反滲透阻垢劑技術(shù)性能分析

【資料簡介】

    反滲透阻垢劑技術(shù)性能分析，反滲透技術(shù)是目前水處理脫鹽工藝中的物理脫鹽技術(shù)之一。在設(shè)計(jì)及使用過程中被越來越多地應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)中，不同用戶的水源情況及用水要求等條件的差異化，形成了不同工藝流程的反滲透水處理系統(tǒng)反滲透阻垢劑是專門用于反滲透（RO）系統(tǒng)及納濾（NF）和超濾（UF）系統(tǒng)的阻垢劑，可防止膜面結(jié)垢，能提高產(chǎn)水量和產(chǎn)水質(zhì)量，降低運(yùn)行費(fèi)用。
反滲透阻垢劑特點(diǎn)：
①在很大的濃度范圍內(nèi)有效的控制無機(jī)物結(jié)垢
②不與鐵鋁氧化物及硅化合物凝聚形成不溶物
③能有效地抑制硅的聚合與沉積，濃水側(cè)SiO2濃度可達(dá)290ppm
④可用于反滲透CA及TFC膜、納濾膜和超濾膜
⑤溶解性及穩(wěn)定性
⑥給水PH值在5-10范圍內(nèi)均有效
    河北省廊坊市藍(lán)星化工有限公司專業(yè)致力于水處理環(huán)保領(lǐng)域，是一家技術(shù)實(shí)力雄厚的生產(chǎn)型企業(yè)。公司擁有一支高素質(zhì)水處理專業(yè)技術(shù)人員組成的生產(chǎn)、工程技術(shù)和銷售團(tuán)隊(duì)。在清水消毒、循環(huán)水處理、中水回用、化學(xué)水處理、污水處理等多個(gè)項(xiàng)目有著*的技術(shù)和質(zhì)量優(yōu)良的產(chǎn)品。我公司同時(shí)是進(jìn)口美國陽光反滲透藥劑西南地區(qū)總代理和美國海德能膜廣西地區(qū)推廣中心，可協(xié)助用戶對水質(zhì)進(jìn)行檢測，從而運(yùn)用、經(jīng)濟(jì)的解決方案。本公司的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電子 、造紙、制糖、化工、飲水、電鍍、紡織印染等行業(yè)。公司以“誠信為本、求實(shí)創(chuàng)新，品質(zhì)兼優(yōu)、服務(wù)至上”為企業(yè)宗旨，以“誠信求實(shí)、開拓創(chuàng)新、追求雙贏”為經(jīng)營理念，通過*的技術(shù)、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、優(yōu)惠的價(jià)格、完善的服務(wù)，帶給廣大客戶大的利益！
公司現(xiàn)有產(chǎn)品：
    1．對反滲透海水淡化過程進(jìn)行了模擬和設(shè)計(jì)研究，首先對過程的每個(gè)單元給出了單元操作模型和相關(guān)的經(jīng)濟(jì)模型。通過一定的變量將這些模型相互關(guān)聯(lián)，組成系統(tǒng)模型。系統(tǒng)模型主要考慮了一級流程，一級兩段流程和二級流程。以年費(fèi)用小為目標(biāo)，對反滲透海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)問題表達(dá)為一個(gè)混合整數(shù)非線性規(guī)劃。將膜組件分為高脫鹽膜，高通量膜，普通膜，低脫鹽膜四種類型。當(dāng)產(chǎn)品水的設(shè)計(jì)要求不同，進(jìn)料水濃度不同時(shí)，采用本文的設(shè)計(jì)方法分別得出了不同的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)進(jìn)料水濃度逐漸降低時(shí)，所用膜的類型逐漸由高脫鹽膜轉(zhuǎn)變?yōu)楦咄磕?，低脫鹽膜，這些膜的脫鹽率降低，水通量增大，這說明了進(jìn)料水濃度高時(shí)，脫鹽是主要矛盾，進(jìn)料水濃度低時(shí)，水通量是主要矛盾。
    2．本文對在不同進(jìn)料水水質(zhì)條件下，不同產(chǎn)品水需求時(shí)，反滲透系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。提出了一種系統(tǒng)化的、集成化的方法對反滲透系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，采用狀態(tài)空間法給出一個(gè)網(wǎng)狀的超結(jié)構(gòu)描述，這個(gè)超結(jié)構(gòu)包括了所有可行的設(shè)計(jì)方案。它和其它結(jié)構(gòu)相比，不同之處在于：1)．假定反滲透網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)進(jìn)料水入口，進(jìn)料水從個(gè)反滲透級進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。2)．將物流分布集合簡化為物流混合節(jié)點(diǎn)。淡水、鹽水物流在增壓級進(jìn)行混合，在反滲透級進(jìn)行分離。3)．超結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型中采用了物流分率，等壓混合約束等技術(shù)手段，簡化了模型中物流混合、分離的數(shù)學(xué)描述。4)．反滲透網(wǎng)狀超結(jié)構(gòu)的描述中以功壓交換器作為能量回收裝置。這個(gè)超結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型中采用了物流分率，等壓混合約束等技術(shù)手段，減少了整數(shù)變量的數(shù)目和算法的搜索空間，使得模型的求解更容易。當(dāng)進(jìn)料水水質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，可通過改變多級反滲透系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，選擇恰當(dāng)?shù)牟僮鳁l件和膜組件的型號，獲得具有大經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品水。
