反渗透海水淡化工艺优化及其产业化探究
水是生命之源,随着经济的发展及人口的增长,足够的淡水资源已成为人们所面临的挑战之一。海洋作为一个巨大的资源库,其蕴含了大量的资源,尤其是丰富的淡水资源。向海洋进发、向海洋要水的观念正在日益加强,因此经济可行的海水淡化技术日益受到重视并发展。渗透(RO)、低温蒸馏(MED),多效闪蒸(MSF)及电渗析(ED)等技术是当前主要的海水淡化技术。针对RO、MED及MSF等技术优缺点,本文重点设计并优化了膜法海水淡化技术并阐述了该法在世界给水行业的重要作用。 由于膜法海水淡化对料液进水水质要求苛刻,试验采用传统预处理技术对海水进行预处理,预处理系统主要包括絮凝沉淀池、斜管沉淀池、V型过滤器及机械过滤器。针对预处理的特性及目的,絮凝系统的核心是絮凝沉淀池的工艺参数。试验通过考察絮凝剂种类、絮凝剂用量、助凝剂用量及静置时间等参数对混凝效果的影响。在此基础上,采用正交实验对工艺参数进行优化,实现结果表明:絮凝剂采用氯化铁,助凝剂采用骨胶;絮凝剂及助凝剂用量分别为10 mg/L和1.0 mg/L,静置时间60 min。为最大限度的降低进水水质对反渗透的污染,预处理工艺采用机械混合器和V型沉淀池,其中NaHSO3的用量为3 mg/L,采用H2SO4把预处理产水调节pH到7.22,在pH8.0时加入1 ppm的阻垢剂。其最终的产水指标完全符合反渗透的进水指标。 针对反渗透膜工业应用的复杂性,合理科学的膜元件的选择和排列方式,是实现降低投资成本、运行成本及规模化的关键所在。试验针对日产20000吨淡水的海水淡化装置进行设计优化。结合反渗透膜设计技术手册,本试验采用人工计算的方式,对日产20000吨的淡水反渗透装置进行计算。其中,确定了产水回收率在54.5％作用,采用膜材料为复合聚酰胺(CPA),该膜购自海德能,规格W-30HRLE-400/TM820-400卷式,型号为8040型。在膜设计手册的基础上,为确定产水回收率在54.5%,设计的膜元件总数为768支,由于每个压力容器装6支膜,因此膜组件数量为128套。为了降低能耗,实现吨位水费的总体降低,能量回收装置应用在了试验装置中。针对设计的反渗透膜的处理水量及反渗透膜的操作参数,试验设计了相应的反渗透设备及尺寸规格,如高压泵、保安过滤器等。 反渗透属微孔致密膜,孔径较小,截盐率可达到99%以上,较高的截盐率导致盐类物质易在膜表面堆积,并增加浓差极化的趋势。为保证产水通量的稳定,就必须加大操作压力,从而增加能耗,同时较高的压力会大大的降低膜的使用寿命,最终导致反渗透设备运行费用高昂。试验针对反渗透易污染,易结垢等问题,采用膜通量、接触角测量等指数对已污染膜进行污染分析,并研究膜污染的污染机理及膜污染防治措施。针对反渗透膜污染,采用定期的药剂清洗,可基本恢复膜通量,延长膜的使用寿命。
海水淡化;反渗透膜;膜污染;药剂清洗
中国海洋大学
硕士
化学与工程
王海增
2014
中文
P747
58
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）