Hangzhou presentation - Fubing Peng

面向膜法和热法脱盐过程的阻垢剂发展趋势 彭福兵 博士，陆兴学，Dr Suresh Patel BWA Water Additives UK Limited 碧化水处理添加剂英国有限公司 BWA is a company only focus in water…… BWA 水处理添加剂是一个全心专注于水的公司…… • Building customer intimacy, understanding their future needs 建立紧密客户关系，了解客户需要 • Striving to continuously improve world class products and processes 不断改进世界级产品质量和工艺 • Operating responsibly and safely, setting high standards of behaviours and values 在环保、安全上作为一个负责任的公司，建立高 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 的企业行为和价值 Company Introduction 公司介绍 What makes BWA unique? BWA的优势 • In business for over 40 years, focused solely on water additives 40年 专注于水处理添加剂的业务经验 • Global scope with operations in over 90 countries覆盖全球超过90个国家运营 网络 • Industry leading commercial and technical support在工业领域所领先的商 务和技术支持优势 • Global regulatory compliance with extensive regulatory approvals获得全世 界范围内主要的相关标准认证 • High quality manufacturing with the most stringent standards通过最严格标 准的高品质生产制造工艺 Where you can find BWA BWA全球机构分布 Global Operations 全球化的运营 Americas 美洲 USA + 1 800 600 4523 + 1 678 802 3050 americas@wateradditives.com Europe & Middle East 欧洲& 中东 United Kingdom + 44 161 864 6699 eame@wateradditives.com Asia Pacific 亚太 Singapore + 65 9758 0554 asiapacific@wateradditives.com Business Center公司总部/运营总部 Technical Lab研发中心 Sales Support Teams销售支持代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 处 Main Distribution Point主要分销渠道 Industrial & Comfort Cooling/Boiler Water工业冷却/锅炉水处理 Oilfield & Energy 油田及能源 Thermal & Membrane Desalination 热法/膜法脱盐 Others: Pulp/Paper, Mining, Sugar Processing, Soil Conditioning, Etc. 浆纸、矿业、制糖工艺、土壤改良等 Scale Prevention 阻垢 Corrosion Inhibition缓蚀 Microbiological Control杀菌 BWA 碧化水处理添加剂英国有限公司是工业水处理、脱盐、浆纸、油田及其它工艺工业 中特种化学品水处理方案提供商的全球领导者之一。BWA的阻垢剂、缓蚀剂以及杀菌剂 的技术、服务提供给客户关键的需求，满足当今水管理的各种挑战。 What we do 产品功能 脱盐 热法过程 膜法过程 反渗透膜过程 多级闪蒸 90 – 115 oC 多效蒸发 60 – 70 oC 脱盐过程原水来源和水质情况 0 20 40 60 80 100 河水 湖水 海水 工艺过程水 地下水 自来水 % 杂质 水 海水中的杂质 • 无机离子: Calcium, Magnesium, Sodium, Barium, Iron, Chloride, Sulfate, Phosphate, Carbonate, Bicarbonate, Fluoride, Silica, ..... • 有机物种类: Humic acid, Bacteria, Algae, Fungi • 颗粒物质: Sand, dirt, corrosion debris 海水/苦咸水淡化中污染的类型 污染 生物污染 腐蚀 结垢 Calcium Carbonate Calcium Sulfate Magnesium hydroxide Calcium Phosphate Calcium Fluoride 化学 胶体 Organic Matter Iron Colloids Silica 颗粒 Suspended Matter Sand Corrosion Debris 三个方向 • 完全无磷或低磷的RO阻垢剂 • 海水除硼、氢氧化镁垢的阻垢剂 • 应用于海水淡化的不含磷和氮的可生物降解 阻垢剂 一、完全无磷或低磷的阻垢剂 藻类生长的条件：C : N : P = 100 : 5 : 1 • 完全无磷或低磷的RO阻垢剂 • 符合国家环保方向 巢湖的污染 RO Antiscalant Trend RO阻垢剂发展趋势 滇池的污染 太湖地区已经颁布DB32/1072-2007《太湖地区城镇 污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放 限值》 • 低磷的RO阻垢剂，75％回收率情况下<0.5ppm P • 符合国家环保方向 太湖的污染 RO Antiscalant Trend RO阻垢剂发展趋势 RO Antiscalant Trend RO阻垢剂发展趋势 以75％系统回收率来计算，如果排水P<0.5ppm，那么进水 P<0.125ppm，如RO阻垢剂投加量按5ppm来算的话，阻垢剂含 磷量必须小于2.5％； 以90％系统回收率来计算，如果排水P<0.5ppm，那么进水 P<0.05ppm，如RO阻垢剂投加量按5ppm来算的话，阻垢剂含磷 量必须小于1.0％。 