    3．在綜合考慮了多種水源合理配置和有效利用的基礎(chǔ)上，根據(jù)反滲透淡化技術(shù)的特點(diǎn)，提出了同時(shí)考慮多水質(zhì)輸入、多水質(zhì)輸出的反滲透淡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。該系統(tǒng)不僅可以將海水轉(zhuǎn)變成淡水，而且也可以同時(shí)用來處理苦咸水和工業(yè)廢水，提高了水的利用率。同時(shí)根據(jù)不同的用途，輸出多種水質(zhì)，充分發(fā)揮了水資源的多種功能。本文采用過程綜合優(yōu)化的方法，對多水質(zhì)輸入、多水質(zhì)輸出的反滲透系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。首先，在前面提出的網(wǎng)狀超結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出這個(gè)問題的超結(jié)構(gòu)描述。改進(jìn)之處在于：該反滲透網(wǎng)絡(luò)由N<,ps>個(gè)增壓級和N<,RO>個(gè)反滲透級構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)中有四套物流節(jié)點(diǎn)，分別是N<,w>個(gè)進(jìn)料物流節(jié)點(diǎn)；N<,ps>個(gè)物流混合節(jié)點(diǎn)；N<,RO>個(gè)反滲透單元節(jié)點(diǎn)；N<,p>個(gè)產(chǎn)品水節(jié)點(diǎn)。這個(gè)結(jié)構(gòu)描述簡單，易于表達(dá)。在它的數(shù)學(xué)模型表達(dá)中采用了物流分率，物流混合邏輯表達(dá)等技術(shù)手段，減少了整數(shù)變量的數(shù)目和算法的搜索空間，使得模型的求解更容易。這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的膜分離單元也采用了上一章給出的卷式膜組件模型，在系統(tǒng)優(yōu)化的同時(shí)也對膜組件的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)的結(jié)果可以確定的壓力容器排布方式，每個(gè)壓力容器中膜元件的個(gè)數(shù)以及元件的選型。
    反滲透系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題終表達(dá)為一個(gè)混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)。當(dāng)輸入的水源發(fā)生變化或輸出的水質(zhì)需求不同時(shí)，可通過改變多級反滲透系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，選擇恰當(dāng)?shù)牟僮鳁l件和膜組件的型號，恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)料水源搭配，進(jìn)料的位置，獲得具有大經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品水。這種過程綜合優(yōu)化的方法可以用較低的成本，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置和有效利用，充分發(fā)揮了水資源的多種功能。
    4．膜組件的定期清洗是防治膜污染的主要措施之一。本文在反滲透海水淡化過程的模擬和工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對一級反滲透系統(tǒng)的清洗時(shí)機(jī)問題進(jìn)行了研究。本文以規(guī)劃期內(nèi)總操作費(fèi)用小為目標(biāo)，提出了新的污染模型，給出了清洗的判據(jù)，建立了清洗規(guī)劃模型，將清洗策略問題表達(dá)為一個(gè)混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)。用這種方法對一個(gè)一級反滲透系統(tǒng)的操作、清洗維護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算結(jié)果給出了該系統(tǒng)在五年規(guī)劃期內(nèi)的操作和清洗策略，單元數(shù)為兩個(gè)單元。在不同的反滲透系統(tǒng)中，單元數(shù)依賴于清洗的固定費(fèi)用，每個(gè)膜組件的清洗費(fèi)用，以及整個(gè)反滲透系統(tǒng)膜組件的數(shù)量。實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明，這種策略對于優(yōu)化壽命為3．5年的膜組件的清洗維護(hù)是有效的。
    5．在工藝優(yōu)化和操作優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對考慮膜組件清洗及更換的反滲透系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。由于影響一個(gè)反滲透系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素是膜污染，它引起的操作壓力上升、水質(zhì)惡化，從而使操作費(fèi)用大增。本文在設(shè)計(jì)階段考慮了膜組件的清洗和更換對整個(gè)反滲透系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作的影響，采取了以下步驟對反滲透過程進(jìn)行設(shè)計(jì)：1)給出過程單元數(shù)學(xué)模型，用這些模型模擬反滲透過程，預(yù)測不同條件下操作參數(shù)對過程的影響；2)建立系統(tǒng)模型對反滲透結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述；3)建立描述膜組件污染的數(shù)學(xué)模型，提出膜組件清洗和更換的判據(jù)，給出規(guī)劃期內(nèi)膜組件的清洗和更換策略。4)給出相關(guān)的經(jīng)濟(jì)模型，將投資費(fèi)用、操作費(fèi)用和設(shè)計(jì)變量相關(guān)聯(lián)。5)在前四步的基礎(chǔ)上以年費(fèi)用小為目標(biāo)，將設(shè)計(jì)問題表達(dá)為一個(gè)混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MINLP)。在GAMS集成開發(fā)環(huán)境中求解以上混合整數(shù)非線性規(guī)劃，可得出的設(shè)計(jì)工藝及操作策略。
    按照本文提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，它假設(shè)系統(tǒng)的單元數(shù)是個(gè)變量，每個(gè)單元所包含的膜組件數(shù)目也是個(gè)變量，反滲透系統(tǒng)中不同單元可根據(jù)自身受污染的情況，操作上可進(jìn)行相互補(bǔ)償，以滿足終產(chǎn)水量，產(chǎn)水水質(zhì)的要求。這種設(shè)計(jì)使得反滲透系統(tǒng)的操作更靈活，消耗的費(fèi)用更低。對三個(gè)實(shí)例進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分別為在設(shè)計(jì)階段只考慮膜清洗情況的例子，膜組件使用五年后統(tǒng)一更換。及在設(shè)計(jì)階段同時(shí)考慮膜清洗和更換的例子。從設(shè)計(jì)結(jié)果來看，得到的噸水費(fèi)用，能耗低于文獻(xiàn)報(bào)道值，表明這種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是有效的。