东丽海水淡化反渗透膜及其应用

东丽海水淡化反渗透膜及其应用 田华 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 1. 东丽海水淡化反渗透膜技术简介 2. BCS两段法海水淡化系统简介 3. 东丽海水淡化反渗透膜全球应用业绩 内容 1.东丽海水淡化反渗透膜技术简介 1.1 东丽海水淡化反渗透膜技术的发展 1.2 反渗透脱硼技术 1.3东丽海水淡化反渗透膜一览表 1.1 东丽海水淡化反渗透膜技术的发展 高压中空醋 酸纤维素膜 ( 1998年) 中空聚酰胺(1969年) 卷式聚酰胺复合膜 (1978-1979年) 卷式聚酰胺复合膜 (1998) 高压中空聚酰胺膜 (1992) 系统回收率 （海水浓度：35000mg/L） R O 膜 元 件 的 耐 压 能 力 ( M P a ) 0 10 3020 40 50 60 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 超高压卷式聚酰胺复合膜 (1999年) 99.5 99.6 99.7 99.8 99.9 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 流量 (gpd) 脱 盐 率 ( % ) 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 膜元件 1990:SU820 1996:TM820-400 1996:SU820L 2001:TM820L-400 2004:TM820E-400 2008:TM820S-400 2009:TM820V-400 2009:TM820M-400 2009:TM820R-400 1997:SU820BCM 2004:TM820A 2001:TM820H 高脱硼膜元件 高效膜元件 高TDS海水淡化膜元件 1.1 东丽海水淡化反渗透膜技术的发展 6 WHO 0.3mg/l 0.5mg/L(指南) 1993 19971998 20001990 200420011996 冲绳 福冈 1.5mg/L 特立尼达 以色列 新加坡 阿联酋 0.4mg/L 1.0mg/L 1.0mg/L 西班牙 没有限制 136 ×1,000m3/d 272 136 227 40 50 42 硼元素标准 世界 日本 0.5mg/L (正式规定.) 世界上硼元素水质标准／要求值（饮用水） 2007 0.3mg/L 1.0mg/L 美国 1.5mg/L 没有限制 没有限制 2000年以后，硼元素的水质标准变得越来越严格。2000年以后，硼元素的水质标准变得越来越严格。 1.2 反渗透脱硼技术 海水淡化膜对硼的去除率发展 测试条件: 32,000 ppm-NaCl，5mg/l硼， 5.5 MPa，25 ℃ 1.2 反渗透脱硼技术 日本 WHO 0.3mg/l 0.2mg/l 0.5mg/l 1.0mg/l 1993 1997 1998 20001990 硼标准 Toray A B 93% 2003 93% 80~90% 91~93% 75~80% 88% 新标准 2009 95% TM820M/TM820R 东丽一直致力于海水淡化膜脱硼研究 海水淡化膜脱硼技术演变和趋势 硼 去 除 率 ( % ) 90 91 93 95 产水量（m3/d） 2005 2007 2009 50 0 2010 氯 化 钠 去 除 率 ( % ) 99.5 99.6 99.7 99.8 25 30 35 40 1.2 反渗透脱硼技术 ： BOHOHHO 4Å 2. RO膜的微细构造 Pore size sphere : Estimated as 5.0-7.0Å 3. RO膜的孔径*) 与硼去除率的相关性 86 88 90 92 94 96 98 100 4 5 6 7 8 孔径 (Å) 硼 去 除 率 ( % ) ▲ S1 ◆ S2 ■ B1 ● B2 ∗)根据阳电子湮灭时间测定法得到的数据 4. 分子动力学模拟进行孔径解析 1. 硼元素去除机理 100nm100nm SEM image TEM image 去除 透过孔经小 孔径大 1.2 反渗透脱硼技术 反渗透膜反渗透膜脱硼机理 4Å 硼酸分子 反渗透膜反渗透膜脱硼性能的改善： －－高脱盐、高通量 1.2 反渗透脱硼技术 硼酸 (分子直径0.4nm) 孔 ＲＯ膜 基材基材 支持膜支持膜 0.4 0.5 0.6 0.７ 0.