RO Antiscalant Trend RO阻垢剂发展趋势 Flocon产品 P含量 Flocon 135 < 0.67% Flocon 260 < 1.67％ Flocon Plus N < 0.28% Flocon 150 N < 0.56% Flocon 885 0 二、海水除硼、氢氧化镁垢的阻垢剂 Mg(OH)2 control 氢氧化镁结垢的控制研究 • 海水含硼量平均为4.5 ppm， 但有时可高至7ppm，从而可 能导致两个问题：  过量的硼对人体具有毒性，世界卫生组织对饮用水中硼 的限制为不得超过0.5ppm；  海水淡化用于农业灌溉用水时，含硼量在0.3ppm以上会 对柠檬、柑桔类的树叶造成损害 ； • 目前在RO产品水中去除硼的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 为：加入氢氧化钠提升pH 来转化硼到含结晶水离子，然后用RO膜去除。但在提升pH 的同时也大大增加了氢氧化镁的沉积趋势； • 本研究的目的在于：在二级RO产品水中移除硼的同时，使 用适当的阻垢剂来控制氢氧化镁的沉积。 氢氧化镁控制实验 Equipment : Flat Plate Test Cell (平板实验) Conditions of the test (试验条件): Water chemistry : Ca 2+ : 27 mg/l as ion Cl - : 2870 mg/l as ion Mg 2+ : 100 mg/l as ion SO 4 2 - : 178 mg/l as ion Na + : 1672 mg/l as ion HCO 3 - : 9.5 mg/l as ion K : 96 mg/l pH of test solution : Varied by the addition (5mls/min of 2% (w/w) NaOH) Temperature of the test : 25 o C Duration of the test : 1.5 hours Concentration of additive 10 or 20 mg/l (as product) Critical parameter : Reduction in the permeate flow indicates fouling of the membrane 产品水的流量下降即表示膜表面已有沉积。 surface. 平板膜试验设备 实验室试验 测试设备 测试膜片 Formation of Mg(OH)2 氢氧化镁沉积物的生成 实验室试验 Lab Test 实验室试验 初期pH的差异是因为水中碱度低而受不同Flocon 295N添加量的影响。 在水中无添加剂状况下, pH在30分钟时开始下降, 含10ppm Flocon 295N时为45分钟, 含20ppm Flocon 295N时为72分钟。此现象显示水中氢氧化镁的沉积受到 Flocon 295N 的控制。 Lab Test 实验室试验 Lab Test 实验室试验 箭头显示氢氧化镁在膜表面上开始沉积的时间。此现象显示膜表面的氢氧化镁 沉积受到Flocon 295N 的抑制。 Flocon 295 (ppm) In the bulk solution (水中) (%) On the membrane surface (膜表面) (%) 10 50 83 20 140 133 Delay in precipitation of Mg(OH)2 relative to the blank % 相对于无添加药剂时的氢氧化镁沉积延迟率% Lab Test 实验室试验 本次研究为：在第二段RO加入氢氧化钠用以除硼的条件下, 添加 Flocon 295N与否有如下的影响: • 在没有添加 Flocon 295N 的情况下, 碳酸钙和氢氧化镁先在水中迅速生 成沉积，后随即在膜上生成沉积； • 在高pH 情况下, 文石结构碳酸钙的沉积生成受到Flocon 295N 的有效控 制； • Flocon 295N 可以非常显著的延缓氢氧化镁在水中和膜表面的沉积生成， 使得膜表面在更长的时间无沉积物的生成，从而减少膜清洗的频率； • 由于Flocon 295N 成功抑制了碳酸钙和氢氧化镁的生成, 使RO浓水得以 保持较高的pH，以达到较高的转化率，将硼酸转成含结晶水形态, 从而 达到更高的硼移除率。 结 论 三、应用于海水淡化的不含磷和氮的 可生物降解阻垢剂 • Environmental concerns 环境问题 • P and N containing 含磷和氮 • Low level of biodegradability 低生物降解性 Objective of this work was to produce a P and N free, biodegradable antiscalant for seawater RO plant. 