采用新的前處理法和改進(jìn)膜性能(1)

1、    采用新的前處理法和改進(jìn)膜性能(1)    反滲透海水淡化系統(tǒng)在以敞開(kāi)取水方式取用表層水時(shí)，為控制膜污染，必須設(shè)計(jì)各種前處理工藝。同時(shí)為維持膜性能能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采取了低水通量、低回收率的方法。近年來(lái)，海水淡化復(fù)合膜元件的性能指標(biāo)有了很大程度的改進(jìn)。同時(shí)，一種更有效的微濾膜技術(shù)也已在商業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。利用這些新的水處理技術(shù)，不僅能提高進(jìn)水質(zhì)量，而且能使經(jīng)過(guò)前處理后的地表水其水質(zhì)可與井水水質(zhì)相比甚至更好。這些新技術(shù)可增加系統(tǒng)的可靠性，降低制水成本。本文將對(duì)新的前處理法在海水淡化系統(tǒng)中的

2、實(shí)用價(jià)值進(jìn)行評(píng)述，評(píng)估這些方法在改進(jìn)RO海水淡化系統(tǒng)性能及經(jīng)濟(jì)性方面的潛力。 關(guān)鍵詞：前處理法 膜性能 反滲透 摘 反滲透海水淡化系統(tǒng)在以敞開(kāi)取水方式取用表層水時(shí)，為控制膜污染，必須設(shè)計(jì)各種前處理工藝。同時(shí)為維持膜性能能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采取了低水通量、低回收率的方法。近年來(lái)，海水淡化復(fù)合膜元件的性能指標(biāo)有了很大程度的改進(jìn)。同時(shí)，一種更有效的微濾膜技術(shù)也已在商業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。利用這些新的水處理技術(shù)，不僅能提高進(jìn)水質(zhì)量，而且能使經(jīng)過(guò)前處理后的地表水其水質(zhì)可與井水水質(zhì)相比甚至更好。這些新技術(shù)可增加系統(tǒng)的可靠性，降低制水成本。本文將對(duì)新的前處理法在海水淡化系統(tǒng)中的實(shí)用價(jià)值進(jìn)行評(píng)

3、述，評(píng)估這些方法在改進(jìn)RO海水淡化系統(tǒng)性能及經(jīng)濟(jì)性方面的潛力。引 言利用反滲透技術(shù)進(jìn)行脫鹽的經(jīng)濟(jì)性正日益明顯，由于反滲透的技術(shù)水平不斷提高。目前，中低含鹽量苦咸水脫鹽所需的費(fèi)用可與常規(guī)水處理方法相競(jìng)爭(zhēng)的。特別是，當(dāng)距離很遠(yuǎn)，或需各種水處理的情況下，使用反滲透技術(shù)的優(yōu)越性更為顯著。從價(jià)格上看，雖然海水淡化膜元件稍比苦咸水膜元件貴一些，但是海水的RO脫鹽費(fèi)用卻比苦咸水的RO脫鹽費(fèi)用高很多。原因之一是海水淡化系統(tǒng)所用水泵很貴，而且還需使用昂貴的耐腐蝕的合金管道，另外，海水淡化系統(tǒng)是靠敞開(kāi)取水的方式取水，且回收率相當(dāng)?shù)偷仍蚨荚斐珊Ｋ到y(tǒng)前處理費(fèi)用大大高于苦咸水前處理系統(tǒng)所需費(fèi)用。在目前RO系統(tǒng)的

4、投資比例中，膜元件費(fèi)用僅占制水成本的6%8%，設(shè)備費(fèi)及電費(fèi)占絕大部分。RO系統(tǒng)回收率是影響設(shè)備的總投資費(fèi)用以及運(yùn)行費(fèi)用的最主因素。對(duì)于凈化系統(tǒng)而言，進(jìn)水量與回收率是成反比的關(guān)系，系統(tǒng)回收率直接影響到設(shè)備的規(guī)范及耗電量，但是就海水淡化RO系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，回收率不能任意增加，因?yàn)榛厥章试礁?，進(jìn)水的含鹽量也越高，最終導(dǎo)致滲透壓增高，產(chǎn)品水含鹽量也增加。海水淡化膜技術(shù)的發(fā)展過(guò)程及其各項(xiàng)操作參數(shù)隨著膜技術(shù)的發(fā)展隨著聚酰胺復(fù)合膜技術(shù)應(yīng)用到海水脫鹽的凈化設(shè)備中，系統(tǒng)設(shè)備的投資費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于早期用醋酸纖維膜技術(shù)的設(shè)備投資費(fèi)用。早在1978年，開(kāi)發(fā)研制出了海水淡化復(fù)合膜，該膜的材料是脂肪族聚酰胺復(fù)合物，其特點(diǎn)為鹽透過(guò)率

