膜處理水減壓閥應用

                   膜處理水減壓閥應用

                   上海申弘閥門有限公司

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

1、膜處理水減壓閥應用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，用尼龍強化橡膠的平膜片代替了原來的膜片，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動閥瓣，控制閥瓣開度完成減壓穩(wěn)壓功能。
膜技術就是在水處理設備中家中特定大小膜片，根據(jù)處理水的要求制動膜孔的大小，除污染作用的膜主要有納濾膜和反滲透膜，在水處理的過程中，水流通過膜孔，直徑大于該膜孔直徑的有機物分子就不能通過，從而現(xiàn)實有機物的分離。該技術主要在小型的水處理涉筆應用比較廣泛，適合少量的污染水進行處理，處理速快，效率高，我國的水處理設備在有些方面以及時非常發(fā)達，但是低耗是水處理行業(yè)發(fā)展的目標，所以，我們還要不斷的改進我們的水處理技術，提高我國水處理技術的地位。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：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，近年來，以美國、以色列和新加坡為代表的國家投入大量資金進行研究，并且取得了階段性成果。而國內(nèi)的研究剛剛起步，還未見相關的應用報道。雖然國內(nèi)近兩年開始有文章介紹這一技術，但是都不夠系統(tǒng)或準確。針對以上情況，本文就正滲透膜技術在水處理中的應用進展作以綜述。



1 原理與特點

1.1 基本原理

Lee 等(1981)[1]較早地概況總結了反滲透(RO)、正滲透(FO)和減壓滲透((Pressure Retarded Osmosis,PRO)過程的工作原理，如圖1 所示。在RO 過程中，水在外加壓力作用下從低化學勢側通過滲透膜擴散至高化學勢側溶液中( Δπ<ΔP)，達到脫鹽目的。正滲透過程剛好相反，水在滲透壓作用下從化學勢高的一側自發(fā)擴散到化學勢低的一側溶液。而減壓滲透可認為是反滲透和正滲透的中間過程，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。這三個過程可以用下式來描述：Jw＝A（σΔπ-ΔP）；式中Jw—水通量；A—膜的水滲透性常數(shù)；σ—反擴散系數(shù)；Δπ—膜兩側的滲透壓差；ΔP—膜兩側的壓力差。



1.2 技術特點

如上所述，正滲透不同于壓力驅動膜分離過程，它不需要額外的水力壓力作為驅動力，而依靠汲取液與原料液的滲透壓差自發(fā)實現(xiàn)膜分離。這一過程的實現(xiàn)需要幾個必要條件：（1）可允許水通過而截留其他溶質(zhì)分子或離子的選擇性滲透膜及膜組件；（2）提供驅動力的汲取液；（3）對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、性價比高、質(zhì)量可靠，自進入中國市場后很快贏得各新老客戶的一致肯定。

膜技術是膜分離技術的簡稱,按照分離精度的不同,壓力驅動膜分為微濾(MF)膜、超濾(UF)膜、納濾(NF)膜和反滲透(RO)膜等等,在水處理領域的應用越發(fā)受到各國重視,膜技術是水處理技術領域的重要變革。過去十年膜市場以每年7-8%的復合增速增長,2012年膜制品的銷售額超過120億美元。我國資源型缺水和水質(zhì)型缺水問題日漸凸顯，節(jié)水政策出臺進度加快，催生污廢水再生回用市場，帶來膜技術推廣加速。中國膜市場在過去十年同樣呈現(xiàn)發(fā)展活躍、市場增長較快的特點。“十二五”規(guī)劃要求污水再生回用比例提升至15%，將帶動264億的膜設備市場空間。

工業(yè)水處理用膜進入更換周期，國產(chǎn)化率有望提升至30%。工業(yè)水處理是膜技術應用較早的領域，國外公司一度占據(jù)壟斷地位。產(chǎn)品更換周期和本土公司產(chǎn)品成熟進度契合。下半年政策打開工業(yè)水處理市場，本土企業(yè)將憑借產(chǎn)品性價比和服務搶占市場，國產(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。如果驅動溶液中的溶質(zhì)可以通過簡單、低能耗的方法分離后循環(huán)利用，那么正滲透過程就能夠形成一個封閉的循環(huán)體系。文獻中報道過的驅動溶質(zhì)主要有：鹽類如NaC1、MgC12、A12(SO4)3、NH4HCO3 等[8-10]，糖類如葡萄糖、果糖等[11]，和氣體如SO2 等[12]。其中應用較普遍的溶質(zhì)是NaCl，因為它溶解度高并且其溶液很容易通過RO 過程再濃縮。值得一提的是，McCutcheon 等[10]采用NH4HCO3 為溶質(zhì)，通過簡單熱揮發(fā)冷凝的方法實現(xiàn)產(chǎn)品水的分離和溶質(zhì)的循環(huán)利用。

正滲透膜技術是相對于反滲透技術而提出來的，與反滲透技術相比較，正滲透技術具有得天獨厚的優(yōu)勢：*的驅動液體系，不需要外界的壓力推動分離過程，能耗低；材料本身親水，沒有外加壓力推動，可以有效防止膜污染；在脫鹽過程中，回收率高，沒有濃鹽水的排放，實現(xiàn)*，是環(huán)境友好型技術。發(fā)展到現(xiàn)在，正滲透技術已不僅于海水淡化領域的應用，其應用范圍已經(jīng)拓展至水凈化、廢水處理及食品醫(yī)藥等領域。本文主要探討在水處理中的應用進展。



