反渗透海水淡化的预处理技术研究进展
杜慧玲!冯世宏!王建中
!辽宁工学院材料与化学工程学院"辽宁锦州!"!##!#
摘要"本文分析了国内外关于反渗透海水淡化预处理技术的应用研究现状"并对预处理技术的发展趋势
做了展望$
关键词"反渗透%海水淡化%预处理
中图分类号"$%&%’
(
)文献标识码"文章编号"!##+,!"-%#"##&$#-,##!",#.
海水淡化技术主要有反渗透!/0"#多效蒸发
!123"#多级闪蒸!145"#压气蒸馏!67"#真空冷冻
!65"和电渗析!23"等$按现有的统计结果
%!&
’全世
界范围内仍以145生产的水量较多’但由历年各种
淡化技术实际应用占有率的统计资源可以发现’/0
法的占有比例有逐年增加的趋势’这是因为与其它
几种淡化技术相比其具有占地少#建造周期短#操
作简单#比投资小#能耗相对较低和起动运行快等
特点(有文献报道
%"&
48/0海水反渗透技术已使淡
化的能耗下降了近一半!.98:;<
.
以下"’产水的出
厂价也几乎下降了一半!#’))美元;<
.
"’因此"!世
纪的海水淡化市场中48/0将是主要的海水淡化
方法(
!预处理后的水质要求
给水预处理对反渗透安全运行是至关重要的(
如果水中的悬浮物#胶体物质和可溶性有机高分子
聚集在膜的表面会使膜受到污染)微生物和细菌会
使膜受到侵蚀)微生物和细菌的残体还会以固体形
式析出’使膜性能变坏)水的温度#=>值#余氯含量#
压力等参数的劣化会引起膜的水解#氧化)由溶质
引起的膜结构变化还会导致膜的透水率下降(另外
不同的膜材料具有不同的化学稳定性’对给水预处
理的要求也不同(一般来讲’膜组件生产厂商均会
提出给水水质指标(这些指标包括淤泥密度指数
!43?"+=>值#碱度#温度#铁锰的含量#硫酸盐#硬
度#余氯#总有机碳!@07"
%!&
(
"传统的预处理技术
传统的海水预处理一般包括灭菌#沉降#过
滤#软化#脱气等’需要多道工序’且成本高’效果不
好(目前主要采用以下预处理流程
%&&
(
"#!小型海水淡化装置的预处理
由于其产水量小’体积小’质量轻’通常用于民
用船舶#舰艇#海岛等场所’作为淡水供给的补充来
源’一般不长期连续使用’使用地点远离大陆’海水
水质稳定’受污染少#水质较好(预处理去除的主要
对象是悬浮物#胶体’因此可采用较简单的预处理
流程)海水!袋式过滤器或砂过滤器!保安过滤
器!反渗透单元(
"#"移动式海水淡化装置的预处理
移动式海水淡化装置可做成集装箱式#拖车式
或固定于车上成为海水淡化专用车’用于需在沿海
移动作业的单位(另外’其作为淡水供给的补充来
源’一般不长期连续使用(该类装置受空间和质量
限制’所用设备应体积小#质量轻’所用水源应为近
海岸的海水(由于靠海岸的海水易受污染’水中既
有悬浮物#胶体和溶解物质’还可能含有大量有机
物#微物生#细菌#藻类等污染物质’而且不同地区#
不同季节的水质差别大’为满足48/0进水水质要
求’必须强化预处理’采用较复杂的工艺流程(如流
程!海水!!加混凝剂"反应器!沉淀器!一级保
安过滤器!二级保安过滤器!消毒器!反渗透单
元)流程"海水!!加混凝剂"反应器!沉淀器!多
介质过滤器!保安过滤器!消毒器!反渗透单元(
流程!的滤芯使用量较多’操作较为简单)流
程"适应性较强’但多介质过滤器质量大需反冲
收稿日期""##&,#&,"+
作者简介"杜慧玲!!A-+,"’女’硕士研究生在读(
第!+卷第-期
"##&年!!月
天津化工
@BCDEBD7:F
6OH’!+PO’-
POQ’"##&
洗!要设置反冲洗泵并贮备反冲洗用水量!操作较
复杂"
!"#海水淡化厂的预处理
海水淡化厂为沿海城市或岛屿居民提供生活
饮用水!规模较大!所用设备通常不受空间和质量
限制!一般长期连续使用"由于所用源水为近海岸
的海水!故水质与移动式装置处理的源水水质类似
#但受潮汐的影响$!只是取水地点固定!工艺流程
与移动式装置类似!如%海水!#加消毒剂$沉井!
