BW30-400/34i膜元件

    提高RO系统标准化产水量并降低压降，从而降低系统整体运行成本


项目信息

地点：

   美国中西电厂（Midwest Utility）

目的：

   评估 34 mil 流道宽度的膜元件（Midwest Utility）

投运时间：

   2005 年 4 月以来（Midwest Utility）

比较性能：

   34mil 流道宽度的元件（Midwest Utility）

  ● 提高系统标准化产水流量

  ● 降低系统压降

  ● 降低化学清洗(CIP)次数

  ● 降低系统运行成本

美国中西发电厂安装了采用 34mil 流道宽度的FilmTecTM BW30-400/34i 元件不仅提高了RO系统标准化产水量，而且还降低了系统压降，从而有助于降低其整体运行成本。同时iLECTM 端面自锁连接技术避免了相邻膜元件之间使用中心连接管（其两端密封圈为滑动密封方式）。


项目介绍

美国中西电厂旨在为爱荷华州锡达拉皮兹市（Cedar Rapids） 的工业、商业和家庭供电供暖。反渗透 (RO) 的原水来自该市的地表水。尽管 2001 年安装的 FilmTecTM BW30-400 元件运行良好，但是随着地表水的污染愈加严重，逐渐对 RO系统的正常运行造成了障碍。在 2005 年的工厂改造计划评估了两项新的改善技术：34 mil给水流道和 iLECTM 端面自锁连接技术。2005 年 4月，中西电厂在一套 RO装置上安装了采用 iLEC 端面自锁连接技术和 34mil 给水流道宽度 FilmTecTM BW30-400/34i膜元件，并与安装于相邻 RO装置上的一套新更换的采用了 28mil 给水流道宽度 FilmTecTM BW30-400 标准元件进行了性能对比。

34mil给水流道的优势

给水流道宽度旨在为 RO膜元件进水提供一个区域，让进水从进水口流到元件的浓水端。此外，它还能促进膜表面湍流的形成，避免结垢和浓差极化。并且在实际使用中发现到，较宽的给水流道宽度能够实现较大的湍流度和更高效的膜清洗恢复性。此外，34mil 给水流道宽度所提供的流体动力学和较大的湍流度能够更高效地防止污染物吸附于膜表面。FilmTecTM BW30-400/34i 膜元件采用了与 FilmTecTM BW30-365 相同的 34mil 流道宽度。

iLECTM 端面自锁连接技术的优势

iLECTM 技术可避免相邻膜元件之间使用多个中心连接管（其两端密封圈为滑动密封方式），从而减少了O形密封圈密封面的数目。这不仅降低了产水压降，而且还实现了产水管高度完整的真空密封，避免浓水泄露到产水管中，这样在整个元件生命周期中无需润滑或其它维护措施。

采用 iLEC端面自锁连接技术的膜元件与采用标准中心管连接方式的膜元件安装操作类似，在数分钟内便可安装完毕。据客户表示，在膜壳中安装采用 iLEC 技术的元件比安装传统元件所 需时间可缩短近 30%。

工厂设计

工厂的原水取自爱荷华州锡达拉皮兹市的地表水。该原水中的总溶解固体 (TDS)约为 220mg/L。 RO 系统的预处理包括多介质过滤、5-μm 筒式过滤器过滤，以及投加亚硫酸氢钠和阻垢剂。

RO 系统包括有三个 RO 装置。每套RO装置的设计产水量为 400gpm (91m3/h)，回收率为 80%。每套 RO 装置均为两段式设计，第一段与第二段为 11:5 排列，6芯装压力容器。其中的两套 RO 装 置分别安装了FilmTecTM BW30-400 膜元件（RO B）；另外一套 RO 装置安装FilmTecTM BW30-400/34i 膜元件 (RO A)。RO 系统产水用于锅炉补给水和生产蒸汽。

工厂性能

工厂完成改造后于 2005 年 4 月开始运行。34mil 给水流道膜元件的采用带来了一系列性能提高。 34mil 流道宽度的元件所产生的压降约为 28mil 给水流道膜元件所产生压降的 30% 至 60%（见下页 图 1）。此外，产水流速（见图 2）大约提高了5%，同时透盐率（见图 3）也略有下降。与采用 28mil 给水流道膜元件的装置相比，采用 34mil 给水流道膜元件的RO装置的化学清洗（CIP）频率 更低。就给水压力下降而言，与采用标准 BW30-400 元件的RO装置相比，在三年运行周期内采用 BW30-400/34i膜元件的RO装置中每个元件的运行成本估计将降低 100 美元以上。

考虑到安全和操作的原因，客户倾向于尽量避免酸的投加。2005 年 8 月，与杜邦水处理业务部技术人员探讨后，客户决定停止RO系统前加酸工艺并提高了阻垢剂添加量。因此膜元件可运行在 pH 值为 8.1 的状态下，与原 pH值为 6.4 （采用加酸工艺 pH值）的状态相比，RO系统透盐率降低了 50 %以上，从而可生产出更高纯度的水。图 3 显示了进水 pH 值对透盐率的影响。

总结

通过两年的运行，与使用 28mil 给水流道（FilmTecTM BW30-400）的膜元件相比，采用 iLECTM 技术 和 34mil 给水流道FilmTecTM BW30-400/34i 膜元件所需化学清洗频率更低，并且降低了约 30% 至 60% 的压降。在维持略高脱盐率的同时标准化产水流量提高了 5%。此外，取消RO进水加酸工艺从一定程度上改进了 RO 系统的脱盐率。以上取得的种种优势使在下游的离子交换混合床的运行中降低了对化学品的消耗，从而降低了运行成本。仅就RO装置给水压力下降而言，在三年运行周期中每个元件的运行成本可降低 100 美元以上，并可根据数据估算出节约的总运行成本。