膜處理水減壓閥應(yīng)用

                   膜處理水減壓閥應(yīng)用

                   上海申弘閥門(mén)有限公司

之前介紹 豎式安裝自力式壓力減壓閥注意事項(xiàng)，現(xiàn)在介紹膜處理水減壓閥應(yīng)用正滲透（Forward osmosis, FO）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種濃度驅(qū)動(dòng)的新型膜分離技術(shù)，它是依靠選擇性滲透膜兩側(cè)的滲透壓差為驅(qū)動(dòng)力自發(fā)實(shí)現(xiàn)水傳遞的膜分離過(guò)程，是目前世界膜分離領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。相對(duì)于壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離過(guò)程如微濾、超濾和反滲透技術(shù)，這一技術(shù)從過(guò)程本質(zhì)上講具有許多*的優(yōu)點(diǎn)，如低壓甚至無(wú)壓操作，因而能耗較低；對(duì)許多污染物幾乎*截留，分離效果好；低膜污染特征；膜過(guò)程和設(shè)備簡(jiǎn)單等。在許多領(lǐng)域，特別是在海水淡化、飲用水處理和廢水處理中表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。水處理技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在我國(guó)眾多的大型環(huán)保工程建設(shè)中，以及得到了良好的應(yīng)用。膜技術(shù)水處理工藝在水處理設(shè)備中視比較常見(jiàn)、應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)，技術(shù)成熟，工藝完善，越來(lái)越多的水處理設(shè)備開(kāi)始使用此技術(shù)。 Y110、Y416減壓穩(wěn)壓閥，已發(fā)展為第二代產(chǎn)品，主要特點(diǎn)：

1、膜處理水減壓閥應(yīng)用DN65口徑以上用活塞式。替了膜片提高壽命3倍以上；

2、 DN50口徑以下，用尼龍強(qiáng)化橡膠的平膜片代替了原來(lái)的膜片，也提高壽命3倍以上。Y42X型直接作用彈簧薄膜式減壓閥屬于直接作用式薄膜彈簧減壓閥。主要由調(diào)節(jié)彈簧、膜片、活塞、閥座、閥瓣等零件組成。利用膜片直接傳感下游壓力驅(qū)動(dòng)閥瓣，控制閥瓣開(kāi)度完成減壓穩(wěn)壓功能。
膜技術(shù)就是在水處理設(shè)備中家中特定大小膜片，根據(jù)處理水的要求制動(dòng)膜孔的大小，除污染作用的膜主要有納濾膜和反滲透膜，在水處理的過(guò)程中，水流通過(guò)膜孔，直徑大于該膜孔直徑的有機(jī)物分子就不能通過(guò)，從而現(xiàn)實(shí)有機(jī)物的分離。該技術(shù)主要在小型的水處理涉筆應(yīng)用比較廣泛，適合少量的污染水進(jìn)行處理，處理速快，效率高，我國(guó)的水處理設(shè)備在有些方面以及時(shí)非常發(fā)達(dá)，但是低耗是水處理行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，所以，我們還要不斷的改進(jìn)我們的水處理技術(shù)，提高我國(guó)水處理技術(shù)的地位。

上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥作為一種新型的技術(shù)，近年來(lái)，以美國(guó)、以色列和新加坡為代表的國(guó)家投入大量資金進(jìn)行研究，并且取得了階段性成果。而國(guó)內(nèi)的研究剛剛起步，還未見(jiàn)相關(guān)的應(yīng)用報(bào)道。雖然國(guó)內(nèi)近兩年開(kāi)始有文章介紹這一技術(shù)，但是都不夠系統(tǒng)或準(zhǔn)確。針對(duì)以上情況，本文就正滲透膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用進(jìn)展作以綜述。



1 原理與特點(diǎn)

