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從脫碳塔到脫氣膜:超純水中CO2去除的新選擇

2023-07-28

很多行業的工藝用水中,需要將水中的二氧化碳(或者說是鹼度)去除,以減輕後端陰離子交換器或者EDI裝置的負擔,提高週期制水量,減少再生劑的消耗。

常見的二氧化碳去除工藝有:

1)脫碳塔;  2)化學加藥法;  3)脫氣膜

方法一:脫碳塔化學法脫碳

脫碳塔是用鼓風脫氣的方式除去水中游離二氧化碳的設備,水自設備上部引入,經噴淋裝置,流過填料層表面,空氣自下部風口進入逆向穿過填料層。空氣中二氧化碳含量很低(約0.03%),在水中溶解平衡時不到0.45mg/L,這樣水與空氣接觸時,水中的游離二氧化碳會迅速解析進入空氣中,自頂部排出。在水處理工藝中一般設置在氫離子交換器和反滲透設備的後面。正常情況下,經脫碳塔脫碳後,水中殘留的二氧化碳含量要求不超過5mg/L。

脫碳塔工藝的局限

  • 塔式結構,占地較大;
  • 需額外設置增壓泵:入水口位置較高(一般5~8米),需要相應揚程的進水增壓泵。脫碳之後,水進入集水箱。進入下一道工序還需要另一臺增壓泵。由於廢水一般鹽分都非常高,此處的增壓泵材質要求很高。故額外的增壓泵導致設備投資和能耗都會增加;
  • 鼓風機吹脫過程中,經常會出現溢沫現象,影響現場環境的清潔;
  • 大量空氣跟純水直接接觸,容易引入空氣中的污染物:粉塵、油類、VOC等,造成純水的二次污染!


方法二:化學法脫碳

一級反滲透之後,向水中加氫氧化鈉,將CO2中和固定成碳酸氫鈉/碳酸鈉鹽,再用二級反滲透去除。

    1stRO →加鹼→ 2ndRO → EDI/混床→鍋爐

化學法除CO2是一套成熟穩定的工藝,但是日常藥劑消耗的運行成本較高!


方法三:脫氣膜脫CO2工藝

液體在中空纖維膜絲外側流動,同時中空纖維膜絲內部抽真空或者施加氣體吹掃,或者兩者結合。 經過疏水化處理的中空纖維膜絲表面上有很多微孔,這些微孔允許氣體分子穿過,卻能阻擋水分子的穿透。在抽真空或者氣體吹掃的負壓下,中空纖維膜絲外側液體中溶解的氣體,通過微孔不斷向中空纖維膜絲內部移動,並被抽真空或者吹掃氣體帶走,從而達到脫除液體中溶解氣體的目的。

使用脫氣膜,可將水中溶解性的二氧化碳脫除至1mg/L以下!

脫氣膜脫碳工藝的優勢

  • 吹掃氣與純水不直接接觸,不會引入二次污染;
  • 設備緊湊,占地小;
  • 自動化程度高,操作維護簡單,啟動速度快;
  • 撬裝設計,可移動;
  • 模組化設計,可擴容,可提標;
  • 壓損小,膜接觸器出水端無需再設增壓泵。

科百特脫氣膜在純水脫CO2上的應用案例分享

某企業的純水脫CO2現場

運行參數

類目

參數

脫氣膜

ArrayforceTM-14×28  

並聯膜數量(支)

2支(1用1備)

串聯級數(支)

1

 Feed Flow (m3/h)

50

Feed PH

5.89

Outlet PH

6.26

該系統自2021年11月連續運行至今。


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