膜蒸馏耦合技术处理反渗透浓水与海水淡化

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1、2008年12月新膜过程研究与应用研讨会论文集·31·膜蒸馏耦合技术处理反渗透浓水与海水淡化吕晓龙，武春瑞，刘东，李欢，陈华艳(中空纤维膜材料与膜过程教育部重点实验室，天津工业大学生物化工研究所，天津300160)摘要：利用新型聚偏氟乙烯(PⅧF)中空纤维疏水膜，采用减压膜蒸馏(、礓仍)法对石化企业废水的反渗透(Ro)浓水进行脱盐、浓缩处理．研究对该浓水及预处理除硬后浓水的vMD浓缩过程中膜的通量、产水和浓缩液水质的变化规律；采用扫描电镜(SEM)及能谱议(EDS)分析膜表面形貌及元素组成，研究VMD过程通量下降的原因．结果表

2、明：微溶无机盐的沉积是造成VMD过程通量降低的主要原因．I的浓水经过预处理后，在真空度0．095Ⅷa，原水温度70℃，流速O．66m／s的条件下，VMD过程通量达25．83kg／(n12·h)，将其浓缩至20倍时通量仍保持在11．7kg／(m2·h)，产水电导保持在4t1S／cm以下．采用减压膜蒸馏法淡化渤海海水．考察温度、流速等操作条件对膜通量的影响．测定海水不同浓缩倍数时的膜通量和水质指标，实验表明膜蒸馏浓缩实验最大膜通量达到17．6kg／(m?·h)，产出淡水的脱盐率可以达到99．99％以上，浓缩到4．5倍时淡水回收率达

3、到77．8％．关键词：膜蒸馏；海水淡化；反渗透浓水；浓缩中图分类号：TQ028．8文献标识码：A随着人们日益关注水资源短缺问题，作为污水深度净化处理与回用的重要手段，反渗透技术由于具有高效节能等优势而越来越得到推广应用．但反渗透技术的实际产水率一般在70％左右，仍有大量浓水排放．一方面，水回收率低，更重要的是反渗透浓排水水质较差，如果直接排放，会对环境很不利的影响，因此，针对反渗透浓排水，开发高效的处理工艺过程，提高水资源利用率，实现节水减排，具有重要意义．目前从海水或苦咸水获得淡水的主要方法有多级闪蒸，低温多效和反渗透，其产

4、水率一般在50％左右，仍有大量的浓缩水排放．渤海湾是内海，自我更新速度慢，如果直接将浓盐水排放到近海的话，势必对近海生态系统造成不利的影响．减压膜蒸馏是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种化工分离技术，可以较低的温度下实现蒸馏过程，可利用工业废热等廉价能源，对无机盐、大分子等不挥发组分的截留率接近100％，可以处理高含盐浓度的废水．减压膜蒸馏法脱盐率高，不需要反渗透装置的高压机械和耐压结构，有望将海水浓缩到接近饱和甚至结晶的状态．本文采用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜，设计了膜蒸馏一化学除硬一超滤一膜蒸馏耦合处理工艺过程，针对石化企

5、业废水(表1)经反渗透处理后的浓排水，进行减压膜蒸馏处理实验，对渤海海水(表2)进行淡化，得到纯水的同时浓缩了渤海海水，考察了浓缩液和产水的水质指标．1实验部分1．1主要实验材料与仪器PVDF中空纤维疏水性微孔膜，自制，内径0．8mm，壁厚O．15rnnl，孔径0．160舯，孔隙率85％；中空纤维膜组件，自制，有效长度90rlLrll，膜丝数100根，有效膜面积约22．6cm2．石化企业废水的RO浓排水。电导值约6．2mS／cm，pH约8．5，CODcr约为100mg／L，硬度(以CaO计)约为1000mg／L，由北京化工研究

6、院提供．收稿日期：2008—10—31基金项目：国家科技支撑计划项目(2006BAB03A06)，863计划课题(2008蝴Z303)作者简介：吕晓龙(1964～)，男，山西省忻州人，教授，主要从事新型膜材料与膜过程研究，Email：luxiaolong@263．net·32·膜科学与技术2008年表1某石化企业废水的反渗透浓排水水质pH7．94K+23．0mg／L电导5980flS／anNa+857．7rag／]．,色度79cd+406．8mg／1．,浊度O．19NTUM孑+138．9mg／LSS1mg／I,Nil；一N<0

7、．2mg／L总固体4126mg／LF一1．6mg／L总碱度(CAC03)990．9mg／La一704．6mg／L总硬度(Ca0晓)1621．6rng／I．,Br一2．1mg／L可溶硅28．91mg／LNOz一<0．2rng／L全硅29．59mg／LN03—147．6mg／L亚铁忽略№2。17．3mg／L总铁忽略S042_1498．4mg／L总磷11．19mg／L总油0．71mg／LCOD118mg／I．,石油类0．21mg／LT0c165．4rag／LMn0．054mg／LTN32．14rng几Sr0．371rng／L表2天津

8、近海海水水质溶解氧8．50mg／L以氧化钙计硬度3557．04Hlg／L盐质量分数3．3100,6电导率34．7mS／cm浊度7．64NTUSS28mg／LpH8．21DS38．88g／Lo()D‰9．79mg／L悬浮物77．37mg／L电子天平，天津市天马仪器厂；DDS一1