1.1 基本原理

Lee 等(1981)[1]較早地概況總結(jié)了反滲透(RO)、正滲透(FO)和減壓滲透((Pressure Retarded Osmosis,PRO)過(guò)程的工作原理，如圖1 所示。在RO 過(guò)程中，水在外加壓力作用下從低化學(xué)勢(shì)側(cè)通過(guò)滲透膜擴(kuò)散至高化學(xué)勢(shì)側(cè)溶液中( Δπ<ΔP)，達(dá)到脫鹽目的。正滲透過(guò)程剛好相反，水在滲透壓作用下從化學(xué)勢(shì)高的一側(cè)自發(fā)擴(kuò)散到化學(xué)勢(shì)低的一側(cè)溶液。而減壓滲透可認(rèn)為是反滲透和正滲透的中間過(guò)程，水壓作用于滲透壓梯度的反方向，水的凈通量仍然是向濃縮液方向。這三個(gè)過(guò)程可以用下式來(lái)描述：Jw＝A（σΔπ-ΔP）；式中Jw—水通量；A—膜的水滲透性常數(shù)；σ—反擴(kuò)散系數(shù)；Δπ—膜兩側(cè)的滲透壓差；ΔP—膜兩側(cè)的壓力差。



1.2 技術(shù)特點(diǎn)

如上所述，正滲透不同于壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過(guò)程，它不需要額外的水力壓力作為驅(qū)動(dòng)力，而依靠汲取液與原料液的滲透壓差自發(fā)實(shí)現(xiàn)膜分離。這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要幾個(gè)必要條件：（1）可允許水通過(guò)而截留其他溶質(zhì)分子或離子的選擇性滲透膜及膜組件；（2）提供驅(qū)動(dòng)力的汲取液；（3）對(duì)稀釋后的汲取液再濃縮途徑。 本Y416X型直接作用彈簧薄膜式減壓閥在城市建筑、高層建筑的冷熱供水系統(tǒng)中，可取代常規(guī)分區(qū)水管，節(jié)省設(shè)備。也可在通常的冷熱水管網(wǎng)中，起減壓穩(wěn)壓作用。
   本產(chǎn)品調(diào)壓、穩(wěn)壓動(dòng)作平穩(wěn)，適用于水和非腐蝕性液體介質(zhì)的管路。 4活塞式減壓閥耐壓25bar，用于壓力較高場(chǎng)合的減壓，黃銅閥體，帶雙活接頭，安裝方便，在局部高壓或突然產(chǎn)生水壓的情況下，使入戶的水壓保持恒定值，保護(hù)其后的各種用水器具，并大限度的發(fā)揮節(jié)水功效。0234活塞式減壓閥安裝方便、性價(jià)比高、質(zhì)量可靠，自進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)后很快贏得各新老客戶的一致肯定。

膜技術(shù)是膜分離技術(shù)的簡(jiǎn)稱,按照分離精度的不同,壓力驅(qū)動(dòng)膜分為微濾(MF)膜、超濾(UF)膜、納濾(NF)膜和反滲透(RO)膜等等,在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越發(fā)受到各國(guó)重視,膜技術(shù)是水處理技術(shù)領(lǐng)域的重要變革。過(guò)去十年膜市場(chǎng)以每年7-8%的復(fù)合增速增長(zhǎng),2012年膜制品的銷(xiāo)售額超過(guò)120億美元。我國(guó)資源型缺水和水質(zhì)型缺水問(wèn)題日漸凸顯，節(jié)水政策出臺(tái)進(jìn)度加快，催生污廢水再生回用市場(chǎng)，帶來(lái)膜技術(shù)推廣加速。中國(guó)膜市場(chǎng)在過(guò)去十年同樣呈現(xiàn)發(fā)展活躍、市場(chǎng)增長(zhǎng)較快的特點(diǎn)。“十二五”規(guī)劃要求污水再生回用比例提升至15%，將帶動(dòng)264億的膜設(shè)備市場(chǎng)空間。

