1.1.1碟管式膜組件
DT膜技術(shù)即碟管式膜技術(shù)，分為DTRO(碟管式反滲透)和DTNF(碟管式納濾)兩大類，是一種專利型膜分離設(shè)備。它的膜組件構(gòu)造與傳統(tǒng)的卷式膜截然不同，原液流道：碟管式膜組件具有專利的流道設(shè)計(jì)形式，采用開放式流道，料液通過入口進(jìn)入壓力容器中，從導(dǎo)流盤與外殼之間的通道流到組件的另一端，在另一端法蘭處，料液通過8個通道進(jìn)入導(dǎo)流盤中，被處理的液體以最短的距離快速流經(jīng)過濾膜，然后180º逆轉(zhuǎn)到另一膜面，再從導(dǎo)流盤中心的槽口流入到下一個導(dǎo)流盤，從而在膜表面形成由導(dǎo)流盤圓周到圓中心，再到圓周，再到圓中心的雙”S”形路線，濃縮液最后從進(jìn)料端法蘭處流出。DT組件兩導(dǎo)流盤之間的距離為4mm，導(dǎo)流盤表面有一定方式排列的凸點(diǎn)。這種特殊的水力學(xué)設(shè)計(jì)使處理液在壓力作用下流經(jīng)濾膜表面遇凸點(diǎn)碰撞時形成湍流，增加透過速率和自清洗功能，從而有效地避免了膜堵塞和濃度極化現(xiàn)象，成功地延長了膜片的使用壽命;清洗時也容易將膜片上的積垢洗凈，保證碟管式膜組適用于處理高渾濁度和高含砂系數(shù)的廢水，適應(yīng)更惡劣的進(jìn)水條件。
透過液流道：過濾膜片由兩張同心環(huán)狀反滲透膜組成，膜中間夾著一層絲狀支架，使通過膜片的凈水可以快速流向出口。這三層環(huán)狀材料的外環(huán)用超聲波技術(shù)焊接，內(nèi)環(huán)開口，為凈水出口。滲透液在膜片中間沿絲狀支架流到中心拉桿外圍的透過液通道，導(dǎo)流盤上的O型密封圈防止原水進(jìn)入透過液通道;透過液從膜片到中心的距離非常短，且對于組件內(nèi)所的過濾膜片均相等。
碟管式膜柱流道示意圖
DT膜片和導(dǎo)流盤
1.1.2兩級DTRO工藝
兩級DTRO工藝是基于碟管式反滲透膜的工藝運(yùn)用，其核心技術(shù)在于碟管式反滲透膜的獨(dú)特結(jié)構(gòu)形式，使得反滲透膜直接處理高濃度廢水成為可能，是一種穩(wěn)定可靠的處理技術(shù)，具備投資省、自控程度高操作維護(hù)簡便、運(yùn)行費(fèi)用低以及穩(wěn)定持續(xù)滿足排放要求的特點(diǎn)，具體如下：
(1)流程簡潔緊湊，設(shè)備成套裝置標(biāo)準(zhǔn)化
如兩級DTRO成套裝置圖，該成套裝置中集成了用于預(yù)處理的砂濾系統(tǒng)、保安過濾器，用于反滲透分離的膜組件、高壓泵、循環(huán)泵，用于系統(tǒng)清洗的清洗水箱以及用于設(shè)備供電及控制的MCC柜和PLC柜等。
此外，用于原水加酸調(diào)節(jié)，出水堿回調(diào)等原水罐、泵閥等也是標(biāo)準(zhǔn)化成套設(shè)備，均在工廠完成加工、安裝及調(diào)試;運(yùn)達(dá)現(xiàn)場吊裝就位后即可調(diào)試，投入運(yùn)行周期短。
(2)工藝穩(wěn)定性強(qiáng)、維護(hù)簡單、能耗低
由于影響膜系統(tǒng)截留率的因素較少，所以系統(tǒng)出水水質(zhì)很穩(wěn)定，不受可生化性、炭氮比等因素的影響;工藝中采用的DT膜組件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，組件易于拆卸維護(hù)，打開DT組件可以輕松檢查維護(hù)任何一片過濾膜片及其它部件，維修簡單，當(dāng)零部件數(shù)量不夠時，組件允許少裝一些膜片及導(dǎo)流盤而不影響DT膜組件的使用。
DT膜組件有效避免膜的結(jié)垢，膜污染減輕，使反滲透膜的壽命延長。DT的特殊結(jié)構(gòu)及水力學(xué)設(shè)計(jì)使膜組易于清洗，清洗后通量恢復(fù)性非常好，從而延長了膜片壽命。實(shí)踐工程表明，在滲液原液處理中，一級DT膜片壽命可長達(dá)3年，甚至更長，接在其它處理設(shè)施后(比如MBR)壽命長達(dá)5年以上，這對一般的反滲透處理系統(tǒng)是無法達(dá)到的。
在該工藝中不需要實(shí)現(xiàn)污染物質(zhì)的最終去除，僅為分離作用，因此，運(yùn)行能耗大大降低;DT組件內(nèi)部任何單個部件均允許單獨(dú)更換。過濾部分由多個過濾膜片及導(dǎo)流盤裝配而成，當(dāng)過濾膜片需更換時可進(jìn)行單個更換，對于過濾性能好的膜片仍可繼續(xù)使用，這最大程序減少了換膜成本。
