高回收率反渗透海水淡化工艺

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1、第31卷第6期Vol.31No.6382005年6月Jun.,2005陈益棠!章宏梓!周倪民"国家海洋局杭州水处理技术开发中心!浙江杭州310012#目前反渗透海水淡化的回收率小于40%%本文研究开发死端超滤预处理技术和反渗透-纳滤联合脱盐相结合的膜集成海水淡化新工艺!与传统工艺比较!具有装置体积小!产水回收率高等优点%文章介绍了采用新工艺的海水淡化装置样机的试制情况及现场运行结果%沿岸海水为料液!操作压力1为5.1MPa条件下!操作压力2为2.0MPa条件下!装置脱盐率99.21%!产水量397.3L/h!产水回收率55%%海水淡化装置对海水中Ca2+&Mg2+&Na+&HCO

2、-&Cl-&SO2-&TDS!总碱度!总硬度的脱除率分别为99%!99.6%!99.21%!95%!99.35%!98.48%!99.21%!95%!3499.42%%工艺过程’海水淡化’膜集成脱盐工艺’反渗透-纳滤’死端超滤技术TQ028.8A1000-3770"2005(06-0038-05在海水反渗透脱盐过程中!产水回收率提高!浓缩海水浓度增加!海水渗透压上升!膜过程有效推动力下降!导致膜的产水量下降!淡水含盐量增加%同时!浓海水中的结垢组份也趋于在膜面结垢沉淀%为保持一定的膜产水通量!而提高膜的操作压力!会造成膜的损坏%因此在新的耐压膜未开发前!目前反渗透海水淡化回收率低

3、于40%%本研究采用膜集成工艺[1]!局部降低反渗透过程中膜面的浓度!使脱盐装置的水回收率提高%图1中空纤维超滤膜预处理试验流程试验装置为自制的船用反渗透海水淡化装置改装!反渗透海水淡化膜组件由纳滤膜组件代替%试验采用两种不同型号的纳滤膜元件组成纳滤膜的组超滤预处理试验料液$自来水配制的不同浓度件%试验流程见图2%硅藻土悬浊液和海带用自来水浸泡4h后的浸泡液’在浓海水条件下纳滤膜的性能试验料液$人工合成海水!配制方法见结果与讨论节中相应章节’反渗透-纳滤海水淡化样机性能试验料液$氯化钠水溶液&人工合成海水和东海某地沿岸海水%图2浓海水条件下纳滤膜性能试验流程试验设备为自制!内含一

4、支5英寸中空纤维超滤膜组件!日本东丽株式会社生产%试验流程见图1%收稿日期$2004-05-14基金项目$国家海洋局资助项目)HK0202(和浙江省海洋局资助项目"ZH0101(作者简介$陈益棠"1945-)!研究员!主要从事海水淡化和膜过程的开发研究’联系电话$0571-88935369%陈益棠等"高回收率反渗透海水淡化工艺39试验装置为自制,工艺流程见图3!本上可恢复到前一次的水平!操作压力对通量的影响很明显!用海带浸泡水试验"膜通量要低些"但经过反压冲洗和化学清洗"膜性能可以恢复$表2%!在样机设计中"作为预处理的超滤膜组件的截留分子量为100000!中空纤维型组件!114

5、mm!1078mm!死端超滤装置的运行和反压冲洗过程采用PCL电脑控制!超滤过程运行40min"反压1min"冲洗1min!反压冲洗压力0.15MPa"流量2.5m3/h"化学清洗采用RO透过水$100L%+NH4HF2+柠檬酸溶液循环运行$错图3膜集成海水淡化装置工艺流程简图流式%1h"浸泡4h后"用RO透过水冲洗干净!或采用次氯酸钠$1%浓度%进行错流冲洗!预处理部份硝酸银滴定法测海水氯度"通过盐度与氯度的的水回收率大于98%!关系计算海水总溶解盐"S!=1.80655Cl!!钙#镁和硫酸根离子采用EDTA络合滴定法测定!在实验室进行了海水纳滤膜的分离性能测试"试验原液为人工

6、合成海水"组成见表3!TDSCl%Ca2+Mg2+SO2%4本研究开发的一种全膜法预处理技术"即可反3381418717.6424.85773.383052.808115444922.24424.85773.383052.80压冲洗的死端超滤技术(也称全过滤技术)"它没有浓缩溶液排出"全部水溶液都转换成产水"而溶液中的悬浮固体物全部沉淀在超滤膜表面!在膜背面加取NaCl2643.5g"MgCl2226g"MgSO4324.8g"压"使水流从膜产水侧垂直通过膜反向流动"直接冲CaCl2115g"KCl72.1g溶解于100LEDI产水中"配击沉淀物"使沉淀物松动脱落"定期外排"使膜

7、性能成实验室人工合成海水!TDS为33814mg/L!在得到恢复!在不同浓度和压力条件下"过滤水量的100L人工合成海水中加入4734gNaCl"配成TDS变化和反压清洗的效果列于表1和表2!为81154mg/L的浓海水!压力试验溶液浓度$mg/L%不同的纳滤膜组件对海水分离性能差别很大!$MPa%02162030405055在试验条件下"2号纳滤膜组件几乎没有通量!膜对0.02300360200320280290260290氯化钠的截留率大小除与膜的性能有关外"还与料0.049