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1、苦咸水淡化处理方法探讨1 摘 要:针对苦咸水的淡化水处理方法,分别介绍了不同方法的原理、试用性和优缺点。通过对各种方法的对比, 采用反渗透膜法对不同含盐量的苦咸水进行脱盐淡化处理,具有较强的适应性。膜分离技术中的反渗透法是较其 他方法更为合理、有效的苦咸水淡化技术。引 言 我国是一个严重缺水的国家,人均占有水资源量约2400m3,仅为全球人均水量的1/4,而且时空分布不均匀,水环境污染较严重,原生劣质水分布面积广,尤其是西北干旱内陆地区,由于降水稀少,蒸发强烈,水资源天然匮乏,作为主要供水水源的地下水,普遍含盐、含氟量高,大部分地区又没有
2、可替代的淡水资源。由于水质低劣,口感极差,甚至不能饮用,其中多项指标不符合或达不到国家《饮用水卫生标准》,表现为高浓度盐碱成分,甚至表现为高硬度、高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒特征,多年以来严重影响了当地人民群众的生活质量和身体健康水平。由此可见防病改水的紧迫性与必要性。1 主要淡化方法的原理及其特点苦咸水的淡化实际上就是盐水淡化[1],使盐水脱盐淡化或者经处理后达到饮用水标准。苦咸水和海水淡化方法有许多种,主要是蒸馏法、电渗析法和反渗透法。目前苦咸水淡化大多采用反渗透法和电 渗析法,主要是反渗透法。在海水淡化方面,主要是蒸馏法和反渗透法。虽
3、然现有淡化容量的70%是蒸馏法,主要是多级闪蒸,然而这种局面正在变化,反渗透法以其低投资和低能耗,大有后来者居上的趋势。 1.1 蒸馏法 蒸馏法就是把苦咸水或海水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法是最早采用的淡化法,其主要优点是结构较简单、操作容易、所得淡水水质好。蒸馏法有许多种,如多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、膜蒸馏等。 1.2 电渗析法 1.2.1 电渗析法的基本原理、特点和适用范围在苦咸水淡化中应用的电渗析法简称ED,是利用离子交换膜在电场作用下,分离盐水中的阴、阳离子,从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离
4、技术。电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移,通过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。在外加直流电场的作用下,水中的离子作定向迁移(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过),使一种水中大部分离子迁移到另一种水中去。该技术已比较成熟,具有工艺简单、除盐率高、制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点,但存在对水质要求较严格、需对原水进行预处理等缺点。20世纪50年代,美国、英国开始将这种方法用于苦咸水淡化,中国在20世纪80年代将此法用于苦咸水淡化、工业用纯水和超纯水制造。1.2.2 电渗析法在苦咸水淡化工程中的应用特点
5、 (1)电渗析对铁、镁、钙、钾、氯化物等溶解性无机盐类及毒理学指标砷、氟化物的去除率达66%～93%,可以满足苦咸水淡化需求; (2)电渗析对耗氧量、NH32N、NO-32N、NO22N及硅的去除率较低,仅15%～45%,但由于原水中上述指标含量较低,去除率虽低,尚能满足生活饮用水卫生要求; (3)电渗析对SO2-4的去除率为63.8%,用以淡化SO-42Na型和SO4·Cl2Na型水,很难满足生活饮用水卫生要求;(4)电渗析过程的能耗与给水含盐量有密切关系,给水含盐量越高,能耗越大,因此电渗析比较适合低盐苦咸水的淡化。 此外,由于电渗析不能
6、去除水中有机物和细菌,加之设备运行能耗较大,使其在苦咸水淡化工程中的应用受到局限,因而原有电渗析装置在苦咸水淡化方面逐渐被反渗透装置所取代。 1.3 反渗透法 1.3.1 反渗透法的基本原理及特点用一种选择透过性膜将一个容器分为两半,在膜的两侧同时分别加入纯水和盐水,使膜两侧的液面一样高,过了一定时间会发生盐水侧的液面在升高,纯水侧的液面在下降,这是由于水分子透过半透膜向盐水侧迁移的结果,这种现象称为渗透。能够对水或溶液具有选择透过性的膜称为半透膜。如果在浓溶液一边加上适当的压力,则可使渗透停止。当稀溶液向浓溶液的渗透停止时的压力称为渗透压。
7、反渗透则是在浓溶液一边加上比自然渗透更高的压力,扭转自然渗透方向,把溶液中的离子压到半透膜的另一边,这与自然界的正常渗透过程相反,故称之为“反渗透”,这种装置称为反渗透装置。反渗透方法可以从水中除去90%以上的溶解性盐类和99%以上的胶体微生物及有机物等。与其他水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。尤其以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置,是解决无电和常规能源短缺地区人们生活用水问题的既经济又可靠的途径。 反渗透淡化法不仅适用于海水淡化,也适合
8、于苦咸水淡化。现有的淡化法中,反渗透淡化法是最经济的,它甚至已经超过电渗析淡化法。由于反渗透过程的推动力是压力,过程中没有发生相变化,膜仅起着“筛分”的作用,因此反
