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脱硫废水高盐反渗透深度浓缩工业示范与应用研究

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成果主要完成人

周 林、陈 刚、阮 建、崔学军、李高俊、田清林、陈 耿、李天媛、秦永忠、王宗祥、熊日华、何 灿

项目概况

高盐反渗透极限浓缩技术(HSRO®)是北京低碳清洁能源研究院开发的具有自主知识产权的专利技术。HSRO®技术是一项低成本、低能耗的极限浓缩技术,该技术采用自主开发的HSRO®工艺设计和特殊HSRO®反渗透膜,突破了不断提高压力以追求更高浓缩极限的传统观念,通过采用可精确控制截留率的HSRO膜元件,以及梯级浓缩工艺技术,无需提高操作压力,就能实现浓缩极限的提升。 HSRO®膜是低碳院针对HSRO®技术开发的专属系列膜元件。采用自主开发的药剂配方对反渗透基膜在特定的工艺条件下进行处理,获得具有特定分离性能的HSRO®膜。该药剂配方可根据高盐反渗透工艺系统的需求(由原水水质和回收率需求决定)进行调整,精确的控制所制备出HSRO®膜的盐通量。HSRO®膜元件保留卷式结构,具有特殊的盐渗透系数、可控盐通量和单支膜面积大的特点。HSRO®膜相较于高压反渗透膜和碟管式反渗透膜等其他极限浓缩技术的膜产品,具有显著的成本优势,吨水膜成本较低。 目前,尚无同类技术和膜产品面世,属于行业空白。本项目建成一套处理规模16 m3/h的高盐反渗透深度浓缩工业示范装置,在不超过7 MPa的运行压力下,两级模式运行浓水含盐量达到111 g/L(约10.7%),三级模式运行浓水含盐量达到159 g/L(约14.9%),满足考核指标要求。在接入汉川电厂脱硫废水零排放处理全流程后,HSRO®工业装置可将进入蒸发器的脱硫废水流量由14.5 m3/h降至4.2 m3/h,电导率提高1.5-2.0倍,HSRO段的回收率达到70%以上。本项目的建成标志着国家能源集团内首套高盐反渗透深度浓缩工业装置的工业化应用,也标志着国内首套应用于脱硫废水处理的高盐反渗透工业装置的工业化应用,对集团自主知识产权的深度膜浓缩工艺技术落地和进一步推广奠定了基础。 高盐反渗透技术在废水零排放处理的推广应用可产生显著的经济效益。对比国内外已投产的同类单元技术,高盐反渗透技术的直接投资可以降低30%-50%。根据汉川电厂脱硫废水零排放处系统运行情况测算,处理量为16 m3/h高盐反渗透示范装置,可将二段反渗透浓水减量50%,每天可减少蒸发结晶单元处理量144吨。按照蒸发结晶吨水处理成本50元,高盐反渗透单元吨水处理成本4.5元,在连续运行情况下,每年节约的电费约为240万元。 高盐反渗透技术可强化对废水的减量处理,有效的降低零排放处理工艺的投资运行成本,为工业企业减负,降低工业过程产生的废水对生态环境的破坏,有益于推动工业企业向生态工业的转型,推动工业的健康绿色发展,符合我国可持续发展的战略方针。 高盐反渗透处理技术在传统反渗透膜的操作压力下,大幅度的提升了浓缩极限,投资和运行成本相较于竞争技术有明显的优势,具有很强的实用性和创新性,研究形成了一整套可行的方法,能够大幅提高工业废水零排放处理的安全性和经济性,具有很强的市场竞争力,对于促进行业科技进步具有重要意义。