碟管式反渗透DTRO工艺简介

水处理新视野中国海水淡化与水再利用学会

有关DTRO工艺的简短总结，大家一起来学习吧！

一、碟管式膜组件

DT膜技术即碟管式膜技术，分为DTRO（碟管式反渗透）和DTNF（碟管式纳滤）两大类，是一种专利型膜分离设备。它的膜组件构造与传统的卷式膜截然不同。

1、原液流道

碟管式膜组件具有专利的流道设计形式，采用开放式流道，料液通过入口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流到组件的另一端，在另一端法兰处，料液通过8个通道进入导流盘中，被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜，然后180°逆转到另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下个导流盘，从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双”S”形路线，浓缩液最后从进料端法兰处流出。

DT组件两导流盘之间的距离为4mm，导流盘表面有一定方式排列的凸点。这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于处理高浑浊度和高含砂系数的废水，适应更恶劣的进水条件。

2、透过液流道

过滤膜片由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架，使通过膜片的净水可以快速流向出口。这三层环状材料的外环用超声波技术焊接，内环开口，为净水出口。

渗透液在膜片中间沿丝状支架流到中心拉杆外围的透过液通道，导流盘上的O型密封圈防止原水进入透过液通道；透过液从膜片到中心的距离非常短，且对于组件内所有的过滤膜片均相等。

二、两级DTRO工艺

两级DTRO工艺是基于碟管式反渗透膜的工艺运用，其核心技术在于碟管式反渗透膜的独特结构形式，使得反渗透膜直接处理高浓度废水成为可能，是一种稳定可靠的处理技术，具备投资省、自控程度高、操作维护简便、运行费用低以及稳定持续满足排放要求的特点，具体如下：

（1）流程简洁紧凑，设备成套装置标准化。如两级DTRO成套装置图，该成套装置中集成了用于预处理的砂滤系统、保安过滤器，用于反渗透的膜组件、高压泵、循环泵，用于系统清洗的清洗水箱以及用于设备供电及控制的MCC柜和PLC柜等。

此外，用于原水加酸调节，出水碱回调等原水罐、泵阀等也是标准化成套设备，均在工厂完成加工、安装及调试；运达现场吊装就位后即可调试，投入运行周期短。

（2）工艺稳定性强、维护简单、能耗低。由于影响膜系统截留率的因素较少，所以系统出水水质很稳定，不受可生化性、氮比等因素的影响；工艺中采用的DT膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开DT组件可以轻松检查维护任何一片过滤膜片及其它部件，维修简单，当零部件数量不够时，组件允许少装一些膜片及导流盘而不影响DT膜组件的使用。

DT膜组件有效避免膜的结垢，膜污染减轻，使反渗透膜的寿命延长。DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命。实践工程表明，在渗沥液原液处理中，—级DT膜片寿命可长达3年，甚至更长，接在其它处理设施后（比如MBR）寿命长达5年以上，这对一般的反渗透处理系统来说是无法达到的。

在该工艺中不需要实现污染物质的最终去除，仅为分离作用，因此，运行能耗大大降低；DT组件内部任何单个部件均允许单独更换。过滤部分由多个过滤膜片及导流盘装配而成，当过滤膜片需更换时可进行单个更换，对于过滤性能好的膜片仍可继续使用，这最大程序减少了换膜成本。

（3）出水水质好，反渗透膜对各项污染物都具有极高的去除率，出水水质好，目前的主要运用为单级（串联至生化出水后）及两级DTRO，完全可以满足各类回用或排放标准。

（4）运行灵活，DTRO系统作为一套物理分离设备，操作十分灵活，可以连续运行，也可间歇运行，还可以调整系统的串并联方式，来适应水质水量的要求。

（5）建设周期短，调试、启动迅速，两级DTRO工艺的核心组件均在工厂组装完毕，附以配套的厂房、水池建设，规模很小，建设速度快。设备运抵现场后只需两周左右的时间安装调试工作就可完成。

（6）自动化程度高，操作运行简单，该工艺系统为全自动式，整个系统设有完善的监测、控制系统，PLC可以根据传感器参数自动调节，适时发出报警信号，对系统形成保护，操作人员只需根据操作手册查找错误代码排除故障，对操作人员的经验没有过高的要求。

（7）占地面积小，两级DTRO工艺的核心设备为集成式安装，附属构筑物及设施也是一些小型构筑物，占地面积很小。

（8）可循环使用，两级DTRO工艺的核心组件为DTRO一体化设备，移动安装简便，设备整体使用寿命20年以上，一个项目结束后可移至其它项目继续使用。

三、工艺流程及说明

1、工艺流程

2、流程说明

（1）预处理

高浓度废水由于其出厂条件、前处理流程等的不同，其组成成份复杂，存在各种钙、镁、钡、硅等种难溶盐，这些难溶无机盐进入反渗透系统后被高倍浓缩，当其浓度超过该条件下的溶解度时将会在膜表面产生结垢现象，而调节原水能有效防止碳酸盐类无机盐的结垢，故在进入反渗透前须对原水进行pH值调节。