(3)出水水質(zhì)好
反滲透膜對各項(xiàng)污染物都具有極高的去除率，出水水質(zhì)好，目前的主要運(yùn)用為單級(串聯(lián)至生化出水后)及兩級DTRO，完全可以滿足各類回用或排放標(biāo)準(zhǔn)。
(4)運(yùn)行靈活
DTRO系統(tǒng)作為一套物理分離設(shè)備，操作十分靈活，可以連續(xù)運(yùn)行，也可間歇運(yùn)行，還可以調(diào)整系統(tǒng)的串并聯(lián)方式，來適應(yīng)水質(zhì)水量的要求。
(5)建設(shè)周期短，調(diào)試、啟動迅速
兩級DTRO工藝的核心組件均在工廠組裝完畢，附以配套的廠房、水池建設(shè)，規(guī)模很小，建設(shè)速度快。設(shè)備運(yùn)抵現(xiàn)場后只需兩周左右的時間安裝調(diào)試工作就可完成。
(6)自動化程度高，操作運(yùn)行簡
該工藝系統(tǒng)為全自動式，整個系統(tǒng)設(shè)有完善的監(jiān)測、控制系統(tǒng)，PLC可以根據(jù)傳感器參數(shù)自動調(diào)節(jié)，適時發(fā)出報(bào)警信號，對系統(tǒng)形成保護(hù)，操作人員只需根據(jù)操作手冊查找錯誤代碼排除故障，對操作人員的經(jīng)驗(yàn)沒有過高的要求。
(7)占地面積小
兩級DTRO工藝的核心設(shè)備為集成式安裝，附屬構(gòu)筑物及設(shè)施也是一些小型構(gòu)筑物，占地面積很小。
(8)可循環(huán)使用
兩級DTRO工藝的核心組件為DTRO一體化設(shè)備，移動安裝簡便，設(shè)備整體使用壽命20年以上，一個項(xiàng)目結(jié)束后可移至其它項(xiàng)目繼續(xù)使用。
1.2工藝流程及說明
1.2.1工藝流程
1.2.2流程說明
1.2.2.1預(yù)處理
高濃度廢水由于其出廠條件，前處理流程等的不同，其組成成份復(fù)雜，存在各種鈣、鎂、鋇、硅等種難溶鹽，這些難溶無機(jī)鹽進(jìn)入反滲透系統(tǒng)后被高倍濃縮，當(dāng)其濃度超過該條件下的溶解度時將會在膜表面產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。而調(diào)節(jié)原水pH值能有效防止碳酸鹽類無機(jī)鹽的結(jié)垢，故在進(jìn)入反滲透前須對原水進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)池出水泵入反滲透系統(tǒng)的原水罐，在原水罐中通過加酸，調(diào)節(jié)pH，原水罐的出水經(jīng)原水泵加壓后再進(jìn)入石英砂過濾器，砂濾器數(shù)量按具體處理規(guī)模確定，其過濾精度為50μm。砂濾器進(jìn)、出水端都有壓力表，當(dāng)壓差超過2.5bar的時候須執(zhí)行反洗程序。砂濾器反沖洗的頻率取決于進(jìn)水的懸浮物含量，對一般的廢水來說，砂濾器反沖洗周期約100小時左右，對于SS值比較低的原水，砂濾運(yùn)行100小時后若壓差未超過2.5bar也須進(jìn)行反沖洗，以避免石英砂的過度壓實(shí)及板結(jié)現(xiàn)象，兩者以先到時間為自動激活砂濾反洗時間。砂濾水洗采用原水清洗;氣洗使用旋片壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣。
砂濾出水后進(jìn)入芯式過濾器，對于滲瀝液級系統(tǒng)，由于原水中鈣、鎂、鋇等易結(jié)垢離子和硅酸鹽含量高，經(jīng)DT膜組件高倍濃縮后這些鹽容易在濃縮液側(cè)出現(xiàn)過飽和狀態(tài)，所以根據(jù)實(shí)際水質(zhì)情況在芯式過濾器前加入一定量的阻垢劑防止硅垢及硫酸鹽結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，具體添加量由原水水質(zhì)分析情況確定，阻垢劑應(yīng)加20倍水進(jìn)行稀釋后使用。芯式過濾器為膜柱提供最后一道保護(hù)屏障，芯式過濾器的精度為10μm。同樣，芯式過濾器的數(shù)量同砂濾一樣按具體處理規(guī)模確定。
1.2.2.2兩級DTRO系統(tǒng)
膜系統(tǒng)為兩級反滲透，第一級反滲透需要從芯式過濾器后進(jìn)水，第二級反滲透處理第一級透過水。
