• 膜分離技術市場前景如何

      發布時間:2018-07-02

        近幾十年來,技術在能源、電子、石油、化工、醫藥衛生、重工、輕工、食品、飲料行業和人民日常生活及環保等領域均獲得廣泛的應用。社會的需求促使膜技術發展迅速,使膜技術不斷創新、進步、完善,成為集成過程中的關鍵。

        在我國回用將進入大規模應用階段,石油化工、氯堿化工、造紙、鋼鐵、電力等行業相繼建立了示范工程,并進行行業推廣,工程規模已從日處理量百噸級跨入到萬噸級。

        目前,在氯堿化工、農藥化工、醫藥化工方面的產品分離精制/原料中間體的純化得到了廣泛的應用,如淡鹽水精制、草甘膦母液的回收、抗生素的分離提純等,在提高分離效率的同時,大大降低了能耗。在國家大力提倡節能減排的形勢下,大力發展膜分離技術對于化工行業、乃至各行各業的節能減排工作均具有重要而深遠的意義。

        膜分離技術“主打”石油化工節能減排

        一般而言,技術在石油廢水處理中的應用比較廣泛。

        采用南京化工大學膜科學技術研究所生產的0.2μm和0.8μm陶瓷膜進行陸上和海上采油平臺的采出水處理研究,經過適當的預處理后取得了較好的效果。懸浮物含量由73~290mg/L降至1mg/L以下,油含水量由8~583mg/L降至5mg/L以下。針對膜處理中最為關鍵的清洗問題,設計了脈沖及預處理工藝,有效地延長了過濾周期。同時根據油田采出水對膜面的污染特征,確定了B、C兩種清洗劑交替使用的清洗方案。并驗證了所采用的預處理工藝、清洗工藝、脈沖工藝的可重復性和穩定性,為工業性放大試驗奠定了技術基礎。

        研究結果表明,絮凝處理可明顯降低水相的石油類濃度和COD,將絮凝處理與0.2μm氧化鋯膜過濾處理相結合,滲透液的石油類濃度和COD可達到國家排放標準。以絮凝處理后出水的石油類濃度為基準,確定了合適的絮凝劑為3530S,并通過正交試驗確定了合適的絮凝處理工藝條件,即絮凝劑70mg/L,溫度為40℃,攪拌90min,靜置時間為1.5h。絮凝處理能減輕膜污染,增大膜的滲透通量。考察了操作壓力和錯流速率對滲透液質量和膜滲透通量的影響,確定了合適的操作條件。

        然而,油田含油污水量大約占油田總污水量的1/3,且成分復雜,用超濾技術處理油田含油廢水,既可以避免對環境和水體產生污染,又可以提供高質量的油田回注用水。用超濾膜對油田采油預處理過的廢水進行再處理,試驗研究證明,經過超濾膜處理的廢水,膜對油的截留率為97.7%以上,水質指標可達到低壓滲透油田的注水站的回注水標準。

        用外壓管式聚砜超濾膜裝置現場處理采油污水,在研究了操作壓力、膜面流速等操作條件對超濾膜通量的影響及膜污染的清洗方法,在適宜的操作條件下,膜通量為80~490L/m2h,所處理過的污水達到了低滲透油田注水標準。采用分步清洗的方法能有效地清除膜面污物,為進一步工業試驗裝置的放大提供了基礎數據。

        根據該石化廠具體情況設計專為廢水處理和反滲透預處理所使用的超濾設備,并采用改性的PVC材質,耐污染、抗氧化。反滲透選用的是LFC1抗污染膜,經過超濾處理的污水,保證出水濁度小于1.0NTU、SDI值小于3。降低濁度后,完全能夠滿足下游反滲透的進水要求,并最終實現整個回用水系統的可靠運行。

        利用中空纖維超濾膜器對大慶油田注水站的回注水進行試驗,開發的膜組件在通量上比常規的中空纖維組件大了1~4倍,在0.08MPa的壓差下,其穩定通量達到最大,采用自配的清洗液清洗后,通量恢復達95%以上。

