團(tuán)寧夏煤業(yè)二甲醚污水處理及回用項(xiàng)目、神華集團(tuán)寧夏煤業(yè)煤制烯烴污水處理及回用項(xiàng)目等幾十個(gè)項(xiàng)目。截至2013年底，公司已簽署的水系統(tǒng)合同金額已超3030億元億元，公司業(yè)務(wù)、產(chǎn)品銷售遍及國內(nèi)17個(gè)省市區(qū)，完成全國性戰(zhàn)略布局。 萬邦達(dá)公司承擔(dān)過多項(xiàng)高壓反滲透、多層碟盤振動(dòng)式過濾裝置、低溫蒸發(fā)

8、結(jié)晶裝置的開發(fā)研制，公司目前在膜處理工藝及產(chǎn)品方面擁有19項(xiàng)專利，其中發(fā)明專利4項(xiàng)，實(shí)用新型專利14項(xiàng)，外觀設(shè)計(jì)1項(xiàng)。同時(shí)，公司具備有多次獨(dú)立生產(chǎn)加工中試設(shè)備及示范項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，將會(huì)對本項(xiàng)目的順利實(shí)施提供強(qiáng)有力的支撐。 北京林業(yè)大學(xué)課題組承擔(dān)了國際自然科學(xué)基金“基于正向滲透的新型污泥脫水工基于正向滲透的新型污泥脫水工藝影響因素及其過程機(jī)理研究藝影響因素及其過程機(jī)理研究”，教育部高校博士點(diǎn)基金新教師基金1項(xiàng)、北京林業(yè)大學(xué)青年科技啟動(dòng)基金1項(xiàng)，均與正向滲透膜工藝在海水淡化和污泥處理方面的應(yīng)用機(jī)理研究相關(guān)；并承擔(dān)了北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目“濃鹽水濃縮結(jié)晶設(shè)備成果轉(zhuǎn)化及示范應(yīng)用”和“熱膜耦合海水淡化技術(shù)經(jīng)濟(jì)分

9、析”，為該項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。-9- 9. 研究基礎(chǔ)研究基礎(chǔ) 針對我國工業(yè)企業(yè)廢水工業(yè)企業(yè)廢水資源化利用和海水淡化海水淡化的重大技術(shù)需求，特別是高鹽反滲高鹽反滲透濃水透濃水、高高CODCOD廢水廢水和高硬度工業(yè)廢水高硬度工業(yè)廢水的處理技術(shù)，本項(xiàng)目通過對正滲透技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列正滲透系統(tǒng)，為海水淡化及化工行業(yè)的節(jié)能、減排、資源化提供技術(shù)支持。 該技術(shù)的成功研發(fā)和工程化應(yīng)用可同時(shí)解決工業(yè)廢水處理、海水淡化等多行業(yè)水處理難題，并搶占國際水處理技術(shù)制高點(diǎn)，參與國際市場競爭，推進(jìn)海水淡化新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，推動(dòng)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展。-10- 10. 課題任務(wù)課題任務(wù) 針對煤化工

10、行業(yè)和海水淡化等行業(yè)的高濃度鹽水處理項(xiàng)目投資、運(yùn)行費(fèi)用昂貴的現(xiàn)狀，通過改性正滲透膜材料和篩選研發(fā)新型正滲透汲取液正滲透汲取液，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列化成套正滲透裝備； 通過示范工程應(yīng)用與長期運(yùn)行，集成一套正滲透處理濃鹽水的模塊化成套裝備模塊化成套裝備，全面掌握世界領(lǐng)先的正滲透膜技術(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能耗與反滲透技術(shù)相比降低50%，水資源重復(fù)利用率達(dá)95%； 進(jìn)一步帶動(dòng)其他行業(yè)高濃度含鹽廢水的深度處理回用，打破正滲透技術(shù)被國外長期壟斷的局面。-11- 11. 課題目標(biāo)課題目標(biāo) 12. 研究內(nèi)容研究內(nèi)容-12-（1 1）正向滲透膜的改性及濃鹽水處理系統(tǒng)優(yōu)化研究）正向滲透膜的改性及濃鹽水處理系統(tǒng)優(yōu)化研究