工業(yè)水處理用膜進(jìn)入更換周期，國(guó)產(chǎn)化率有望提升至30%。工業(yè)水處理是膜技術(shù)應(yīng)用較早的領(lǐng)域，國(guó)外公司一度占據(jù)壟斷地位。產(chǎn)品更換周期和本土公司產(chǎn)品成熟進(jìn)度契合。下半年政策打開(kāi)工業(yè)水處理市場(chǎng)，本土企業(yè)將憑借產(chǎn)品性價(jià)比和服務(wù)搶占市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)化率有望提升至30%。

汲取溶液是具有高滲透壓的溶液體系，由溶質(zhì)和溶劑(一般是水)組成。如果驅(qū)動(dòng)溶液中的溶質(zhì)可以通過(guò)簡(jiǎn)單、低能耗的方法分離后循環(huán)利用，那么正滲透過(guò)程就能夠形成一個(gè)封閉的循環(huán)體系。文獻(xiàn)中報(bào)道過(guò)的驅(qū)動(dòng)溶質(zhì)主要有：鹽類(lèi)如NaC1、MgC12、A12(SO4)3、NH4HCO3 等[8-10]，糖類(lèi)如葡萄糖、果糖等[11]，和氣體如SO2 等[12]。其中應(yīng)用較普遍的溶質(zhì)是NaCl，因?yàn)樗芙舛雀卟⑶移淙芤汉苋菀淄ㄟ^(guò)RO 過(guò)程再濃縮。值得一提的是，McCutcheon 等[10]采用NH4HCO3 為溶質(zhì)，通過(guò)簡(jiǎn)單熱揮發(fā)冷凝的方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品水的分離和溶質(zhì)的循環(huán)利用。

正滲透膜技術(shù)是相對(duì)于反滲透技術(shù)而提出來(lái)的，與反滲透技術(shù)相比較，正滲透技術(shù)具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)：*的驅(qū)動(dòng)液體系，不需要外界的壓力推動(dòng)分離過(guò)程，能耗低；材料本身親水，沒(méi)有外加壓力推動(dòng)，可以有效防止膜污染；在脫鹽過(guò)程中，回收率高，沒(méi)有濃鹽水的排放，實(shí)現(xiàn)*，是環(huán)境友好型技術(shù)。發(fā)展到現(xiàn)在，正滲透技術(shù)已不僅于海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍已經(jīng)拓展至水凈化、廢水處理及食品醫(yī)藥等領(lǐng)域。本文主要探討在水處理中的應(yīng)用進(jìn)展。



2 在海水淡化中的應(yīng)用

利用海水淡化技術(shù)從海水中制取飲用水已成為人們?nèi)〉玫囊环N重要手段。目前，世界上裝機(jī)應(yīng)用的海水淡化方法主要有反滲透(RO)、多級(jí)閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)和壓汽蒸餾(VC)等。RO 和MSF 方法是目前海水淡化的主導(dǎo)技術(shù)。盡管20 世紀(jì)六七十年代就有采用正滲透技術(shù)進(jìn)行海水淡化的探索，并有相關(guān)問(wèn)世[8, 12]。但遺憾的是，其中大部分技術(shù)不夠成熟，可行性不強(qiáng)。正滲透方法在學(xué)術(shù)和工業(yè)界都無(wú)法與反滲透技術(shù)相提并論。

近年來(lái)，能源和環(huán)境危機(jī)將正滲透推向舞臺(tái)，相關(guān)的研究報(bào)道日漸增多。表1 總結(jié)了文獻(xiàn)可查的大部分應(yīng)用。

表1 正滲透在海水淡化中的應(yīng)用水處理設(shè)備的技術(shù)一般的就是通過(guò)物理化學(xué)性的手段，這種技術(shù)手段就是對(duì)一些污水進(jìn)行處理，去除污水中的一些有毒有害物質(zhì)。
水處理技術(shù)的特點(diǎn)就是：
1.利用這種技術(shù)一般廢水處理需要半小時(shí)至數(shù)小時(shí)的時(shí)間所以反應(yīng)速率比較快。
2.對(duì)一些難以降解的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行降解效果好
3.使用時(shí)間長(zhǎng)，工藝比較簡(jiǎn)單，操作起來(lái)也比較方便。
4.這種廢水除去一些離子化合物，就會(huì)減少對(duì)水的二次污染
5.這種技術(shù)除磷效果也比較好，還可以還原重金屬。  