调节池出水泵入反渗透系统的原水罐，在原水罐中通过加酸，调节pH，原水罐的出水经原水泵加压后再进入石英砂过滤器，砂滤器数量按具体处理规模确定，其过滤精度为50μm。砂滤器进、出水端都有压力表，当压差超过25bar的时候须执行反洗程序。砂滤器反冲洗的频率取决于进水的悬浮物含量，对一般的废水来说，砂滤器反冲洗周期约100小时左右，对于SS值比较低的原水，砂滤运行100小时后若压差未超过25ba也须进行反冲洗，以避免石英砂的过度压实及板结现象，两者以先到时间为自动激活砂滤反洗时间。砂滤水洗采用原水清洗；气洗使用旋片压缩机产生的压缩空气。

砂滤出水后进入芯式过滤器，对于渗沥液处理系统，由于原水中钙、镁、钡等易结垢离子和硅酸盐含量高，经DT膜组件高倍浓缩后，这些盐容易在浓缩液侧出现过饱和状态，所以根据实际水质情况在芯式过滤器前加入一定量的阻垢剂防止硅垢及硫酸盐结垢现象的发生，具体添加量由原水水质分析情况确定，阻垢剂应加20倍水进行稀释后使用。芯式过滤器为膜柱提供最后一道保护屏障，芯式过滤器的精度为10μm。同样，芯式过滤器的数量同砂滤一样，按具体处理规模确定。

（2）两级DTRO系统工艺流程

该系统为两级反渗透，第一级反渗透需要从芯式过滤器后进水，第二级反渗透处理第一级透过水。

原水储罐的出水由泵给反渗透设备供水，砂滤器增压泵给原水提供压力。砂滤器共有1个，砂滤器进、出水端都有压力表，当压差超过25bar的时候须执行反洗程序。

砂滤器反冲洗的频率取决于进水的悬浮物含量。反冲洗时先用气泵进行气洗，再用泵进行冲洗，砂滤器的过滤精度为50μm。经过砂滤器后原水直接进入芯式过滤器，设备配有芯式过滤器2台，其进、出水端都有压力表，当压差超过20bar的时候进行更换滤芯。芯式过滤器过滤的精度为10μm，为膜柱提供最后一道保护屏障。

为了防止各种难溶性硫酸盐、硅酸盐在膜组件内由于高倍浓缩产生结垢现象，有效延长膜使用寿命，在一级反渗透膜前需加入一定量的阻垢剂。添加量按原水中难溶盐的浓度确定。

经过芯式过滤器的原水直接进入一级反渗透高压柱塞泵，DT膜系统每台柱塞泵后边都有一个减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给膜柱提供平稳的压力。经高压泵后的出水进入膜组件，膜组件采碟管式反渗透膜柱，抗污染性强，物料交换效果好的优点，对渗沥液的适应性很强，一级DTRO膜寿可达3年以上，二级DTRO膜寿命长达5年。一级反渗透系统拟设两组，为串联连接方式，第一组反渗透的浓液进入串联后置的第二组，各组处理的浓液COD浓度及盐含量依次增加。二级反渗透设一组。

第一级反渗透的减震器出水进入第一个膜组，第一组由高压泵直接供水，第二组膜柱配一台在线循环泵以产生足够的流量和流速以克服膜污染；第二级反渗透不需要在线增压泵，由于其进水电导率比较低，回收率比较高，仅仅使用高压泵就可以满足要求。

膜柱组出水分为两部分。第一级反渗透的透过液排向第二级反渗透的进水端，浓缩液排入浓缩液储存池。第二级反渗透的透过液进人净水储存池，等待回用，浓缩液进入第一级反渗透的进水端，进行进一步的处理。两级反渗透的浓缩液端各有一个压力调节阀，用于控制膜组内的压力，以产生必要的净水回收率。

（3）清水脱气及pH值调节

由于高浓度废水中含有一定的溶解性气体，而反渗透膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体就可能导致反渗透膜产水pH值会稍低于排放要求。经脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，pH值能显著上升，若经脱气塔后的清水pH值仍低于排放要求，此时系统将自动加少量碱回调pH值至排放要求，由于出水经脱气塔脱气处理，只需加微量的碱液即能达到排放要求。

出水pH回调在清水罐中进行，清水排放管中安装有pH值传感器，PLC判断出水pH值并自动调节计量泵的频率以调整加碱量，最终使排水pH值达到排放要求。

（4）设备的冲洗和清洗

膜组的清洗包括冲洗和化学清洗两种。

反渗透系统有清洗剂A、清洗剂B、阻垢剂和清洗缓冲罐。操作人员需要定期给储罐添加清洗剂和阻垢剂，设定清洗执行时间，需要清洗的时候系统自动执行系统冲洗：

膜组的冲洗在每次系统关闭时进行，在正常开机运行状态下需要停机时，一般都采取先冲洗后再停机模式。系统故障时自动停机，也执行冲洗程序。冲洗的主要目的是防止原水中的污染物在膜片表面沉积。冲洗分为两种：一种是用原水冲洗，一种是净水冲洗，两种冲洗的时间都可以在操作界面上设定，一般为2-5分钟。

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