5、很高，在將早期的膜技術(shù)被應(yīng)用到飲用水RO系統(tǒng)時(shí)必須采用二級(jí)處理器，回收率較低，一般在30%35%；在此之后，研制出新一代復(fù)合膜，其材質(zhì)是芳香族聚酰胺，這是海德能公司對(duì)世界的一大貢獻(xiàn)，因?yàn)樵摷夹g(shù)使膜性能有了顯著的改進(jìn)。從圖1可看出，自1986年以來(lái)，推出的一系列海水淡化膜在維持水通量不變的情況下脫鹽率不斷提高，最新的商用海水淡化膜的特征水通量是1978年的2倍，鹽透過(guò)率減少大約為1978年的4倍。目前已具有公稱脫鹽率99.7%、產(chǎn)水量為6000gpd(22.7m3/日)的商用膜元件，但實(shí)際上膜元件的公稱性能并不就是系統(tǒng)的實(shí)際性能，因?yàn)閱蝹€(gè)元件的檢測(cè)條件與RO系統(tǒng)的操作條件差異很大，系統(tǒng)性能可根據(jù)

6、膜元件本身的技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)中安裝的膜面積、給水水質(zhì)以及操作條件等綜合情況計(jì)算出來(lái)。使用具有鹽透過(guò)率低的膜元件（較高脫鹽率），其結(jié)果是降低產(chǎn)水含鹽量。因此，提高膜元件的脫鹽率，可使RO系統(tǒng)回收率提高。以含鹽量為38,000ppm，水溫在18-28之間的地中海海水為給水設(shè)計(jì)的RO系統(tǒng)，其回收率為40%45%，平均水通量為7-8gfd(11.9-13.5L/m2·小時(shí))，在上述操作條件下，進(jìn)水壓為8001000psi(55-70巴)，產(chǎn)水含鹽量在300500ppm之間。當(dāng)進(jìn)水含鹽量和膜元件的脫鹽率為一定時(shí)，產(chǎn)水含鹽量與進(jìn)水溫度、回收率、產(chǎn)水通量成函數(shù)關(guān)系變化。提高進(jìn)水溫度，會(huì)引起鹽份和水分

7、子擴(kuò)散速度的增加，大約為每增加1攝氏度，擴(kuò)散速度提高3%。通常RO設(shè)備都是在流量恒定條件下工作的，故鹽透過(guò)率的變化僅與進(jìn)水溫度變化有關(guān)。產(chǎn)品水含鹽量與平均水通量成反比關(guān)系，水通量提高則可稀釋通過(guò)膜的鹽離子，從而降低產(chǎn)品水含鹽量。一般說(shuō)來(lái)，海水淡化系統(tǒng)的平均水通量保持在一個(gè)相對(duì)低的量上，即進(jìn)水為地表水時(shí)為7-8gfd、進(jìn)水為靠岸邊的井水時(shí)為10gfd(16.8L/ m2·小時(shí))，上述兩種水源之所以采用不同的水通量，是因?yàn)榫|(zhì)比地表水的好，因而對(duì)膜的污染現(xiàn)象也較少。通常在海水淡化系統(tǒng)中，使用的水通量較低，一般在50%（相對(duì)于苦咸水脫鹽），如果試圖在高水通量條件下運(yùn)行海水淡化系統(tǒng)，很可

8、能造成不可逆的流量衰減現(xiàn)象。直到最近，由于膜元件脫鹽率的提高，因而可設(shè)計(jì)出一種新型工業(yè)用海水淡化RO系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較高的回收率。海水淡化RO系統(tǒng)的最大回收率主受膜脫鹽率或產(chǎn)水水質(zhì)不能達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)的限制。從圖2所標(biāo)出的曲線可看出鹽透過(guò)率與回收率和水通量成函數(shù)關(guān)系變化。該圖的實(shí)驗(yàn)條件是：進(jìn)水為含鹽量37,500ppm TDS的地中海水，進(jìn)水溫度為28，膜元件的回收率在4060%，水通量在811gfd，所用的膜元件公稱脫鹽率為99.6%，在計(jì)算產(chǎn)水水質(zhì)時(shí)，將鹽透過(guò)率提高了15%后進(jìn)行計(jì)算，這是由于考慮到膜平均壽命為3年，每年膜的鹽透過(guò)率增加5%（每年應(yīng)有20%的膜元件需更換），由圖可看出，如果需得