        采用中空纖維超濾膜對油田含油廢水進處理,研究結果表明總懸浮固體質量濃度由6.69mg/L下降至0.56mg/L,油田質量濃度由127.09mg/L下降為0.5mg/L,膜分離技術是對含油廢水進行深度處理的可行而有效的方法之一。

        采用美國Abcor公司的管式超濾器對合成膠乳廢水進行了處理試驗研究,試驗結果表明用超濾法處理膠乳廢水污染物去除率可達80%以上,為生化處理創造了良好的條件。

        采用無機超濾膜對植物油廠廢水進行過濾處理,結果表明無機膜對廢水中油的截留率高達99.5%;采用無機膜處理植物油廠廢水,取得了油截留率99.7%的效果。

        遼河油田采用MBR-曝氣生物濾池(BAF)工藝處理采油污水,該方法可有效去除采油污水中污染物質、油、BOD5、氨氮等,去除率達到90%以上,出水清澈透明、無異味,可實現采油污水的達標外排,無需投加化學藥劑。為了保證MBR出水水質的穩定性,可在MBR中投放粉未活性炭用來提高MBR對低濃度污染物的去除效果,還可有效地降低膜的污染。

        “試水”氯堿化工節能減排

        隨著近幾年我國氯堿行業的迅猛發展,如何治理和回收利用氯堿生產過程中產生大量廢水,成為企業所關注的重要課題。

        在氯堿行業中的除硝工藝分為化學除硝和膜法除硝兩種。化學除硝工藝在硫酸根較少的環境中采用鈣法除硝工藝、在硫酸根較多的環境中使用鋇法除硝,根據原鹽質量要求若采用化學除硝則必須采用鋇法除硝,該工藝一次性投資小,20萬t/a規模投資約為80萬元,但運行費用大,年消耗氯化鋇量為4400t,年費用約968萬元。同時氯化鋇在使用的過程中會產生二次污染,且細小的硫酸鋇難以沉降,同時由于氯化鋇不能完全轉化可能帶入精鹽水中損傷離子膜,影響離子膜的使用壽命。膜法除硝工藝分為凱膜除硝和戈爾膜除硝,這種工藝對鹽水除硝效果好,不存在環境污染的問題。

        傳統的一次鹽水硫酸根去除工藝采用的是鋇法,因為環保原因和氯化鋇本身的毒性及價格方面的原因,目前可采用膜法脫硝來替代該工藝(CIM工藝)。據測算在一次性投資方面,CIM法的投資將會比鋇法超出約400萬元,在后續的運行費用方面,每年可節約200萬元,再加上其他運行費用,多投資的400萬元可在1~2年內回收。

        作為PVC合成的主要工藝,懸浮法PVC生產過程中所使用的去離子水在聚合反應完成后,經過離心分離工序作為離心母液廢水排出,成為整個生產廢水中的主要來源。由于其中鈣鎂離子含量很低,因此離心母液又是受污染的軟水。近年來,不少單位在離心母液的處理回用方面進行了研究和開發,推出了一些處理工藝,并相繼進行了產業化應用。

        近年來,中水回用和廢水資源化成為各行各業節能減排工作中的重點。在中水回用和廢水資源化的各項工藝技術中,在純水制備和海水淡化基礎上發展起來的廢水回用膜集成技術無疑成為最熱門的應用技術。在各項大中型的廢水、中水回用工程中,只要涉及高品質深度回用的項目,均使用了超濾和反滲透的雙膜組合工藝作為核心工藝,同時配套了其他物化或生化技術來保障雙膜工藝的運行。

        目前分離技術的研究應用重點主要是合理選擇膜種類和處理工藝參數的選擇和確定;對膜進行表面改性,以減少膜污染;探索合適的清理周期用合適的清理劑以及清理工藝;同時開發新工藝,研制高通、抗污染的新型膜材料。成功解決了以上問題,膜分離技術在化工及其行業的節能減排方面的應用將會越來越廣泛。

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