11、 通過的DSC技術(shù)、平衡水吸收實(shí)驗(yàn)、測試膜表而接觸角、SEM以及TEM、ATR-IR、滲透系數(shù)法等表征手段對膜性能進(jìn)行表征。確定膜組件的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)并構(gòu)建合理的正向滲透濃鹽水處理系統(tǒng)。（2 2）高效汲取液的篩選、開發(fā)及正向滲透濃鹽水處理系統(tǒng)性能的影響因素研究）高效汲取液的篩選、開發(fā)及正向滲透濃鹽水處理系統(tǒng)性能的影響因素研究 篩選開發(fā)硫酸鎂、EDTA-2鈉鹽、硫酸鐵復(fù)合納米二氧化硅等多種復(fù)合高滲透壓汲取液，提高正滲透系統(tǒng)滲透壓和汲取效率，降低汲取能耗，并提高分離效率。 根據(jù)不同因素的影響機(jī)理進(jìn)行綜合分析，研究從整體上對FO濃鹽水處理工藝進(jìn)行性能優(yōu)化的系統(tǒng)方法。 12. 研究內(nèi)容研究內(nèi)容-13-

12、（3 3）正向滲透的反向傳質(zhì)現(xiàn)象研究及控制技術(shù)）正向滲透的反向傳質(zhì)現(xiàn)象研究及控制技術(shù) 針對海水淡化濃縮液，對不同離子的反向滲透程度進(jìn)行測定和評估，考察不同因素對反向滲透效應(yīng)的影響及對脫鹽性能的影響，找到關(guān)鍵因素，提出減緩反向傳質(zhì)的技術(shù)措施。（4 4）正滲透膜污染研究及清洗技術(shù)方案）正滲透膜污染研究及清洗技術(shù)方案 通過掃描電鏡和透射電鏡確定膜表面和內(nèi)部污染狀況，通過能譜分析、XRD和XPS確定有機(jī)和無機(jī)污染物成分，根據(jù)不同的污染情況，研究水力沖洗和藥洗的技術(shù)方案，并研究不同的清洗方案對截留率和膜通量的恢復(fù)情況。 12. 研究內(nèi)容研究內(nèi)容-14-（5 5）模塊化正滲透系統(tǒng)研發(fā)）模塊化正滲透系統(tǒng)研發(fā)

13、 開發(fā)成熟的模塊化、成套化正滲透膜處理系統(tǒng)，形成單套處理能力分別達(dá)到100立方米/天、200立方米/天的系列產(chǎn)品及生產(chǎn)線。（6 6）示范工程建設(shè)）示范工程建設(shè) 針對具有較高處理難度的煤化工行業(yè)廢水進(jìn)行設(shè)計(jì)及建設(shè)，于寧東煤化工基地建設(shè)完成1000立方米/天的應(yīng)用示范工程，并將這一示范工程作為零排放工藝的有機(jī)的組成部分。該示范工程將滿足持續(xù)工作4800小時(shí)要求。 13. 創(chuàng)新點(diǎn)創(chuàng)新點(diǎn)-15-正正滲透膜表面濃鹽水沿垂直方向變化的測定滲透膜表面濃鹽水沿垂直方向變化的測定。在研究不同因素對工藝性能的影響時(shí)，需要考察這些因素對濃鹽水濃度分布及濃差極化現(xiàn)象（某離子濃度、結(jié)構(gòu)-孔隙率、汲取液等）的影響。正向滲

14、透膜傳質(zhì)阻力構(gòu)成的解析。正向滲透膜傳質(zhì)阻力構(gòu)成的解析。傳質(zhì)阻力主要由汲取液、滲透膜、含鹽層3部分組成，同時(shí)受到多種條件的影響，如何通過合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠既排除其他方面的影響，又較好的模擬實(shí)際情況，是該研究中比較關(guān)鍵的一個(gè)問題。完成中試規(guī)模正滲透膜系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試，并測試其在不同條件下的運(yùn)行狀況，并根據(jù)不同的運(yùn)行狀況對膜材料、汲取液、工作壓力、流速、流量等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行參數(shù)，完成具有工業(yè)化意義的正滲透膜系統(tǒng)工程工業(yè)化意義的正滲透膜系統(tǒng)工程。 14. 考核指標(biāo)考核指標(biāo)-16-(1) 篩選并研究不少于2 2種種高滲透壓汲取液，與傳統(tǒng)汲取液相比，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)效率提高10%；(2)開發(fā)改性正滲透膜材料，實(shí)現(xiàn)在進(jìn)水總?cè)芙夤腆w（TDS）10000毫克/升、COD500毫克/升、濁度50NTU條件下，正滲透膜系統(tǒng)出水水質(zhì)指標(biāo)分別達(dá)到TDS100TDS100毫克毫克/ /升、升、COD30COD30毫克毫克/ /升、濁度升、濁度1NTU, 1NT