#加混凝剂$多介质过滤器!活性炭过滤器!#加阻
垢剂$保安过滤器!反渗透单元&
此流程中沉井!是采用了岸边砂层的天然过滤
作用!故适应性强’设置活性炭过滤器是为了吸附
和去除有机物以及异臭(异味!但活性炭使用一段
时间后需再生!适用于海水有机物含量过高后有异
臭(异味的地区&另外还有适用于海水浊度较低的
地区的流程!和适用于海水浊度较大!可能出现较
高浊度的地区的流程&
#新型的预处理技术
鉴于传统的加入化学药剂和二级过滤的预处
理技术不一定能很好地去除海水中的胶体类物质!
提出了利用膜处理作为反渗透预处理工艺流程
)!
&
采用微滤#或超滤$作为海水反渗透的预处理!不需
要加入絮凝剂(杀菌剂和余氯脱除剂等化学药品!
同时也省去了保安过滤器!将反渗透的进水水质从
传统处理方法的"#$%&改进到"’$()!此技术由于
改进了进水水质!延长了反渗透膜的使用寿命&
#"$连续微滤技术
新型微滤#+$技术以连续微滤#,-./0.1-1203
45-6708/59/0-.$,+:;<为代表
)=
!采用>?@!A孔径
的中空纤维膜!材质为聚丙烯(磺化聚醚砜或醋酸
纤维!由内向外死端过滤&该膜可使胶体颗粒和细
菌数量减少几个数量级!提高净化水的水质!并可
在很低的横流速度下运行&经,+过滤后"’$%@!
颗粒粒径%>B@!A#传统多介质过滤器为CD)>!A$&
该法能耗低!约为>B)CD>B&#EF+GH:A
&
处理水&
#%!超滤技术
以超滤#I+$作为;<的预处理可构成I+:;<
集成技术!新型的毛细管型I+膜可以处理高度污
染的表层海水&该型I+膜器的特点是具有频繁(短
时(自动清洗毛细管膜的功能!且具有在较低的错
流流速下运行的能力
)J
&其I+膜为毛细管状#中空
纤维$!截留分子质量为#)C>D@>>$K)>
&
1!可确保
;<在高通量和高截留率下操作!水回收率为=CL!
产水量提高)>L&预处理能耗约为>?)CD>?&#EF+GH
:A
&
!淡化水成本约可降低)>L
)M(N
&O9.P--7等
))>
经
过@C>>G的测试!有NMBQL的测试数据的"’$(&!