８ 100 95 90 85 制水量（ｍ３／ｍ２・日） 改良膜 传统膜（％） 硼 去 除 率 新技术的要点: 精密分子设计・纳米加工技术使膜构造致密化 TBMC正采用上述技术制造所有反渗透膜元件 新技术的要点: 亲水性改性设计保证水通量 海水淡化系统中高海水淡化系统中高脱硼反渗透膜的应用反渗透膜的应用 单级高脱硼反渗透海水淡化 Zone B Zone C Seawater 海水 Product water 产水 Alkaline dosing, High pH 加碱（高pH） 二级高脱硼和高产水量反渗透海水淡化工艺 Seawater 海水 Product water 产水 Zone A 1.2 反渗透脱硼技术 东丽脱硼海水淡化RO膜产品一览表 Zone A TM820A-400 99.75 6,000 (22.7) 93 High Boron Rejection/高脱硼率 TM820C-400 99.75 6,500 (24.6) 93 High Boron Rejection/高脱硼率 High Water Productivity/高产水量 TM820E-400 99.75 7,500 (28.3) 91 C TM720C-430 99.2 8,800 (33.3) 95 High Boron Rejection/高脱硼率 High Water Productivity/高产水量 Alkaline Tolerance/高耐碱(pH 10) B Features/特征Boron Rej/硼脱除率 (%) Specification/ 规格 TDS Rej /脱盐率. (%) Element Name /膜 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 Water Productivity /产水量 GPD (m3/d) TM820V-400 99.80 9,000 (34.1) 92 TM820M-400 99.80 7,000 (26.5) 95 TM820R-400 99.80 8,500 (32.2) 95 1.2 反渗透脱硼技术 1.2 反渗透脱硼技术 在高pH下硼浓度可以通过BWRO进一步降低。 高pH操作条件下导致： 1. 碱化学品的消耗； 2. 降低膜元件寿命； 3. 结垢。 淡水海水预处理 高压泵 浓水 BWROSWRO NaOH投加 海水淡化系统 （SWRO） 后处理（BWRO-调pH） 硼： 5mg/L 除硼外其水质已满足要求 电离硼酸 高压泵 产水 浓水BWRO脱硼率： pH7: 70-80% pH>9: >90% 硼： <0.5mg/L 高脱硼海水淡化膜可以降低SWRO后续流程负荷。 1.2 反渗透脱硼技术 SWRO产水硼浓度 (mg/L) 膜元件硼脱除率 海水 (温度、TDS、硼浓度) 90% 95% 97% 99% 日本 (25ºC, 3.5%, 5mg/L) 1.5 0.9 0.4 0.2 东南亚 (32ºC, 3.5%, 5mg/L) 1.6 1.0 0.5 0.2 中东 (3838ºC, 4.5%, 77mg/L) 3.0 2.0 1.1 0.4 单级SWRO产水硼浓度（计算值） 水 质 更差 计算条件：7支膜元件/芯，14lmh，25ºC，pH8.0， 800psi, 3.5 L/min, 40%Ry，3年。 在高含硼海水地区，即使使用高脱硼膜元件，也需要辅助手段降低产水中硼浓度。 WHO 标准 (<0.5mg/L)日本标准 (<1.0mg/L) TM820R/M系列 TM820M使某些地区单级SWRO脱硼满足饮用水要求！ 1.3 东丽海水淡化反渗透膜一览表 Zone A TM820A-400 99.75 6,000 (22.7) 93 High Boron Rejection/高脱硼率 TM820C-400 99.75 6,500 (24.6) 93 High Boron Rejection/高脱硼率 High Water Productivity/高产水量 TM820E-400 99.75 7,500 (28.3) 91 B Features/特征Boron Rej/硼脱除率 (%) Specification/ 规格 TDS Rej /脱盐率. (%) Element Name /膜型号 Water Productivity /产水量 GPD (m3/d) TM820V-400 99.80 9,000 (34.1) 92 TM820M-400 99.80 7,000 (26.5) 95 TM820R-400 99.80 8,500 (32.2) 95 