原水儲罐的出水，由泵PK00211給反滲透設(shè)備供水，砂濾器增壓泵PK13011給原水提供壓力。砂濾器共有1個，F(xiàn)S13011。砂濾器進(jìn)、出水端都有壓力表，當(dāng)壓差超過2.5bar的時候須執(zhí)行反洗程序。砂濾器反沖洗的頻率取決于進(jìn)水的懸浮物含量。反沖洗時先用氣泵RK13811進(jìn)行氣洗，再用泵PK13011進(jìn)行沖洗，砂濾器的過濾精度為50μm。經(jīng)過砂濾器后原水直接進(jìn)入芯式過濾器，設(shè)備配有芯式過濾器2臺，其進(jìn)、出水端都有壓力表，當(dāng)壓差超過2.0bar的時候進(jìn)行更換濾芯。芯式過濾器過濾的精度為10μm為膜柱提供最后一道保護(hù)屏障。為了防止各種難溶性硫酸鹽、硅酸鹽在膜組件內(nèi)由于高倍濃縮產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象，有效延長膜使用壽命，在一級反滲透膜前需加入一定量的阻垢劑。添加量按原水中難溶鹽的濃度確定。
經(jīng)過芯式過濾器的原水直接進(jìn)入一級反滲透高壓柱塞泵。
DT膜系統(tǒng)每臺柱塞泵后邊都有一個減震器，用于吸收高壓泵產(chǎn)生的壓力脈沖，給膜柱提供平穩(wěn)的壓力。經(jīng)高壓泵后的出水進(jìn)入膜組件，膜組件采碟管式反滲透膜柱，抗污染性強(qiáng)，物料交換效果好的優(yōu)點(diǎn)，對滲瀝液的適應(yīng)性很強(qiáng)，一級DTRO膜壽可達(dá)3年以上，二級DTRO膜壽命長達(dá)5年。一級反滲透系統(tǒng)擬設(shè)兩組，為串聯(lián)連接方式，第一組反滲透的濃液進(jìn)入串聯(lián)后置的第二組，各組處理的濃液COD濃度及鹽含量依次增加。二級反滲透設(shè)一組。
第一級反滲透的減震器出水進(jìn)入第一個膜組(FM161)，第一組由高壓泵直接供水，第二組膜柱配一臺在線循環(huán)泵以產(chǎn)生足夠的流量和流速以克服膜污染;第二級反滲透不需要在線增壓泵，由于其進(jìn)水電導(dǎo)率比較低，回收率比較高，僅僅使用高壓泵就可以滿足要求。
膜柱組出水分為兩部分。第一級反滲透的透過液排向第二級反滲透的進(jìn)水端，濃縮液排入濃縮液儲存池。第二級反滲透的透過液進(jìn)入凈水儲存池，等待回用，濃縮液進(jìn)入第一級反滲透的進(jìn)水端，進(jìn)行進(jìn)一步的處理。兩級反滲透的濃縮液端各有一個壓力調(diào)節(jié)閥(VS1601和VS2601)，用于控制膜組內(nèi)的壓力，以產(chǎn)生必要的凈水回收率。
一級DTRO工藝流程示意圖
二級DTRO工藝流程示意圖
1.2.2.3清水脫氣及pH值調(diào)節(jié)
由于高濃度廢水中含有一定的溶解性氣體，而反滲透膜可以脫除溶解性的離子而不能脫除溶解性的氣體，就可能導(dǎo)致反滲透膜產(chǎn)水pH值會稍低于排放要求，經(jīng)脫氣塔脫除透過液中溶解的酸性氣體后，pH值能顯著上升，若經(jīng)脫氣塔后的清水pH值仍低于排放要求，此時系統(tǒng)將自動加少量堿回調(diào)pH值至排放要求。由于出水經(jīng)脫氣塔脫氣處理，只需加微量的堿液即能達(dá)到排放要求。
出水pH回調(diào)在清水罐中進(jìn)行，清水排放管中安裝有pH值傳感器，PLC判斷出水pH值并自動調(diào)節(jié)計(jì)量泵的頻率以調(diào)整加堿量，最終使排水pH值達(dá)到排放要求。
1.2.2.4設(shè)備的沖洗和清洗
膜組的清洗包括沖洗和化學(xué)清洗兩種。
反滲透系統(tǒng)有清洗劑A、清洗劑C、阻垢劑和清洗緩沖罐。操作人員需要定期給儲罐添加清洗劑和阻垢劑，設(shè)定清洗執(zhí)行時間，需要清洗的時候系統(tǒng)自動執(zhí)行。
系統(tǒng)沖洗：
膜組的沖洗在每次系統(tǒng)關(guān)閉時進(jìn)行，在正常開機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下需要停機(jī)時，一般都采取先沖洗后再停機(jī)模式。系統(tǒng)故障時自動停機(jī)，也執(zhí)行沖洗程序。沖洗的主要目的是防止原水中的污染物在膜片表面沉積。沖洗分為兩種，一種是用原水沖洗，一種是凈水沖洗，兩種沖洗的時間都可以在操作界面上設(shè)定，一般為2-5分鐘。