研发出应用于海水淡化系统的不含磷和氮的可生物降解阻垢剂 • OECD 306 test – aerobic biodegradation in seawater OECD 306测试-海水中好氧的生物降解性能 • Polycarboxylic acid (PCA) was tested 聚羧酸（PCA）的测试 • 28 days exposure to marine micro-organisms in natural seawater (Penrhy Point, North Wales) 存在于海洋微生物环境中28天 （ Penrhy Point, North Wales） • Measure DOC at 0, 7, 14, 21 and 28 days 第0、7、14和28天时对DOC(溶解有机碳)含量的测定 阻垢剂简单介绍 Biodegradability of PCA and reference standard (sodium acetate) in OECD 306 shake flask test 0 20 40 60 80 100 0 7 14 21 28 Days % B io d eg ra d ab ili ty Sodium Acetate PCA Biodegradable Inherently biodegradable biodegradable PCA 和参照标准(醋酸钠)的生物降解OECD 306摇瓶试验 OECD 306测试生物降解性 Product % Biodegradability at 28 days Classification PCA 68.6 Biodegradable Sodium polyacrylate 2.7 Not biodegradable Phosphonate 1 0 Not biodegradable Phosphonate 2 6.6 Not biodegradable Polyacrylate and phosphonates based antiscalants used in the desalination plants for scale control are not biodegradable • Accumulation of substances in aquatic organisms 在水生生物中物质的蓄积 • Toxic effects over time 随着时间积累的毒性效应 • 测试方法-正辛醇/水分配系数试验 • OECD 117 – log Kow lower than 3 分配系数小于3 • PCA - log Kow = 0.73 分配系数=0.73 • PCA - No possibility of bioaccumulation 无生物蓄积性 生物蓄积性 Calcium carbonate Water Chemistry Calcium 300 mg/L Bicarbonate 550 mg/L Sodium chloride 2935 mg/L as NaCl pH 8 Conditions Temperature 40 0C Duration 24 hours Dose level 2 mg/l 0 20 40 60 80 100 Phosphonate PCA % Inhibition Inhibition of calcium carbonate PCA阻垢性能 Calcium sulfate Water Chemistry Calcium 2945 mg/L Sulfate 7202 mg/L Sodium chloride 16273 mg/L as NaCl pH 6.7 Conditions Temperature 70 0C Duration 24 hours Dose level 5 and 10 mg/l 0 20 40 60 80 100 5 ppm 10 ppm % Inhibition Inhibition of calcium sulfate Phosphonate PCA Water Chemistry 水质 Calcium 钙 450 mg/L Magnesium 镁 1250 mg/L Total alkalinity 总碱度 150 mg/L TDS 总溶解固体量 29400 mg/L pH 8.75 Temperature 温度 30 0C Duration 持续时间 5 days 反渗透中试试验 Test Conditions 试验环境 Feed flow 给水流量: 1 m3/hour Recovery 回收率: 36% Pressure 给水压力: 51 barg Permeate flow 产水流量: 0.36 m3/hour Membranes 膜元件: Filmtec SW (2.5” x 40”) Calcium (mg/h) 钙 Magnesium (mg/h) 镁 % Inhibition of CaCO3 碳酸钙阻垢率 % Inhibition of Mg(OH)2 氢氧化镁阻垢率 Blank 空白样 12.7 6.83 - - PCA 添加PCA 2.2 2.6 82.7 61.9 试验表明：在SDSI指数为1.7的情况下，在反渗透给水中投加2mg/L的PCA可以 很有效的控制碳酸钙和氢氧化镁垢的形成。 反渗透中试试验 • Cleaning – circulation of citric acid (5%) 化学清洗– 5%柠檬酸循环清洗 • Determined deposition rate from the concentration of calcium and magnesium in the cleaning solution at the end of the test. 实验结束后，通过清洗液中钙和镁的浓度来检测其沉积速率 新研发的PCA通过试验说明： a) Phosphorus and nitrogen free 不含磷和氮 b) Biodegradable 可生物降解 c) Does not bioaccumulate 无生物蓄积性 因此PCA是绿色、环境友好型阻垢剂。 试验证明：PCA可以有效地控制碳酸钙，硫酸钙和硫酸钡结垢。 结 论 海水反渗透中试试验证明：PCA可以有效地的控制碳酸钙和氢氧化镁垢 的形成。 在对环境有严格要求的情况下，PCA是海水淡化反渗透系统中阻垢剂的 理想选择。