TM820R-440 99.80 9,400 (35.6) 95 TM820M-440 99.80 7,700 (29.1) 95 TM820A-370 99.75 5,600 (21.2) 93 TM820A-440 99.75 6,500 (24.6) 93 TM820C-370 99.75 6,000 (22.7) 93 TM820E-440 99.75 8,250 (31.2) 91 TM820V-440 99.80 9,900 (37.5) 92 TM820S-440 99.75 9,900 (37.5) 90 TM820S-400 99.75 9,000 (34.1) 90 2.BCS两段法海水淡化系统简介 2.1 常规反渗透海水淡化工艺流程 2.2 东丽两段法（BCS）海水淡化工艺 2.3 BCS用海水淡化膜元件特点 2.4 BCS的优势 2.5 BCS的应用 内容 预处理 反渗透膜组件 保安滤器 产品水原水供水槽海水澄清池海水 高压泵 电动机 能量回收 涡轮 浓水 ≦8MPa*) 混凝剂 杀菌剂 杀菌剂 除氯还原剂 消毒剂 *) 仅限于卷式反渗透膜元件 常规海水淡化工厂工艺流程图 2.1 常规反渗透海水淡化工艺流程 东丽公司专利技术： 专利号 : CN302294(1997), AU691649(1998) ,KR204608(1999), USP6187200(2001), CA216033(2001), EP(granted 2002) Pending: JP, RC 浓水 (60) C=5.8% SW 产品水(40) 原水(100) C=3.5%SW 高压泵 反渗透装置 1段 预处理 6.5MPa 2.5MPa up 6.5 8.0 10MPa 反渗透装置 2段 提升泵 产品水 (20) 浓水排放(40) C=8.8% SW 总产水 (40+20) ( )：水量 系统回收60% 东丽两段法海水淡化系统工艺流程 (BCS:Brine Conversion System) 2.2 东丽两段法（BCS）海水淡化工艺 BCS系统的操作压力 渗透压 操作压力 压 力 ( M P a ) 8.4 6.5 2.5 0 净驱动压 (3.5%) (8.8%) 进水 浓水 第 一段 第二段 2.2 东丽两段法（BCS）海水淡化工艺 海水淡化最大操作压力 TM820C/A : 8.3 MPa TM820E/M/R : 8.3 Mpa TM/SU-820BCM : 10 Mpa 反渗透膜的结构 反渗透膜元件结构 用于两段法的超用于两段法的超高压海水淡化膜元件高压海水淡化膜元件 RO膜的放大图 (UHR-FE-SEM) x 50,000 海水 产品水 超高压脱盐层 交联芳香族聚酰胺 0.3μm 支撑层 聚砜 45μm 基层 无纺布 100μm 2.3 BCS用海水淡化膜元件特点 既抗高压 又保通量 ( ) : 水的流率 常规海水淡化系统（回收率 40%） (250) (150) (100) 二段法海水淡化系统（回收率 60%） (167) (67) (100) 回收率 回收率 40% 33% 海水流量 : 2/3 排放水流量 : 少于 1/2 两段法海水淡化的水量平衡图两段法海水淡化的水量平衡图 2.4 BCS的优势 46 36 5 4 9 一段法与两段法制水成本比较一段法与两段法制水成本比较 37 30 6 2.5 8.5 17 设备投资 设备投资 耗电耗电 膜 膜 化学药剂 化学药剂 其他 其他 减少量 常规一段法 两段法 回收率 : 40%， 操作压力 : 6.5MPa 回收率 : 60% 操作压力 : 6.5/8.4MPa 2.4 BCS的优势 (1) 减少33% (2) 减少50%以上 (3) 减少10 - 15% 环境方面： (1) 海水取水 (2) 浓水排放 (3) CO2 气体 (节省能源) (1) 降低33% (2) 降低33% (3) 降低33% (4) 降低30%以上 (5) 降低15 - 25% (6) 降低10 - 15% (7) 降低15 - 20% 与一段法比较 经济性： (1) 海水进水量 (2) 预处理水量 (3) 化学药剂的耗费 (4) 工厂的占地面积 (5) 工厂的总成本 (6) 运行和维护费用 (7) 总成本 项 目 两段法反渗透海水淡化系统的优势两段法反渗透海水淡化系统的优势 2.4 BCS的优势 浓水排放的环境影响浓水排放的环境影响 回收率 : 40% 浓水排放浓度： 5.8% 回收率 : 60% 浓水排放浓度： 8.8% BCS的高TDS浓水扩散面积小，其盐分总量小。 