9、到較高的回收率，水通量將超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值8gfd。這樣做可保證理想的產(chǎn)水含鹽量，特別是當(dāng)進(jìn)水溫度較高時(shí)，更是如此。目前存在著幾個(gè)最突出的問(wèn)題，一是海水淡化系統(tǒng)的最佳回收率是多少時(shí)，能夠使產(chǎn)出水的成本降低，二是目前海水淡化膜的性能可否使淡化系統(tǒng)達(dá)到所求的回收率，三是當(dāng)進(jìn)水為地表海水時(shí)，RO膜可否在較高的水通量下運(yùn)行。    凈化過(guò)程中所需費(fèi)用眾所周知，系統(tǒng)回收率的大小直接影響到海水淡化RO系統(tǒng)的投資費(fèi)用。增加回收率，則會(huì)減少所有工藝設(shè)備的容量（因?yàn)檫@些設(shè)備容量由給水流量及濃水流量決定），同時(shí)也會(huì)影響到供水系統(tǒng)的容量及取水泵的能耗，影響到所有  

10、;          摘反滲透海水淡化系統(tǒng)在以敞開(kāi)取水方式取用表層水時(shí)，為控制膜污染，必須設(shè)計(jì)各種前處理工藝。同時(shí)為維持膜         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。預(yù)處理設(shè)備的容量，因?yàn)橘A水槽、泵、過(guò)濾設(shè)備以及所使用的化學(xué)加藥設(shè)備的配置都是由給水流量所決定的

11、。另外，還考慮到濃水管道及出水設(shè)備的配套使用。工程設(shè)計(jì)中，水通量的選取會(huì)影響到凈化設(shè)備中需安裝多少支膜元件、多少壓力容器、管路的連接方式以及RO系統(tǒng)滑架的大小。為了使用戶能夠根據(jù)上述各種需更精確地估算出整個(gè)凈化設(shè)備安裝所需投資金額，本文在表1中做了詳細(xì)說(shuō)明。表1的例子的操作條件是：進(jìn)水為地中海水，采用敞口取水方式，系統(tǒng)產(chǎn)水量為6mgd(22,7000m3/天)。通常在進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，成本估算可參考G. Leitner(3)，P.Shidlds和I. Mock(4)二篇文章中所提供的參考數(shù)據(jù)。(3)、(4)均為本文列出的參考文獻(xiàn)。表1列出了在基本設(shè)計(jì)和具有高回收率、高水通量的HRF系統(tǒng)設(shè)計(jì)中

12、所需設(shè)備成本費(fèi)用的比較（包括35%間接成本），由表1可看出基本設(shè)計(jì)的回收率為45%，水通量為8gfd、HRF設(shè)計(jì)水的回收率為55%，水通量為11gfd。表1 兩種設(shè)計(jì)投資費(fèi)用之比較(以1000US$為單位)     投資細(xì)目    基本設(shè)計(jì)回收率45%水通量8gfd    HRF設(shè)計(jì)，回收率55%水通量11gfd    設(shè)備成本變化%    取水和排水    

13、;940    830    -11.7    前處理    5,000    4,390    -12.2    膜元件    2,000    1,450    -27.5  

14、  工藝設(shè)備    16,050    13,650    -15.0    產(chǎn)品水處理    400    400    0    場(chǎng)地    670    640 &

15、#160;  -45    總費(fèi)用    25,060    21,360    -14.8    特殊費(fèi)用($/m3·天)    1,104    940    -14.8 從表1中列出的兩種設(shè)計(jì)方法各項(xiàng)費(fèi)用來(lái)看，可得出這樣一個(gè)結(jié)論：即如果設(shè)備的回