4 在廢水處理中的應(yīng)用

4.1 工業(yè)廢水濃縮

早關(guān)于應(yīng)用正滲透技術(shù)處理工業(yè)廢水的可行性研究報(bào)道發(fā)表于1974 年[26]和1977 年[27]，其目的是使用這種低能耗的過(guò)程處理微重金屬污染的工業(yè)廢水。他們采用序批式系統(tǒng)，以商業(yè)化的醋酸纖維RO膜為膜單元，以合成海水為汲取液，來(lái)濃縮含低濃度銅或鉻離子的水，具有一定的可行性。但由于膜通量非常低（0~4.5L/(m2·h)），鹽的截留率也不太理想，沒(méi)有開(kāi)展進(jìn)一步的研究。

4.2 垃圾滲濾液濃縮

垃圾滲濾液主要來(lái)源于垃圾填埋場(chǎng)降水和垃圾本身的內(nèi)含水，是一種成分復(fù)雜的高濃度的有機(jī)廢水，若不加以處理而直接排入環(huán)境，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。主要的污染物質(zhì)分4 種類(lèi)型：有機(jī)物、溶解性重金屬離子、有機(jī)和無(wú)機(jī)氮類(lèi)化合物、以及溶解性固體物質(zhì)（TDS）。垃圾滲濾液毒性強(qiáng)、可生化性差，因此生物處理效率不高，而其他的處理方法一般對(duì)TDS去除率不高。

4.3 污泥消化液濃縮

廢水生物處理廠產(chǎn)生大量的剩余污泥，一般采用厭氧消化來(lái)處理剩余污泥，產(chǎn)生的污泥消化液具有氮、磷、重金屬和有機(jī)污染物高，色度和固體含量高的特點(diǎn)，需要濃縮和進(jìn)一步的處理。采用FO 系統(tǒng)處理這類(lèi)廢水目前已有報(bào)道。Holloway 等[29]設(shè)計(jì)了FO 和RO組合系統(tǒng)處理污泥消化液。采用如下流程：污泥消化液先經(jīng)過(guò)150 目格柵預(yù)處理，再經(jīng)過(guò)采用三醋酸纖維FO 膜，以NaCl 為汲取液的FO 系統(tǒng)，后稀釋的汲取液通過(guò)RO 系統(tǒng)獲得出水。由于系統(tǒng)很高的污泥濃度，在運(yùn)行過(guò)程中，膜通量明顯下降，需要進(jìn)行膜清洗恢復(fù)膜通量。系統(tǒng)對(duì)磷酸鹽、氨氮和凱氏氮的截留率分別為99%、87%和92%，幾乎*截留色度和惡臭物質(zhì)，濃縮干化的污泥消化液可用作肥料。進(jìn)水端加裝一個(gè)減壓閥解決水壓過(guò)高和水錘造成水管發(fā)生爆管現(xiàn)象 水壓過(guò)高和水錘現(xiàn)象是家用熱水器 凈水器 水管等發(fā)生爆管、漏水的主要原因。所以很有必要在進(jìn)水端加裝一個(gè)減壓閥，使水壓恒定。這樣就不用擔(dān)心水壓過(guò)高和水錘現(xiàn)象對(duì)家庭用水設(shè)備的破壞，也不必要因漏水造成其他經(jīng)濟(jì)損失。
本減壓閥是全黃銅材料，采用活塞式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，更加耐用，環(huán)境適用性更強(qiáng)，做工精細(xì)，質(zhì)量可靠，經(jīng)久耐用。不需旁通管，配管極其簡(jiǎn)單，能節(jié)省大量空間和配管成本?？梢匝b在任何自來(lái)水用設(shè)備前面。閥身標(biāo)有進(jìn)水方向；大承壓1.6MPA，頂蓋內(nèi)有壓力調(diào)節(jié)旋鈕（內(nèi)六角），可以根據(jù)自己需要調(diào)節(jié)不同0.1~0.6MPA的壓力.可滿足多種減壓要求，特別適用于支管減壓系統(tǒng)。減壓穩(wěn)壓閥是一種隔膜型或活塞型的壓力調(diào)節(jié)閥。該閥門(mén)屬于可調(diào)節(jié)型減壓閥，閥后的壓力可在投入使用前根據(jù)需要調(diào)節(jié)，投入使用后閥后壓力始終減至并穩(wěn)定在設(shè)定直，不因閥前壓力、流程的波動(dòng)而改變。閥門(mén)選材（隔膜為尼龍強(qiáng)化像膠膜片），性能可靠，使用壽命長(zhǎng)。