2.4 BCS的优势 高含盐浓水排放毫无疑问会对环境和海洋生物造 成影响,BCS的浓水含盐量更大，其影响更大吗？ 产水量 ：210m3/d 一级及二级RO系统 能量转换器 在日本爱媛工厂进行的中试概况在日本爱媛工厂进行的中试概况 海水 砂滤 Polishing Filter 过滤器 高压泵 保安过滤器 1段 RO 2段 RO 能量转换器 产水 浓水 NaOCl FeCl3 SBS MT-901 H2SO4 2.4 BCS的应用 日本中试工厂运行结果日本中试工厂运行结果 0 50 100 150 200 250 300 产 水 流 量 ( m 3 / d ) 0 200 400 600 800 1000 1200 0 90 180 270 360 450 540 630 720 810 900 990 1080 1170 1260 1350 1440 1530 天 产 水 品 质 ( T D S , m g / l ) Total 1st Stage 2nd Stage Total 饮用水标准 2.4 BCS的应用 内容 3.东丽海水淡化反渗透全球应用业绩 3.1 全球海水淡化大项目一览表 3.2 全球最大的海水淡化项目－－Magtaa项目 3.3 非洲最大的海水淡化项目－－Hamma项目 3.4 东南亚最大的海水淡化项目－－Tuas项目 3.5 浙江玉环电厂海水淡化项目 3.6 长期稳定运行 案例 全员育人导师制案例信息技术应用案例心得信息技术教学案例综合实践活动案例我余额宝案例 介绍 东丽－－全球海水淡化反渗透膜领导者 Country Location Capacity (m3/d) Operation Year Membrane Manufucturer 1 Algeria Magtaa 500,000 2011 Toray 2 Australia Wonthaggi (Melbourne) 411,000 2011 not fixed yet 3 Israel Ashkelon 330,000 2005 Dow 4 Israel Hadera 274,000 2009 Dow 5 Australia Sydney 250,000 2010 Dow 6 Spain Torrevieja 240,000 2008 Dow 7 Saudi Arabia Jeddah III 234,000 2010 SW Toyobo/BW Toray 8 Bahrain Al Dur 218,000 2011 Toray 9 Saudi Arabia Shuqaiq 216,000 2008 Toyobo 10 Saudi Arabia Rabigh 205,000 2008 Toyobo 11 Algeria Hamma 200,000 2008 Toray 11 Algeria Mostaganem 200,000 2010 Dow 11 Algeria Souk Tleta 200,000 2010 Nitto/Hydranautics 11 Algeria Beni Saf 200,000 2008 Nitto/Hydranautics 11 Algeria Honaine 200,000 2010 Nitto/Hydranautics 11 Algeria Tennes 200,000 2011 Nitto/Hydranautics 17 Spain Aguilas 181,000 2008 Dow 18 UAE Fujairah 170,000 2003 Nitto/Hydranautics 19 Australia Perth II 153,000 2011 Dow 20 Australia Adelaide 150,000 2010 Nitto/Hydranautics 20 Saudi Arabia Shuaiba 150,000 2009 Toray 22 Australia Cape Preston 144,000 2010 Dow 23 Spain Valdelentisco 140,000 2007 Dow 24 Trinidad & Tobago Point Lisas 136,000 2002 Toray 24 Singapore Tuas 136,000 2005 Toray 24 UAE Fujairah 2 136,000 2010 Toray 24 Kuwait Shuwaikh 136,000 2010 Toray 24 Australia Perth 136,000 