16、收率和水通量高，可使總投資費(fèi)用低（相對(duì)于回收率和水通量低的設(shè)備而言），因此，采用高回收率的設(shè)備可大大降低制水的成本。但是，如果使用這樣的設(shè)備，由于其具有高回收率和高水通量則求進(jìn)水壓力也相應(yīng)提高，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較高的功耗。在圖3中，我們標(biāo)出了回收率與進(jìn)水壓力之間的變化關(guān)系 曲線（測(cè)試時(shí)進(jìn)水溫度為18，水通量為8到11gfd），由圖可見(jiàn)，當(dāng)水通量一定時(shí)，進(jìn)水壓力隨回收率的增加而增加。這是由于平均進(jìn)水含鹽量和滲透壓增加而造成的。在進(jìn)行壓力計(jì)算時(shí)，由于考慮到膜元件有污染及壓縮的可能，因而假定水通量衰減系統(tǒng)為20%。圖4為與圖3的進(jìn)水壓力數(shù)值相對(duì)應(yīng)的特殊功耗值。該功耗計(jì)算是假定系統(tǒng)中裝高效泵和能量回收渦

17、輪機(jī)。假定這兩個(gè)設(shè)備的效率是83%，所用電機(jī)效率是93%。（這樣的高效設(shè)備現(xiàn)已有供應(yīng)，并在1997年投產(chǎn)的一個(gè)2.1mgd的海水淡化裝置上起用。）如圖4所示，當(dāng)水通量一定，回收 率為50%，對(duì)應(yīng)的特殊功耗為最小值。如果將設(shè)計(jì)回收率定為55%，通量為11gfd，其結(jié)果是高壓泵的特殊功耗從4.2kwh/m3增加到4.6kwh/m3，圖中的進(jìn)水溫度為18，即18時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)變化將造成特殊功耗有0.4kwh/m3的差異，如果進(jìn)水溫度為28，上述二種設(shè)計(jì)的特殊功耗僅有0.3kwh/m3的差異，由此可見(jiàn)，溫度變化對(duì)功耗的影響不大。表2是標(biāo)準(zhǔn)條件（基礎(chǔ)設(shè)計(jì)）和高回收率、產(chǎn)水通量設(shè)計(jì)時(shí)的系統(tǒng)制水成本細(xì)目的比較

18、。表2 在RO海水淡化系統(tǒng)中回收率和水通量二參數(shù)的不同對(duì)產(chǎn)品水成本的影響    水成本(US$)    基本設(shè)計(jì)回收率為45%水通量為8gfd    HRF設(shè)計(jì)回收率為55%水通量為11gfd    水成本變化%    設(shè)備費(fèi)    0320    0275    -4.0

19、60;   換膜元件    0050    0037    -26.0    維修、保養(yǎng)    0095    0084    -12.0    功耗    0252   

20、0;0276    9.5    化學(xué)試劑和保安過(guò)濾器濾芯    0060    0050    -17.0    勞動(dòng)力    0050    0040    -20.0    產(chǎn)品水總費(fèi)用($/m

21、3)    0827    0762    -7.9 計(jì)算水的費(fèi)用的幾個(gè)參考因素為：8%的利率、設(shè)備壽命20年、更換8”海水淡化膜元件的費(fèi)用$800、維修費(fèi)（設(shè)備費(fèi)的3%）、電費(fèi)$0.06/kwh、工廠開(kāi)工效率95%等，除此之外，還把前處理系統(tǒng)中使用的化學(xué)試劑，如：氯、無(wú)機(jī)絮凝劑、聚合物、亞硫酸氫鈉、阻垢劑等費(fèi)用計(jì)算進(jìn)去，最后，估算生產(chǎn)出水的總費(fèi)用。雖然提高回收率、增加水通量可以減少費(fèi)用，但是，想使膜的性能在高水通量時(shí)仍能保持穩(wěn)定，就必須保證進(jìn)水質(zhì)量，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行充分的前處理。

22、總之，利用降低投資費(fèi)用、改進(jìn)操作條件等手段，大約可使制水的成本降低8%。            摘反滲透海水淡化系統(tǒng)在以敞開(kāi)取水方式取用表層水時(shí)，為控制膜污染，必須設(shè)計(jì)各種前處理工藝。同時(shí)為維持膜         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。

