低温水处理中的膜法工艺

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1、低温水处理中的膜法工艺冉琳，吴克宏，张建松(解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京210007)摘要：低温水处理一直是膜法水处理工艺中的难题，着重讨论目前膜法工艺中的反渗透膜和超滤膜在低温水处理方面的探索研究。其中反渗透工艺采取的措施主要有加温加压，增加膜数量，采用较合适的预处理方法等。超滤处理低温低浊水具有较好的效果，如果和混凝结合效果更好。关键词：低温水处理；反渗透膜；超滤膜膜分离技术作为一种新型的水处理方法。是2l世纪现代分离技术中重点研究、开发和应用的技术之一，因其能在常温下操作、无相变，能耗低等优点。在技术进步、产品结构调整、节省能源

2、及污染防治方面日益显示出其强大的生命力和竞争能力。但目前膜技术在水处理中的应用遇到一个难题，即在低温条件下膜很难发挥其正常的性能。我国北方大部分地区冬、春季均温都在5℃以下，水质的物理化学特性与其它季节相比具有温度低、浊度低、耗氧量低、碱度低、水的粘度大等特点。这给不少水厂的冬季处理带来了很大困难。膜在此温度下产水量也受到极大影响。膜技术作为未来的一项重要产业．如果其在低温条件下的性能能够得到改善，将在水处理中发挥重要的作用。l反渗透膜处理低温水反渗透是以压力为驱动力的膜分离技术，主要应用领域有海水和苦咸水淡化。纯水和超纯水制备，工业用水处理，

3、饮用水净化，医药、化工和食品等工业料液处理和浓缩．以及废水处理等。反渗透膜的产水率受温度影响较大。如纯净水产量与源水的温度(与25℃相比)成反比，一般水的温度每下降1℃．产水率下降3％～4％。而温度对于反渗透膜通量的间接影响，主要是通过膜体形变以及水体粘度、表面张力等膜体及水体参数得以实现。膜体形变与进水温度正相关，水体粘度及表面张力与进水温度均负相关。1．1提升水温反渗透膜的运行温度一般在5℃～40℃，而冬春季原水温度经常达到5℃以下，为了让膜在最适宜的温度下工作，以正常发挥其性能，目前比较常见的措施就是增加预处理进水的加热装置．对原水进行加

4、热升温。但是加热会引起能量消耗问题。目前各国都在积极地寻找反渗透加热过程中降低能耗的办法，如美国研制的太阳能循环系统来对水进行加热，比较成功地降低了能耗131。利用RO进行海水脱盐时．中国北方的RO站可以利用发电厂的冷却海水作为其供水如果预处理系统中无加热设备时。在冬季要十分注意二氧化硅等结垢对膜元件的污染问题．严格控制浓水中的二氧化硅等的含量，其值不能超过在该温度下的溶解度。另外，反渗透装置运行前、停运后均应进行低压冲洗3min左右，将反渗透装置中的存水置换掉。1．2增加压力加压也是提高产水通量的一个措施。压力增加，水的渗透速度加快。膜通量增

5、加。但是在反渗透系统中。膜的产水通量与膜受污染速度成正比关系。压力越高，胶体在膜面沉积速率越快，膜通量下降也越快阁，冈为在给水平行流过膜表面时。还有部分产水垂直透过膜表面．导致污染物在膜表面形成沉淀。当溶质与膜具有强的亲和力时。提高压力将增加膜孔内溶质分子的流动性，产生的对流剪切力足以克服溶质与膜间的吸引力．使更多溶质分子透过膜，导致膜分离率降低。膜对金属离子的分离率存在临界压力，临界压力以下。分离率随压力增加而上升；反之．随压力增加而下降。膜污染速度加快。如果增加清洗次数。直接影响膜的使用寿命。因此水通量的选择需综合考虑设备投资和运行成本，才

6、能取得平衡。衡阳药厂制水车间反渗透制水实验发现．在增加同样产水量的情况下。采用升温措施实际耗能要比采用升压措施多。但不管是升温还是升压．二者均有一定限度，应控制在R0膜允许的温度、压力范围之内，而且升温升压速度不宦过快。通过实验发现，升温措施和升压措施各有利弊：升压措施，较为省能，但一般压力情况下，增加潜力较小；升温措施耗能较多，但在低温时，增加潜力较大。当要求增水量较大时，可二者同时采用。在低温条件下。为了提高产水量，可首先考虑采用升压方案，其次考虑升温案为提高水温，可采用问壁式换热器，以蒸汽作为热源，通过调整蒸汽气量来调整升温幅度。为提高水

7、压。可在原多级高慷泵的基础上串联一台小型水泵，或者采J}j扬程稍高的调速高压泵．确保泵的高效运行。这与采川阀门调节相比。能量浪费要少得多。采用升温升压措施提高产水量，升温升压后可能会使膜寿命缩短，需要进一步做实验研究。1．3合适的预处理在低温条件下预处理难度加大．在设计中必须加以考虑，如采取降低滤速，增加PAC、PAM药剂投加量等措施。针对不同的水质采用不同的预处理方法．有助于减缓膜污染，使系统运行稳定。比如在我国北方一些海域，水体温度和浊度都很低，导致水的黏度非常大，如果采用常规混凝方法，混凝反应速度非常缓慢．形成的矾仡细小轻松不容易下沉，给

8、混凝沉淀带来很大的闲难。罗发奎等采用高密度澄清技术结合超滤+反渗透海水淡化装置，在华北某电厂进行了利用海水制备锅炉补给水大型中试试验。以考察高密度澄清