2006 Dow 29 Australia Gold Coast 132,500 2008 Nitto/Hydranautics 30 Saudi Arabia Yanbu 128,000 1998 Toyobo 截止2010年4月 东丽是世界大型海水淡化项目的三大主要供应商之一 资料来源：本公司统计 3.1 全球海水淡化大项目一览表 业主：Tahlyat Myah Magtaa SpA ( AEC和凯发集团合资公司） 地点：Wahran, Algeria 项目起动：October 2008 完成时间：Q3 2011 投资成本：$468M 水量：50万吨/天 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 公司：Hyflux 3.2 全球最大的海水淡化项目－－Magtaa项目 3.2 全球最大的海水淡化项目－－Magtaa项目 总产水量 200,000m3/d 工程公司 GE 运行日期 Feb.2008 RO膜供应商 东丽 给水TDS 37,000～40,000 mg/L 能量回收 ERI PX 产水TDS <65mg/ L 系统回收率 42% 项目投资 $2.5亿 给水温度 15～27oC 运行费用 $0.82/m3 运行压力 69 bar 3.3 非洲最大的海水淡化项目－－Hamma项目 整体概况 预处理 ¾絮凝 ¾折板沉淀器 ¾双层重力过滤器 RO膜组 ¾9组 ¾TM820E-400 ¾19,280支 后处理 ¾矿化 ¾调pH 3.3 非洲最大的海水淡化项目－－Hamma项目 ‹ 规模 : 136,000m3/d ‹ 膜型号 1st Pass : TM820H-400B 2nd Pass : TM720-430 ‹ 硼的饮用水标准 : <0.5mg/L ‹ 回收率 1st Pass : 45% 2nd Pass : 90% Pass 1 产水箱 后处理 能量回收装置 (DWEER : Calder) Pass 1 : SWRO 回收率: 45% Pass 2 : BWRO 回收率: 90% pH : 10.0 – 10.4 RO Feed Water Tank Bypass 阻垢剂 NaOH RO系统工艺示意图 低压泵(VFD) 高压泵 增压泵 (VFD) 低压泵 3. 4 东南亚最大的海水淡化项目－－Tuas项目 整体概况 2. 4 东南亚最大的海水淡化项目－－Tuas项目 3. 4 东南亚最大的海水淡化项目－－Tuas项目 产水水质 3. 5 浙江玉环电厂海水淡化项目 整体概况 SWRO 保安过滤器 能量回收 FeCl3 NaClO NaOH 产水箱 海水 浸没式UF 斜板沉淀池 raw water tank 淡水箱 brine tank BWRO 浓水回流 阻垢剂、SBS ‹规模 : 346,000m3/d（6列） ‹膜型号 1st Pass : TM820E-400 2nd Pass : TM720-430 ‹回收率 1st Pass : 45% 2nd Pass : 85% 3. 5 浙江玉环电厂海水淡化项目 操作压力与产水水质 3. 5 浙江玉环电厂海水淡化项目 东丽膜元件突出优势：低能耗 电导率 (μs/cm) 压力 (MPa) 流量 (m3/h) 日期 系统 膜元件型号 2010-5-25 3#/ Toray TM820E-400 23 39,660 196 4.17 4.08 233 290 3.26 2010-5-25 1#/ DOW SW30HRLE-400 23 39,660 209 4.18 4.02 165 275 3.88 SW30HRLE-400 TM820E-400 SW30HRLE-400 SWC5 5#/ DOW 4#/ Toray 1#/ DOW 3#/ HY 2010-5-20 2008-3-13 2008-3-13 2008-3-13 进水 产水 进水 浓水 产水 浓水 22 40,400 210.9 4.97 4.88 170.88 277 4.54 19.9 43,900 570 4.18 4.05 195.26 275.9 3.23 21.3 43,900 514 5.10 4.98 198.19 284.62 3.95 19.9 43,900 505 4.95 4.83 233.46 277.52 3.36 能耗 (Kwh/m3) 进水 温度 (℃) 玉环电厂单列系统膜元件年耗电费 8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 11500 膜元件 承 钢 单 列 系 统 膜 元 件 年 耗 电 费 ( 元 / 支 . 