23、通常進(jìn)水壓力限定為70巴，這是受壓力容器的額定值所限，而與膜的穩(wěn)定性及卷式膜元件的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)：在加里福尼亞有一個(gè)規(guī)模很大的海水淡化裝置，在該裝置中海水淡化膜元件已在進(jìn)水壓力為75-80巴的條件下運(yùn)行了很長(zhǎng)時(shí)間。同時(shí)還進(jìn)行過(guò)在合理設(shè)計(jì)元件結(jié)構(gòu)和壓力容器條件下，使膜元件成功地運(yùn)行在壓力約為120巴的大規(guī)模海水淡化設(shè)備上，因而當(dāng)進(jìn)水溫度在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，進(jìn)水壓力超過(guò)83巴(1200psi)對(duì)膜元件的長(zhǎng)期性能不會(huì)有影響。    常規(guī)的前處理工序進(jìn)行前處理的目的是希望通過(guò)這一工序降低進(jìn)水的污染物含量，提高進(jìn)水水質(zhì)，使給水水質(zhì)能夠保證膜元件的長(zhǎng)期、穩(wěn)定性能。在海水淡

24、化系統(tǒng)中，膜污染現(xiàn)象會(huì)日益嚴(yán)重，其原因主是因?yàn)樵谶M(jìn)水中存在著膠體和顆粒物質(zhì)、溶解有機(jī)物以及細(xì)菌的滋長(zhǎng)。在苦咸水淡化系統(tǒng)中位于尾部的膜元件上偶然能發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)物形成的垢，但對(duì)大多數(shù)海水淡化系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)這一問(wèn)題，同樣，由于較低的回收率以及高離子強(qiáng)度和低濃度的碳酸氫根離子，因此濃水中也非常不易形成難溶鹽的沉淀，由于顆粒、有機(jī)物及微生物生長(zhǎng)而引起的膜污染通常位于系統(tǒng)前部的膜元件上，根據(jù)文獻(xiàn)6、7的觀點(diǎn)，由于離子強(qiáng)度高，產(chǎn)品水通量大的原因，而加快了膠體污染現(xiàn)象的發(fā)生。海水中的高離子強(qiáng)度會(huì)減少膠體顆粒及顆粒與膜表面之間的相互排斥力，另外由于滲透水所形成的垂直于膜表面的驅(qū)動(dòng)力將使膠體顆粒和有機(jī)大分子沉積在膜表面

25、間隙形成污染層。當(dāng)系統(tǒng)的進(jìn)水源是海水時(shí)，由于水中離子強(qiáng)度高，同時(shí)又有膠體及溶解有機(jī)物的存在，因而即使在低通量時(shí)膜污染的速度也比系統(tǒng)凈化苦咸水時(shí)快得多。因?yàn)槟な艿搅宋廴荆蛊渌亢望}透過(guò)率均受到影響，當(dāng)污染情況嚴(yán)重時(shí)，水通量降低，在這種情況下，想使產(chǎn)水量達(dá)到設(shè)計(jì)求，就必須增加進(jìn)水壓力。一般情況下，鹽的透過(guò)率也會(huì)同步增加，而最終造成產(chǎn)水含鹽量增高。顆粒或微生物等污染的最終結(jié)果是進(jìn)水渠道阻塞和壓力損失增加。通常SDI(Silt Density Index)值是對(duì)進(jìn)水質(zhì)量和系統(tǒng)前處理工序的效果進(jìn)行檢測(cè)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。SDI值主用來(lái)檢測(cè)某一孔徑膜對(duì)水的過(guò)濾能力。一般情況下使用孔徑為0.45微米的膜，SDI

26、值是進(jìn)水質(zhì)量的相對(duì)值，從這個(gè)數(shù)值中，并不能明確看出膜污染速度或?qū)δば阅茉斐傻挠绊懙惹闆r。大多數(shù)膜生產(chǎn)的廠家對(duì)SDI的數(shù)值作了規(guī)定，即上限為4-5，為了保持膜性能的穩(wěn)定，SDI平均值應(yīng)低于3。圖5列出了以地表水為水源的常規(guī)前處理系統(tǒng)的工藝流程。該流程包括在原水中間斷加入游離氯。并維持殘余氯濃度為0.5-1.0ppm，另外還應(yīng)加入絮凝劑和凝聚劑，加入絮凝后的膠體物質(zhì)經(jīng)過(guò)二級(jí)壓力多介質(zhì)過(guò)濾器除去。這種二級(jí)過(guò)濾器第一級(jí)為粗過(guò)濾，第二級(jí)為精過(guò)濾，采用這種二級(jí)過(guò)濾的方法，即使在反洗時(shí)或者在由于季節(jié)變化而導(dǎo)致生水水質(zhì)變壞時(shí)也可保證RO給水水質(zhì)/如圖5所示，當(dāng)進(jìn)水經(jīng)過(guò)二級(jí)過(guò)濾器，到達(dá)保安過(guò)濾器前，需在進(jìn)水中添