说明该I+预处理的出水水质相当不错&R5SG9./
))>
等用中空纤维I+膜预处理表层海水!其I+出水
"’$()!且出水水质非常稳定!而传统的双重介质过
滤则仅能降到@BC左右!且水质不稳定&
#"#纳滤技术
沙特阿拉伯"F,,公司成功地开发出了纳滤
#T+$技术作为海水淡化的预处理技术&T+膜用于
脱除硬度和总溶解固体!从而提高海水反渗透的操
作压力和系统回收率!保证膜组件的安全稳定运
行&纳滤膜以其独特的荷电特性和分离二价离子的
性能正引起人们的广泛关注
)@
&纳滤膜海水淡化预
处理技术充分利用了上述特点%截留小分子有机
物!预防;<过程的膜污染’截留二价的,9
@U
(V
@U
和
"<
Q
@6
离子!预防海水淡化过程中结垢现象的发生!并
尽量提高水的回收率&;-WS5/
)))
采用T+与;<的集
成技术按先;<后T+的顺序装入膜反应器中!操
作过程由计算机控制&首先进行T+软化!经预过滤
的海水在低于海水渗透压的操作压力#@BQX9$下
用泵打入淡化器!故;<装置无透过液!料液直接冲
洗;<装置的进料侧并进入到T+元件!透过液收
集到中间贮槽!透过液中的,9
@U
(V
@U
("<
Q
@6
浓度大大
降低!T9,8浓度也有较大幅度的降低&然后进行;<
淡化!将海水进料切换为中间贮槽中的进料!同时
关闭T+元件的透过液出口&由于此进料的离子浓
度已大大降低!因此其渗透压大大降低!而操作压
力远大于此时的渗透压!于是;<元件开始工作产
生淡化水!其浓缩液对T+膜进料侧起到冲洗作用&
&结语与建议
综上所述!传统的预处理方法正在逐渐被淘
汰&新兴的+(I+膜预处理效果好
)@
!可是给水中
的悬浮物和胶体等污染沉淀在膜面上!水通量很快
衰降!必须及时地反冲洗!而且这种冲洗是频繁的&
T+与;<膜一样价格高!而且容易受许多污染物的
损害!因此T+对进水的水质要求与;<并无差别!
杜慧玲等%反渗透海水淡化的预处理技术研究进展第
)M卷第Y期!"
需要常规的预处理!
当前"!"#$技术已经成为解决我国沿海地区
和世界上许多国家水资源短缺的重要手段"进一步
提高淡化效益#降低成本成为新的研究热点!新型
淡化系统的趋势是采用集成膜$%&’()+’(,-(./+&(
!01’(.2%-!%
&3#45’
"即将微滤$-6%#超滤$76%#纳滤
$86%和#$组合起来!一些价格低廉的天然硅酸盐
矿物应用于这一领域也是降低成本的一条可能途
径!如一些粘土矿物和沸石矿物经适当改性处理后
可具有良好的吸附特性和离子交换特性"可应用于
海水预处理
9:’
!我国的海水淡化预处理技术研究和
应用还处于初始阶段"在国外蓬勃兴起的膜预处理
技术的应用尽管可以成功的提高反渗透膜的使用
寿命"可是这些滤膜也要定期更换"使得淡化成本
仍然较高!因此"对!"#$预处理来说"当前需要研
发的是能在膜前成功降低悬浮物浓度以及钙镁等
金属离子浓度的新技术"寻求具有创新水平的自主
技术!
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Q!"#$%"%&’%()"))+$,-+./%$0$&123"%4/$565789R
一种氯气液化工艺方法
公开号(4D4=@A=申请人(江苏化工农药集团有限公司
一种氯气液化工艺方法"其工艺流程依次为($4%采用高压离心式气体压缩机"以浓硫酸作为工作介质将干燥氯气一步压
缩到=;EC4;5-k+)$5%将压缩后的氯气与硫酸的混合流体送至硫酸分离器进行分离)接着将分离后的压缩气体送至除雾器"去
除压缩气体中的雾状硫酸"以进一步提高压缩氯气的纯度)$A%然后再将分离后的压缩氯气送至氯气液化器"采用冷却水冷却
到A=CD=m使压缩氯气冷凝成液体"并通过出口送至液氯贮罐贮存!本发明开拓创新"在工业应用上大胆采用一步压缩无冷冻
的新工艺实现氯气液化"克服了以往的传统技术偏见"省去了庞大的低温制冷系统和一级液环泵群"其工艺先进"流程简单"设
备投资小"运行可靠性高"能耗低"经济效果好!$发明人(罗圣君)张宝林)陈关乾)杨培义%
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天津化工
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