电渗析技术在氨基酸等有机物料脱盐工艺中的应用

均相膜电渗析系统在有机物料脱盐处理中的应用

张淦

山东天维膜技术有限公司，山东潍坊，261061

摘要：本文针对某氨基酸生产企业，脱盐工艺改进，对比采用均相膜电渗析系统和异相膜电渗析系统，优化选择高盐高COD物料的脱盐工艺。

关键词：电渗析 有机物料脱盐 工艺改进

1 引言

随着工业生产的飞速发展，新旧动能深入转化，对于氨基酸和有机物料生产企业在生产工程中的脱盐工艺，提出了新的要求，淘汰、改进高能耗的脱盐工艺迫在眉睫，在此大背景下，我司联合湖北某氨基酸生产企业，针对氨基酸生产过程中的脱盐工艺进行改进，由均相膜电渗析设备替代原有的异相膜电渗析设备，达到提高物料截留率，提供浓水盐分，极大降低生产能耗的效果。

本文针对均相膜电渗析工艺、异相膜电渗析工艺进行了对比，并结合后续MVR蒸发结晶过程的影响，优化选择物料脱盐的处理工艺。并选择采用均相膜电渗析法[5,6,7]将料液中盐分与COD实现分离并将氯化钠进一步浓缩后通过MVR蒸发结晶得到高纯度的氯化钠晶体；分离后的含有机物料达到生产工艺要求。此工艺流程实现了物料脱盐，极大地截留了物料组分，提高浓水中的盐分含量，降低了后续蒸发投资和运行费用，**减少企业生产成本并有效解决环境污染问题。

2 工艺介绍

2.1 异相膜电渗析浓缩脱盐

异相膜电渗析技术是膜分离技术之一，起步较早，具有高效率、连续运行、环境友好等显著优点，在多个行业具有广泛的应用，适合废水脱盐领域。异相膜电渗析技术具体工艺路线如图1所示：

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图1：异相膜电渗析技术工艺路线

采用异相膜电渗析浓缩工艺对盐进行浓缩时对COD进行了截留，但由于异相膜适合在低盐的情况下使用，在高盐的工况下渗水率高，浓缩倍数比较低，降低了生产效率。因此异相膜电渗析技术在高盐工况下濒临淘汰。

2.2 均相膜电渗析浓缩脱盐

与异相膜相比，均相膜具有膜面电阻小，电流效率高、能耗低、选择透过性好、收率高等优点。均相膜电渗析能够满足多种料液的处理要求，均相膜电渗析技术已普遍应用于海水淡化、工业废水、医用废水、医用水处理以及食品发酵、化学工艺等领域，并取得了较好的效果，具有显著的社会效益和经济效益。随着各行业对产品物料的质量以及能耗要求越来越高，尤其是高盐高COD废水的处理，均相膜电渗析的优越性越来越显现出来，通过均相膜电渗析处理的料液更能满足客户的要求。均相膜电渗析技术具体工艺路线如图2所示：

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file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml6504\wps12.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml6504\wps13.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml6504\wps14.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml6504\wps15.pngfile:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml6504\wps16.png图2：均相膜电渗析技术工艺路线

采用均相膜电渗析技术，克服了异相膜电渗析高能耗，高渗水率的技术难题，在高盐高COD废水处理领域中有着巨大优势以及广阔的应用场景，必将带来显著的经济效益。

3 项目概况及系统设计

3.1 项目概况

该项目废水来源某湖北氨基酸生产企业物料，含氯化铵20%，氨基酸物料30%，产水量10t/d，达到物料侧盐含量小于1%，浓水侧盐分高盐15%（不考虑预处理）。

以该车间废水10t/d处理量进行设计，本系统工艺采用对均相膜电渗析系统、异相膜电渗析系统进行物料脱盐处理，结合MVR蒸发结晶零排放系统进行了对比。

3.2 均相膜电渗析系统

本系统工艺采用均相膜电渗析系统，均相膜电渗析器采用山东天维膜技术有限公司TWED-I型设备，设备参数为膜对数：550*1100mm*200对、单膜有效面积：0.48m2。电渗析产出的浓水进入MVR蒸发器进行蒸发浓缩，产出的物料盐分达标。均相膜电渗析系统工艺流程如图3所示。

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图3 均相膜电渗析工艺流程

3.3异相膜电渗析系统

本系统工艺采用异相膜电渗析系统，具体工艺上与均相膜相同，只是设计参数有一定的差异，异相膜电渗析系统具体工艺流程如图4所示。

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图4 异相膜电渗析工艺流程

4 数据及效益分析(按每天处理10吨计)

项目	均相膜系统	说明	异相膜系统	说明
设备型号	TWED-60-480S	480对膜	ED-64-250	250对膜
设备台数	1	台	6	台
设备价格	450000.00	元	540000.00	元
系统占地面积	8*5*1.8	长*宽*高m	16*12*2.5	长*宽*高m
整套系统投资	800000.00	元	900000.00	元
能耗	95	度电/吨料	137	度电/吨料
处理费用	76	元/吨料 （0.8元/度电）	109.6	元/吨料 （0.8元/度电）
物料截留率	≥97%	长期稳定	88%	长期稳定
蒸发系统处理的浓水量	12.7	吨/天	15.8	吨/天
蒸发运行费用	2540	元/天	3160	元/天
设备折旧费	116000.00	元/年 （按照3年，330天/年使用）	100000.00	元/年 （按照3年，330天/年使用）
单位处理费用	365.15	元/吨料	488.15	元/吨料

结果分析

均相膜电渗析系统，可长时间将物料截留率稳定在97%以上，浓缩氯化铵浓度到15%，单位处理费用相比于异相膜，可节省123元/吨物料，全年可节省超过40万元。

5 结论及展望

本文采用本系统工艺采用对均相膜电渗析系统和异相膜电渗析系统进行物料脱盐平行比较，结合MVR蒸发结晶零排放系统进行了对比。采用均相膜电渗析技术，克服了异相膜电渗析高能耗，高渗水率的技术难题。均相膜电渗析一方面较好的解决了漏料的问题，相比较其他处理方式具有低能耗、低成本的优点。

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