2 在海水淡化中的應用

利用海水淡化技術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，世界上裝機應用的海水淡化方法主要有反滲透(RO)、多級閃蒸(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技術。盡管20 世紀六七十年代就有采用正滲透技術進行海水淡化的探索，并有相關問世[8, 12]。但遺憾的是，其中大部分技術不夠成熟，可行性不強。正滲透方法在學術和工業(yè)界都無法與反滲透技術相提并論。

近年來，能源和環(huán)境危機將正滲透推向舞臺，相關的研究報道日漸增多。表1 總結了文獻可查的大部分應用。

表1 正滲透在海水淡化中的應用水處理設備的技術一般的就是通過物理化學性的手段，這種技術手段就是對一些污水進行處理，去除污水中的一些有毒有害物質(zhì)。
水處理技術的特點就是：
1.利用這種技術一般廢水處理需要半小時至數(shù)小時的時間所以反應速率比較快。
2.對一些難以降解的有機物質(zhì)進行降解效果好
3.使用時間長，工藝比較簡單，操作起來也比較方便。
4.這種廢水除去一些離子化合物，就會減少對水的二次污染
5.這種技術除磷效果也比較好，還可以還原重金屬。  



4 在廢水處理中的應用

4.1 工業(yè)廢水濃縮

早關于應用正滲透技術處理工業(yè)廢水的可行性研究報道發(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，沒有開展進一步的研究。

4.2 垃圾滲濾液濃縮

垃圾滲濾液主要來源于垃圾填埋場降水和垃圾本身的內(nèi)含水，是一種成分復雜的高濃度的有機廢水，若不加以處理而直接排入環(huán)境，會造成嚴重的環(huán)境污染。主要的污染物質(zhì)分4 種類型：有機物、溶解性重金屬離子、有機和無機氮類化合物、以及溶解性固體物質(zhì)（TDS）。垃圾滲濾液毒性強、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、重金屬和有機污染物高，色度和固體含量高的特點，需要濃縮和進一步的處理。采用FO 系統(tǒng)處理這類廢水目前已有報道。Holloway 等[29]設計了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150 目格柵預處理，再經(jīng)過采用三醋酸纖維FO 膜，以NaCl 為汲取液的FO 系統(tǒng)，后稀釋的汲取液通過RO 系統(tǒng)獲得出水。由于系統(tǒng)很高的污泥濃度，在運行過程中，膜通量明顯下降，需要進行膜清洗恢復膜通量。系統(tǒng)對磷酸鹽、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。進水端加裝一個減壓閥解決水壓過高和水錘造成水管發(fā)生爆管現(xiàn)象 水壓過高和水錘現(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。所以很有必要在進水端加裝一個減壓閥，使水壓恒定。這樣就不用擔心水壓過高和水錘現(xiàn)象對家庭用水設備的破壞，也不必要因漏水造成其他經(jīng)濟損失。
本減壓閥是全黃銅材料，采用活塞式結構，內(nèi)部結構非常簡單，更加耐用，環(huán)境適用性更強，做工精細，質(zhì)量可靠，經(jīng)久耐用。不需旁通管，配管極其簡單，能節(jié)省大量空間和配管成本。可以裝在任何自來水用設備前面。閥身標有進水方向；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)定在設定直，不因閥前壓力、流程的波動而改變。閥門選材（隔膜為尼龍強化像膠膜片），性能可靠，使用壽命長。



4.4 正滲透膜生物反應器

膜生物反應器（MBR）是膜分離技術與生物技術有機結合的新型水處理技術，與傳統(tǒng)活性污泥法相比，具有出水水質(zhì)好、設備占地面積小、活性污泥濃度高、剩余污泥產(chǎn)率低和便于自動控制等優(yōu)點，是有前途的廢水處理新技術之一。傳統(tǒng)MBR 系統(tǒng)采用的膜均為壓力驅動型膜如超濾、微濾膜，目前制約MBR技術廣泛應用的瓶頸是膜污染問題。

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



5 結語

綜上所述，正滲透膜過程，相對于壓力驅動的膜過程，具有低壓操作、低能耗和低污染的顯著優(yōu)勢，在水處理領域已得到了一定的應用。國內(nèi)目前還未見相關的應用報道，主要的進展是由高從階。但要大范圍推廣應用正滲透技術，特別是在我國應用這項技術，目前仍存在許多難題有待研究。主要有：

1. 品名、型號規(guī)格、數(shù)量、價格.     

序號	品  名	型 號 及 規(guī) 格	單位	數(shù)量	單　價 （元）	金 額 （元）	閥體材質(zhì)及其它
1	減壓閥	水用減壓閥 Y42F-64R DN20 進口壓力6.0MPA, 出口壓力1.5MPA	臺	1			2205雙相合金鋼，介質(zhì)海水
2	球閥	法蘭球閥 Q41F-64R DN20	臺	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)濟的汲取液體系和汲取液再濃縮途徑。

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