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1、反渗透在海水和苦咸水淡化技术的应用摘要：简要的了解反渗透技术的发展过程、工艺、设备及技术特点， 并介绍存在的问题。关键字：反渗透；海水；淡化；1. 反渗透技术的发展过程：为了从海水和苦咸水中获得廉价的淡水，50年代开始了反渗透技 术的研究。1953年，首先由美国佛罗里达大学的CharlesReid教授 提出了反渗透法海水淡化方案，并在美国盐水局的资助下进行了开拓 性研究，结果证明利用醋酸纤维素商品膜可以从盐水中制取淡水。 1960年成功研制出了第一张高盐截留率、高水通量的不对称二醋酸 纤维素海水反渗透膜，使反渗透法逐渐达到实用化的水平，开启了反 渗透技术的应用大门。60年代末期，出现了反渗透的
2、商业时代，研制出了一尼龙-66为 莫材料的工业规模应用的中空纤维膜组件，1970年应用于苦咸水淡 化，1973年末又推出了用于海水淡化的发布身体中空纤维组件。70 年代中期，又推出了三醋酸纤维素中空纤维膜组件和卷式聚酰胺复合 膜。经过近20年的不断发展，海水淡化反渗透复合膜的性能已经有 了较大的提高，目前的反渗透复合膜系采用芳香族聚酰胺为材料，特 征水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约为1978年的四分之一， 膜的脱盐率高于99.3%，抗污染和抗氧化能力大大提高。技术的进步 使得海水淡化制取饮用水由原来的二级流程简化为一级流程成为现 实。2. 反渗透淡化的基本原理：海水中含高浓度盐，其总溶
3、解固体含量（TDS）高达35000mg/L以 上。苦咸水（包括地表水和地下水）的TDS常高于1000mg/L，一般 饮用水要求TDS500*10。反渗透膜具有透过水、截留这些盐的能力。 若将反渗透膜作成中空纤维形状，当含盐水在加压下从管外流过时， 水透过膜进入纤维内，盐及其他溶解在水中的杂质被膜截留，从中空 纤维开口端即可得到脱盐的淡化水。对反渗透膜选择性透过水而截留膜的分离过程，曾提出过一些传 质机理，并建立了传质模型，如优先吸附传质模型、溶解扩散模型和 不可逆热力学模型。进行反渗透有两个必要条件，一是有一张适合的膜（决定于膜材 料及膜结构）能优先吸附和溶解水而截留盐；二是提供水透过膜所需
4、的推动力，即在料液侧加压，以克服膜二侧因盐浓度差而形成的渗透 压差、水透过膜的阻力以及料液流经膜组件的流动阻力。反渗透盐中的主要性能指标是脱盐率（截留率）、膜的渗透通量和 水的回收率。3. 海水淡化工艺流程：流程包括：井水供水体系、预处理、RO及产水后处理3.1 先将料液送入充氮的密闭储槽，以防止水中硫化氢氧化，生成胶状硫而污染膜和预处理装置。3.2预处理：（1）在进水管线上加入聚电解质絮凝剂后，经10个双介质（砂和无 烟煤）过滤器，以保证与你密度指数SDI小于3.0.（2）经18个活性炭过滤器脱除痕量烃类，同时SDI进一步降至 0.3-0.5，废活性炭在一个碳再生其中再生。（3）化学处理包括
5、：加硫酸，调PH值至6.0，以控制碳酸钙成垢； 加SHMP防止硫酸钙沉淀，用SBS （亚硫酸氢钠）进行间歇冲击 式灭菌处理。3.3 经以上预处理的水进入微保安过滤器（MGF），这是防止RO膜污 染的最后防线，对出水的流速和SDI必须严格控制。在RAJJ，通过 每个MGF的流速是380立方米每小时，SDI1.0，共有8个MGF壳体， 每个内装96个5微米的滤芯，经MGF过滤的水进入与能量回收汽轮 机耦合的高压泵，送入7个RO机组。3.4 当RO工厂停工前，产水自动经清洗泵进入高压泵的上游，对 组件进行清洗，防止高盐度废水停滞在系统中产生腐蚀。3.5 后处理包括加硫酸，调PH值至4.4，在送到解析
6、塔，用空气 吹出硫化氢和二氧化碳，解析出来的硫化氢通过一吸收塔后经烟囱排 入大气。吸收塔内一苛性苏打作吸收剂。从解析塔出来的水加氯（余 氯为0.5-1.0mg/L）灭菌，并将亚硫酸氢钠氧化成硫酸盐。在脱硫化 氢的同时，二氧化碳也被脱除。产水进入储水槽钱还需经石灰和二氧 化碳处理，以调节PH值和LSI。4. 海水淡化设备：反渗透海水淡化装置主要包括海水供给及预处理设备、海水高压泵、 反渗透膜组、压力调节阀、管路及附件、监控设备等。4.1反渗透膜组装置中最重要的部件是反渗透膜及膜的组件形式选择。近年来，国际 上反渗透膜的性能已有长足发展，膜组的形式也多种多样。主要的膜组形式有3种：板框式（平板式）