27、加阻垢劑和亞硫酸氫鈉。實(shí)驗(yàn)證明：圖5中所示的前處理工藝對(duì)于降低原水SDI值是有效的，在原水的SDI值大得不可測(cè)出時(shí)，經(jīng)上述工藝處理后SDI值能達(dá)到2-3。實(shí)際上，無(wú)論所使用的前處理工藝如何，大多數(shù)海水淡化設(shè)備都能使進(jìn)水質(zhì)量達(dá)到上述SDI值（8、9、10）。但是，由介質(zhì)過(guò)濾器和保安過(guò)濾器組成的常規(guī)前處理裝置對(duì)阻擋膠體和懸浮顆粒的能力是不確定的，經(jīng)過(guò)前處理后得到的進(jìn)水質(zhì)量，受一些特定因素的影響很大。當(dāng)某一過(guò)濾器反洗時(shí)，其余運(yùn)行中的過(guò)濾器的過(guò)濾速度比正常使用時(shí)的速度快，這樣就增加了穿透的可能性。在反洗之后的濾餅形成期，高濃度的膠體顆?？呻S過(guò)濾水排出來(lái)，這就是為什么在敞口取水的海水淡化系統(tǒng)中平均水通量

28、限制在8gfd的原因。膜前處理工藝曾經(jīng)有文獻(xiàn)（10、11）提出過(guò)利用膜處理作為前處理的一部分。用超濾膜和微濾膜能夠產(chǎn)出比常規(guī)前處理法（介質(zhì)過(guò)濾器和保安過(guò)濾器）產(chǎn)出質(zhì)量好的多的進(jìn)水，但是一般來(lái)說(shuō)，卷式超濾膜元件不適合處理污染嚴(yán)重的地表水。UF元件不能在高水通量條件下工作，否則膜表面會(huì)嚴(yán)重污染或進(jìn)水渠道被阻塞。高的橫向進(jìn)水速度可以減少濃差極化，但最終造成功率損耗增大，膜需經(jīng)常清洗，清洗過(guò)程也很麻煩，且不能有效恢復(fù)產(chǎn)水通量。最近提出了一種新的微濾和超濾技術(shù)大直徑中空纖維結(jié)構(gòu)。膜孔徑為0.70.9mm，膜材質(zhì)為聚丙烯、磺化聚醚砜或醋酸纖維，有些元件將進(jìn)水滲透水的方向設(shè)計(jì)成由外向內(nèi)，有些則相反。新型工業(yè)

29、用中空纖維設(shè)備具有二個(gè)新穎的性能：1.可自動(dòng)、頻繁脈沖式?jīng)_洗中空纖維管（有些型號(hào)采用反洗），其特點(diǎn)是通過(guò)短時(shí)間的停運(yùn)，來(lái)保持穩(wěn)定的產(chǎn)水通量。2.可在一很低的橫流速度下工作，甚至可以在單向流動(dòng)狀態(tài)下工作（全流過(guò)濾）。與常規(guī)過(guò)濾器因反洗而出現(xiàn)的停運(yùn)時(shí)間相比，這種脈沖式?jīng)_洗的停運(yùn)時(shí)間非常短。并且頻繁的脈沖沖洗可使水通量保持穩(wěn)定，這種設(shè)備的進(jìn)水壓力為12巴，當(dāng)操作降低進(jìn)水壓力，降低橫向流速或采用全流過(guò)濾時(shí)，系統(tǒng)回收率高，能耗低（能耗約為0.1kwh/m3）。膜的類型有二種：一種是微濾膜（額定孔徑為0.2微米），另一種是超濾膜（截流分子量為100,000-200,000道爾頓），中空纖維超濾膜組件尺寸一

