脱盐层
多孔 支撑层
DS ,b
• 反渗透
– 外部浓缩的浓差极化
p Draw,i
• 正渗透
– 外部浓缩的浓差极化 – 内部稀释的浓差极化 – 外部稀释的浓差极化
Feed ,i c Feed ,i
c Feed ,b Feed ,b
水通量
对于正渗透(FO)是主要阻力
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正渗透膜技术抗污染优势
Source: Hickenbottom, et al., JMS, 2013
生物污染代表： 海藻酸盐
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有机污染代表： 牛血清蛋白
无机结垢代表： 硫酸g Woteer Water Technology Co., Ltd
正渗透膜的性能恢复
• 复合正渗透膜(TFC)
– 厚度~100μm
– 机械强度高、耐药性好
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汲取液的选择
• 溶解度高
– 可以产生足够的渗透压
• 容易浓缩回收
– 实现循环利用
• 不易反向扩散
– 提高使用效率
• 最小化内部浓差极化
原水水质
TDS: 65,000 – 75,000 ppm TDS 硬度: 14,000 mg/L as CaCO3
处理量
回收率
150 bpd
65%
Permian Basin, Texas, USA
TDS: 90,000 – 120,000 ppm TDS 硬度: 3-12,000 mg/L as CaCO3 TDS: 75,000 – 120,000 ppm TDS 硬度: 6-9,000 mg/L as CaCO3
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正渗透膜分离过程
正渗透膜法高浓盐水浓缩
Membrane & FO Module
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正渗透膜材料
• 三乙酸纤维素(CTA)
– 厚度50μm
• 聚苯并咪唑(PBI)
– 中空纤维NF – 厚度40μm
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正渗透膜性能对比 由第三方机构验证:
• • • Coday, Cath, et al., ES&T 2013 Cath, McCutcheon, et al., Desalination 2013 Straub, Elimelech, et al., NAMS 2013
理想状态:
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3.0 Water Flux, GFD 2.5 2.0 1.5 1.0
FO水通量 = A (Δπ – ΔP)
FO
Δ P = 3 bar
0.5
0.0
Δ P = 70 bar
RO
TDS, mg/L
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浓差极化现象
18 16 14 Flux (GFD) 12 10 20 Recovery (%) 25
Intensity Test
1 2 3 4 5 6 7 8 9 Average, GFD: St Dev: Variance, %:
Initial Flux, GFD
14.11 14.68 14.34 14.00 15.25 16.10 13.42 14.63 14.70 14.58 0.77 5.28 98.6 98.7
•
2013年完成对美国Oasys Water 公司的股权投 资，引入全球最前沿正渗透膜MBC（高盐水膜浓 缩）技术，主要用于高盐废水零排放和海水淡化
•
2013年中国机械工业集团下属公司中工国际（股 票代码：002051）成为沃特尔公司控股股东
– – – – – 国内第一套煤化工浓盐水近零排放项目——伊泰化学 国内第一套正渗透MBC脱硫废水零排放项目——长兴电厂 国内第一套40万吨/天电厂循环水处理项目——信发铝业 国内第一套正渗透MBC煤化工废水零排放项目——中天合创 国内第一套正渗透MBC废水零排放BOT项目——阳煤太化
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MBC核心技术——正渗透膜
性能参数 纯水透过系数 (A) 数值 1.02*10-11 单位 m/s-Pa
NaCl透过系数 (B)
结构参数 (S t1 t1 e1) 正渗透模式水通量 (Jw @ 1 M NaCl vs. DI) NaCl截留率 (反渗透模式; 225 psig; 2,000 ppm) Oasys专利 – 正渗透膜: US 8,181,794 B2
150 bpd
60%
Texas, USA
4*4,000 bpd
50-65%
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马塞勒斯项目
• 在2009年，仅Marcellus Shale开采产生的压裂液废水就接近76
万吨。在2010年，这个数字增加至112万吨。在未来二十年， 预计在Marcellus将钻探和开发5万口新的页岩气井。随着排放
MBC系统 低压正渗透膜系统
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最终产水
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详细水质数据
(原水 | 产水 | 浓盐水)
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30
Permian盆地项目
5.74*10-8
320 16.4/27.8 99.1%
m/s
μm GFD/LMH
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正渗透膜组件内部构造
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正渗透技术开发现状
• 截至2013年4月的数据
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FO与RO的区别
RO水通量 = A (ΔP – Δπ)
产水泵
循环泵
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汇报提纲
• 正渗透技术基本原理与发展过程
• 正渗透膜浓缩(MBC)系统技术特点
• MBC系统的应用业绩
• 总结
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Oasys公司浓盐水回用业绩（美国）
位置
Marcellus Shale, Pennsylvania, USA
Oasys是目前唯一将正渗透技术用于处理超过50,000ppm TDS高浓盐水的公司
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23个专利组: 6项已授权美国专利 / 21项申请中的美国专利, Beijing Woteer Water Technology Co., Ltd 17项已授权非美国专利 / 191项申请中的非美国专利
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淡化水
浓缩海水 TDS 70000 ppm
淡化水
Beijing Woteer Water Technology Co., Ltd 50% 回收率
6
J w A P
正渗透（FO）技术
汲取液回收
P=
汲取液
原水
浓盐水
原水
渗透
正渗透
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汲取液回收精馏塔示意图
冷物料 DDS：稀释的汲取液 CDS：浓缩的汲取液
填料
产水
冷凝器
CDS
热源
DDS
再沸器
进料泵
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处理主要包括初级分离、去除硬度和脱盐等。
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– 增大运行通量
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历年来研发FO的发表文章数
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FO成为全球研究热点
开发FO的公司（6家） 研究FO的科研机构（>30）
标准被更严格的执行，以及准许注入污水深井量的减少，面对如
此严峻的挑战，急需开发一种新的压裂液废水处理方案能够充分 的处理此类污水并且将其总量减至最小。
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马塞勒斯项目
化学加药
反应絮凝
澄清
污泥脱水
介质过滤
正渗透膜分离技术展望
23 July 2015
沃特尔WOTEER
• 1994年10月创立“北京沃特尔水工程责任有限公司”一 直致力于中水回用、污水资源化等技术研究和工程总承包
– 国内第一套中水回用系统——国电邯郸电厂
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