海水软化过程中超滤预处理中试实验研究

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1、中国海洋大学硕士学位论文海水软化过程中超滤预处理中试实验研究姓名：尚明华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：高从堦20090601海水软化过程中超滤预处理中试实验研究捅要水污染和水资源短缺已成为制约社会进步和经济发展的世界性问题。海水淡化作为一种解决水资源短缺的重要战略手段，在世界范围内正发挥着越来越重要的作用。合理的预处理是海水淡化装置成功运行的决定性因素之一。以超滤代替传统预处理技术应用于海水淡化，研究不同材质超滤膜的运行状况，解决运行过程中的实际问题(膜污染等)，具有理论和应用的双重意义。

2、本论文的研究内容以超滤作为海水淡化预处理工艺的应用研究为主，试验采用两种截留分子量分别为80，000(膜材质为聚醚砜，编号为UFI)和20，000(膜材质为聚砜，编号为UFII)的中空纤维超滤膜组件，分别采用死端和错流两种过滤模式对胶州湾海水进行预处理实验。通过试验和实际工程应用表明，超滤系统完全适用于海水淡化预处理工艺，技术性与经济性都是可行的。主要内容和结论如下：1．通过考察砂滤和旋流器对浊度的去除效果，得出：砂滤对浊度的平均去除率在76％，旋流器为14％。因此采用砂滤作为超滤前预处理措施。2．死

3、端过滤模式的中试试验，考察了两种超滤膜最佳操作参数以及对浊度的去除效果，分析了超滤系统产水通量以及出水污染指数(SDll5)随时间的变化情况。发现UFI的性能优于UFII膜，对浊度的去除率达到100％，其出水SDll5值在2．0左右，且产水水质基本不随进水水质变化而变化，完全满足SWRO进水浊度小于0．1NTU，SDIl5值小于3的要求。在对UFI膜进行的长期运行稳定性考察的过程中，对超滤膜的化学清洗策略进行了初步研究，并得出最佳的化学清洗方法为：先用0．5％的NaOH(分析纯)+200mg／LNaC

4、IO(pH=12．82)浸泡1小时+冲洗2小时，后用0．1％的HCI(分析纯)(pH=2．25)浸泡1小时+冲洗2小时，通量恢复率可达98．62％。整个实验过程中，产水回收率都达到95％以上。验证了超滤作为海水淡化预处理工艺的技术可行性。3．错流过滤模式的的中试试验，主要进行了操作参数(回收率、产水流量和过滤周期)的优化研究，得出其最佳运行工况为：最佳回收率为80％，最佳产水流量为1200m及最佳过滤周期为30rain。并对错流模式的超滤系统进行了短期稳定性考察。从能耗和化学药品消耗两个方面，简要分析

5、了死端和错流两种过滤模式的直接运行费用，为大型海水淡化系统提供数据参考。试验结果表明，死端过滤模式下的吨水成本要低于错流模式，其吨水成本为0．42元／吨。4．对错流模式运行的超滤过程建立“通量一进水水质’’数学模型，记录多组一定温度下超滤进水浊度、进水CODMn和相应的超滤产水通量。通过对实验数据进行线性回归，提出了超滤膜过滤通量计算的经验公式，具体公式如下：．Iv=AP浊度。0m(CODM。)m·06／6．7568X10么w。实验结果表明，根据此公式计算的超滤产水通量的计算值与实验值的相对误差小于1

6、5％，因此该计算模型可给类似体系的超滤工程设计提供参考依据。关键词：海水淡化；预处理；超滤；“通量一进水水质”数学模型PilotStudyofSeawaterPretreatmentbyUltrafiltrationAbstractWaterpollutionandshortagehasbecomeacriticalandseriouschallengetosocietyprogressandeconomydevelopmentintheworld．Asanimportantstrategicsolu

7、tiontowatershortage，seawaterdesalinationhasbeenplayinganincreasinglymomentousrole．Thedesiredperformanceofseawaterdesalinationsystemsisguaranteedbyappropriatelydesignedpretreatmenttofacethevaryingseawaterquality．Itisofgreattheoreticandpracticalimportance

8、tofocusonUltrafiltration(UF)asaneffectivealternativetoconventionalpretreatmentsystempriortoseawaterreverseosmosis(SWRO)．ToevaluatetheperformanceofUFasthepretreatmentmethod，pilottestingandmembranefoulinginthefiltrationprocessshoul