4.4 正滲透膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器（MBR）是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)活性污泥法相比，具有出水水質(zhì)好、設(shè)備占地面積小、活性污泥濃度高、剩余污泥產(chǎn)率低和便于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是有前途的廢水處理新技術(shù)之一。傳統(tǒng)MBR 系統(tǒng)采用的膜均為壓力驅(qū)動(dòng)型膜如超濾、微濾膜，目前制約MBR技術(shù)廣泛應(yīng)用的瓶頸是膜污染問(wèn)題。

正滲透由于過(guò)程本身具有低壓、低能耗和低污染的特點(diǎn)，從理論上講適合于作為膜生物反應(yīng)器中的膜過(guò)程。這方面的探索目前剛起步，文獻(xiàn)可查的只有2處報(bào)道。Achilli 等[30]等發(fā)展了如圖5 所示的一套正滲透膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)處理高濃度人工配水，對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除率分別為99%和98%。運(yùn)行過(guò)程中，膜通量較高，膜污染較輕并可通過(guò)對(duì)膜面反沖洗進(jìn)行有效控制。Cornelissen 等[31]發(fā)展了類(lèi)似的系統(tǒng)并著重研究膜污染過(guò)程，發(fā)現(xiàn)可逆的和不可逆的膜污染均沒(méi)有明顯發(fā)生。這些研究表明，正滲透膜生物反應(yīng)器可作為傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器的替代技術(shù)，具有顯著優(yōu)勢(shì)和廣泛應(yīng)用前景。



5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，正滲透膜過(guò)程，相對(duì)于壓力驅(qū)動(dòng)的膜過(guò)程，具有低壓操作、低能耗和低污染的顯著優(yōu)勢(shì)，在水處理領(lǐng)域已得到了一定的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)目前還未見(jiàn)相關(guān)的應(yīng)用報(bào)道，主要的進(jìn)展是由高從階。但要大范圍推廣應(yīng)用正滲透技術(shù)，特別是在我國(guó)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，目前仍存在許多難題有待研究。主要有：

1. 品名、型號(hào)規(guī)格、數(shù)量、價(jià)格.     

序號(hào)	品  名	型 號(hào) 及 規(guī) 格	單位	數(shù)量	單　價(jià) （元）	金 額 （元）	閥體材質(zhì)及其它
1	減壓閥	水用減壓閥 Y42F-64R DN20 進(jìn)口壓力6.0MPA, 出口壓力1.5MPA	臺(tái)	1			2205雙相合金鋼，介質(zhì)海水
2	球閥	法蘭球閥 Q41F-64R DN20	臺(tái)	2			2205雙相合金鋼，介質(zhì)海水
3	法蘭	法蘭   PN64R DN20	片	4			2205雙相合金鋼，介質(zhì)海水

（1）現(xiàn)有的正滲透膜性能較差，品種。

（2）缺少經(jīng)濟(jì)的汲取液體系和汲取液再濃縮途徑。

（3）缺乏經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：Y42X-600LB美標(biāo)彈簧薄膜式減壓閥