30、般為：長(zhǎng)度在100-130cm之間，直徑在20-32cm之間。該膜用于實(shí)際凈化系統(tǒng)中時(shí)，單支膜元件的產(chǎn)水量為30-150m3/天。中空纖維膜技術(shù)已經(jīng)用于處理以地表水為水源的飲用水凈化工藝之中。該技術(shù)與常規(guī)工藝相比，具有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、投入少、產(chǎn)出多、無(wú)需連續(xù)加入化學(xué)藥品、只需有限勞動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)，以上優(yōu)點(diǎn)都是說(shuō)的外在因素，更主的是膜技術(shù)的內(nèi)在優(yōu)點(diǎn)，即在進(jìn)水和透過(guò)水之間存在的膜分離層，可以使膠體顆粒和細(xì)菌減少幾個(gè)數(shù)量級(jí)，提高了凈化水的質(zhì)量。中空膜技術(shù)已經(jīng)過(guò)了廣泛的試驗(yàn)，并且有很多基于微濾的系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行，在成功地將中空膜技術(shù)應(yīng)用于飲用水領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，正考慮將該技術(shù)應(yīng)用于高污染地表水反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理，

31、目標(biāo)之一是城市排水的反滲透處理，這樣可以替代既昂貴又困難的傳統(tǒng)城市三級(jí)污水處理方式，增加反滲透系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水通量，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)壳耙堰M(jìn)行了二年以上，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，這種方法是可行的，同時(shí)還可考慮將此工藝應(yīng)用到大規(guī)模水處理設(shè)備中去。此方法還可用來(lái)對(duì)水源為低鹽度地表水的凈化系統(tǒng)進(jìn)行RO前處理。其目的之一是希望以此來(lái)取代常規(guī)的前處理工藝，第二是希望通過(guò)添加第二個(gè)膜過(guò)濾系統(tǒng)（除RO膜之外）來(lái)減少滲透水中存在的“熱源”，這樣就可省掉原來(lái)作為消毒用的強(qiáng)氧化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這種結(jié)果的可行性。          &#

32、160; 摘反滲透海水淡化系統(tǒng)在以敞開(kāi)取水方式取用表層水時(shí)，為控制膜污染，必須設(shè)計(jì)各種前處理工藝。同時(shí)為維持膜         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。正在設(shè)計(jì)將UF與RO工藝相結(jié)合的大規(guī)模水處理系統(tǒng)。將中空纖維膜應(yīng)用到海水淡化系統(tǒng)的前處理工藝中，似乎是相當(dāng)好的設(shè)計(jì)思路。從不多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，采用這種處理方法能夠生產(chǎn)出質(zhì)量很好的RO進(jìn)水（13），

33、估計(jì)中空纖維膜前處理法所需成本與大量使用的常規(guī)前處理法（進(jìn)水源為地表水）的費(fèi)用差不多。表3中列出了海水淡化RO系統(tǒng)的常規(guī)前處理法和中空纖維膜前處理法的操作條件及各項(xiàng)所需費(fèi)用的對(duì)照表，從表中可看出使用中空纖維膜工藝，可簡(jiǎn)化前處理系統(tǒng)，并且可以減少化學(xué)藥品的使用量，更主的是采用此工藝，可省去需向給水中不斷添加游離氯的工序，處理后的水膠體濃度很低，但到目前為止，沒(méi)有足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠表明哪一種中空纖維膜（微濾還是超濾膜），對(duì)降低海水凈化系統(tǒng)進(jìn)水中的污染物濃度更有效。超濾膜除截留顆粒外，還可減少海水中一些溶解有機(jī)物。即膜發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)是試圖增加卷式復(fù)合膜元件的填充密度。（即：增加膜元件的有效面積，提

34、高單支元件的產(chǎn)水量）膜前處理工藝也會(huì)隨之共同發(fā)展，該發(fā)展趨勢(shì)主依靠設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)最為合理的膜元件，其中包括降低進(jìn)水通道的厚度。因?yàn)樾略O(shè)計(jì)的卷式元件是在進(jìn)水質(zhì)量較好的條件下工作，進(jìn)水本身顆粒物質(zhì)濃度就很低，所以雖然進(jìn)水通道比較細(xì)，但阻塞的可能性很小，同時(shí)降低膜污染的速度，可減少膜的化學(xué)清洗頻度，大大提高了膜壽命。由于該技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以使用該技術(shù)即可以減少由于化學(xué)清洗所需試劑費(fèi)用以及投入的人力，同時(shí)可以減少由于膜元件損壞、更換而需的費(fèi)用。表3 常規(guī)前處理法與毛細(xì)管膜工藝的情況對(duì)照     系統(tǒng)結(jié)構(gòu)    常規(guī)前處理法&