7、 膜组、中孔纤维膜组和盘式膜组。板框式（平板式）膜组是反渗透早期的一种形式，一般认为它的工 艺简单，性能稳定，对海水的前处理要求低。缺点是海水流动状态不 良，易造成浓差极化，膜堆密度小等。中孔纤维膜组的最大优点在于 膜堆密度大（同产水量情况下它的体积最小），浓差极化小。最大 的缺点是对海水的前处理要求高，不易清洗。卷式膜膜堆密度间对海 水前处理的要求比板框式（平板式）膜组高，但比中孔纤维膜组要 低，海水流动状态也比较好。作为舰船用装置，一般都希望结构紧凑、 体积小，膜堆密度大的膜组相对体积肯定要小些。但对海水前处理要 求过高，势必使海水过滤部分复杂化，的中孔纤维膜组的反渗透装置 的前处理使用了
8、超滤。就设备来说，单纯追求膜堆密度大而复杂的前 处理，对整台反渗透装置并没有好处。对海水前处理要求低是板框式（平板式）膜组的最大优点，国外公司在充分利用这个优点的基础 上对板框式（平板式）膜组结构进行改进，改善了海水流动状态。改进后的板框式（平板式）膜组称为盘式膜组，可以更好地满足船 用装置的要求。目前盘式膜组和卷式膜组比较适用于反渗透海水淡化 装置使用。4.2海水供给及预处理设备反渗透装置一般都设置1台海水供水泵。只要装置的海水进口与船上 的海水系统相接，即可简化海水供给，省略海水供水泵。这对减小装 置的体积、简化装置和操作是很有效的。国外有的舰船用反渗透装置 就是借用船上的海水系统，装置本
9、身不装海水供水泵，实际应用效果 也很不错。反渗透的预处理主要是满足反渗透膜组的要求，可采用常 规过滤方法，主要考虑相应膜组的处理要求。4.3海水高压泵海水淡化的膜组渗透工作压力一般在5. 06. 0MPa，必须通过高 压泵工作达到工作压力要求，因此，高压泵是反渗透装置中的重要部 件。4.4压力调节阀、管路及附件、监控设备管路及附件主要用来连接装置的各个部件，监控设备对装置进行监 测、控制、报警等，实现装置的自动化运行。压力调节阀用来调节膜 组工作压力，保证膜组工作压力的稳定。5. 海水淡化技术特点：通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。 该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶
10、质透过的半透膜，将海水与淡 水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而 使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗 透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施 加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。 反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法 的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重心转向 反渗透法。反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低， 主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率， 廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。与传统的蒸馏法相比，
11、反渗透海水淡化过程不发生相的变化。根 据热力学计算，常温下用反渗透法淡化海水的最低能耗仅为 0.7KW.h/m3左右。所以，从理论上讲，它是最节能的海水淡化方法。6. 海水淡化技术存在的问题：为了保证反渗透海水淡化装置冬季的正常运行，在一期装置上马上兴 建了燃烧锅炉用于冬季加热海水提高温度。我国北方兴建的其他反渗 透海水淡化装置也都存在由于冬季就、海水温度过低需加热所以海 水，或为避免海水加热消耗较多能量而采用冬季停止运行的措施。如 何以最低的能源消耗来保证冬季反渗透海水淡化装置正常运行将是 反渗透海水淡化在我国大规模推广的研究方向之一。参考文献：1. 林肯青.水处理技术.1998,24（1）
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