年 ) TM820E-400 同等品D 同等品H 系统能耗=( Fp×Ff) / (K×Ep.Em)，（kwh）； Pf： 操作压力（bar)； Ff： 进水流量（m3/h) ； Ep ： 泵效率； Em ：马达效率（假设Ep.Em=80%） K ： 单位换算因子 (这里K=35.9) ‹规模:49,000m3/d ‹ 2003年7月投产 ‹连续运行至今无更换 ‹系统脱盐率99.3% 0 200 400 600 800 1000 1200 01-Jul- 03 29-Sep- 03 28-Dec- 03 27-Mar- 04 25-Jun- 04 23-Sep- 04 22-Dec- 04 22-Mar- 05 20-Jun- 05 18-Sep- 05 17-Dec- 05 17-Mar- 06 15-Jun- 06 P r o d u c t C o n d u c t i v i t y [ u S / c m ] 35000 40000 45000 50000 55000 60000 65000 70000 R O F e e d C o n d u c t i v i t y [ u S / c m ] Train 1 Train 2 Feed Water Alicante/西班牙海水淡化项目 3.6 长期稳定运行案例介绍 ‹ 规模 : 136,000m3/d ‹ 2002年3月投产 ‹膜型号： 一级SU-820 二级SUL-G20F ‹回收率： 一级53% 二级94.5% ‹全球最大规模的浓水二段法系统 ‹二级系统用来提供低含盐透过水 Raw Water P P Product Water 2nd Pass RO SUL-G20F 94.5% Recovery 1st Pass RO SU-820 53% Recovery P P BCS Dual Media Filter Cartridge FilterSedimentation Flocculation Point Lisas/多巴哥海水淡化项目 3.6 长期稳定运行案例介绍 ‹ 规模:40,000m3/d (total) (东丽和日东电工) ‹ 1997年投产 ‹阶段性更换时继续采用东丽膜 ‹最低的膜更换率（年平均5.0%)，至今 仍有35%的膜在使用 ‹系统脱盐率99.2% ‐5 0 5 10 15 20 25 30 35 0 500 1000 1500 2000 1 9 9 6 . 2 6 1 0 1 9 9 7 . 2 6 1 0 1 9 9 8 . 2 6 1 0 1 9 9 9 . 2 6 1 0 2 0 0 0 . 2 6 1 0 2 0 0 1 . 2 6 1 0 2 0 0 2 . 2 6 1 0 2 0 0 3 . 2 6 1 0 2 0 0 4 . 2 6 1 0 2 0 0 5 . 2 6 1 0 2 0 0 6 . 2 S e a w a t e r   T e m p e r a t u r e （ ℃ ） Product Conductivity (micro‐ S/cm) Figure‐3  10 Years of Changes in Product Quality and Temperature Product Conductivity Seawater Temperature 98pcs 273pcs 378pcs 378pcs 378pcs Total Element 3,024pcs Element Replacement 冲绳/日本海水淡化项目 3.6 长期稳定运行案例介绍 总结： 1. 现阶段，东丽是全球前30大海水淡化项目的三大主要供应商之一。 和污水回用项目一样，大型海水淡化项目主要为政府项目，大多经过 长时间的技术及商务论证，严格选定设备及元件供应商，并对长期稳 定运行要求较高。 2. 世界第一大海水淡化项目、非洲第一大海水淡化项目及东南亚第一 大海水淡化项目均选用东丽海水淡化膜元件。客户的选择是对东丽产 品的认可和信任。 3. 依赖持续改进的全球研发实力，东丽成功将纳米技术应用到高脱硼 海水淡化膜元件的开发，并在世界范围内创造多个长期稳定运行的典 范案例。 Thanks for your attention! Any question, please！ 东丽海水淡化反渗透膜及其应用 内容 1.2 反渗透脱硼技术 1.2 反渗透脱硼技术 1.3 东丽海水淡化反渗透膜一览表