35、#160;   中空纖維膜前處理法    進(jìn)水水源    敞口取水    敞口取水    濾網(wǎng)    粗篩    自清洗微篩過(guò)濾器，孔徑35微米    原水加氯    3ppm    不需  

36、;  直流絮凝(連續(xù)投入試劑)    5ppm FeCl30.2ppm聚合物    不需    靜態(tài)混合器    有    沒(méi)有    膠體過(guò)濾設(shè)備    二級(jí)多介質(zhì)壓力過(guò)濾器    單級(jí)中空纖維膜超濾：截流分子量150,000-200,000道爾頓 

37、;   反洗方式及頻率    每8小時(shí)用空氣擦洗和水反洗1次，設(shè)備停運(yùn)15分鐘（3.1%）    每15分鐘脈沖水反洗1次，設(shè)備停運(yùn)30秒（3.3%）    化學(xué)清洗    不需    每隔4小時(shí) 用50ppm NaOCl溶液浸泡10分鐘，設(shè)備停運(yùn)時(shí)間（4.0%）    過(guò)濾速度L/m2·小時(shí)（gfd） &#

38、160;  第一級(jí)過(guò)濾：6（3.5）第二級(jí)過(guò)濾：10（6）    100（60）    最大推動(dòng)壓力（巴）    第一級(jí)過(guò)濾：0.5第二級(jí)過(guò)濾：0.8    2巴    保安過(guò)濾器精度（微米）    515    不需    功耗（kwh/m3） &

39、#160;  0.07    0.10    反洗水損失（%）    4（2.5% 1.5%）    5    出水水質(zhì)SDI    23    1    除氯，NaHSO3（ppm）    3  &

40、#160; 不需    前處理投資費(fèi)用（$/m3·天）    100-250    150-300 結(jié) 論從以上的論述，我們了解到想降低海水除鹽設(shè)備的費(fèi)用，就必須提高海水淡化系統(tǒng)的回收率和水通量，而實(shí)現(xiàn)高回收率，高水通量的首條件是應(yīng)具有高質(zhì)量的進(jìn)水，因此可以說(shuō)，進(jìn)水質(zhì)量好是取得優(yōu)質(zhì)凈化水的先決條件。為達(dá)此目的，我們推薦這種新的中空纖維膜技術(shù)，將其應(yīng)用到進(jìn)水的前處理工序中，經(jīng)幾種不同工作條件下實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明是可行的。該技術(shù)與常規(guī)前處理工藝相比，價(jià)格并不昂貴，

41、同時(shí)提供了很高的運(yùn)行可靠性，并且從海水反滲透脫鹽系統(tǒng)整體考慮，降低了生產(chǎn)成本。通過(guò)前面做的價(jià)格、性能比較，可得出這樣一個(gè)結(jié)論：該技術(shù)投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，同時(shí)由于進(jìn)水質(zhì)量較好，系統(tǒng)可在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，從而可使總的制水成本降低10%左右。    參考文獻(xiàn) 1.A.Murihead, S. Beardsley and J. Aboudiwan, Performance of the 12,000 m3/d seawater reverse osmosis desalination plant at Jeddah, Saudi Arabia January

42、1979 through January 1981, Desalination, 42(1982)115-128.2.M. Wilf and K. Klinko, Performance of commercial seawater membranes, Desalination, 96(1994) pp.465-478.3.G. Leitner, Cost of seawater desalination in real terms, 1979 through 1989, and projections for 1999, Desalination, 76(189)201-213.4.P.

43、Shields and I. Moch, Evaluation of global sea water reverse osmosis capital and operating cost, Proceedings of the ADA Conference, Monterey, California, August 1996, vol., 44-60.5.Pumping equipment specifications for 8,000 m3/day seawater RO plant for Eilat, Israel.     

44、0;      摘反滲透海水淡化系統(tǒng)在以敞開(kāi)取水方式取用表層水時(shí)，為控制膜污染，必須設(shè)計(jì)各種前處理工藝。同時(shí)為維持膜         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。6.X. Zhu and M. Elimelech, Fouling of reverse osmosis membranes by aluminum oxide colloids. Jouranl o Environmental Eng