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渗透法在海水淡化方面的应用
1、 反渗透法
1960年美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出第一张可实用的反渗透膜,标志着现代膜科学技术的诞生。其工作原理如图1所示。半透膜的两个槽内,分别为淡水和盐水,在自然状态下,淡渗透法在海水淡化方面的应用
1、 反渗透法
1960年美国加利福尼亚大学的Loeb和Sourirajan研制出第一张可实用的反渗透膜,标志着现代膜科学技术的诞生。其工作原理如图1所示。半透膜的两个槽内,分别为淡水和盐水,在自然状态下,淡水由于渗透压力逐渐通过半透膜向盐水移动,盐水变稀,这就是渗透现象。当渗透进行到盐水一侧的液面达到某一高度而产生一个压头,从而抑制淡水进一步向盐水渗透,渗透的自然趋势被压头所抵消达到平衡,这种平衡压力叫渗透压。与渗透现象相反,在盐水侧加以压力P,且该压力大于渗透压时,盐水中的水分子克服渗透压而透过半透膜进入水,盐水浓缩,淡水增加。这就是反渗透现象。为使反渗透装置正常运行,盐水侧的压力必须高于渗透压H,一般情况P在4-7MPa范围内。
将反渗透排放的高压浓海水输送到脉冲涡轮机或回程离心泵中,由此获的能量提供给海水高压泵的电动机使用,可以使反渗透淡化海水的单位电耗从9千瓦时/立方米降到4千瓦时/立方米。
图1:反渗透法原理
2、 海水淡化装置简介
威海电厂海水淡化系统采用如下流程:原海水、加NaOCl系统、加PAC系统、多介质过滤器、活性碳过滤器、加NaHSO、阻垢剂系统、5□保安过滤器、高压泵、一级反渗透装置、一
级淡水池、高压泵、二级反渗透装置、二级淡化水池、淡化水泵、化学车间水处理混床、锅炉补水,见图
2。
威海电厂一级反渗透为2列布置的RO每列反渗透支架上都装有1套
出力各为52m3/h的RO膜元件,每套都配置保安过滤器一台,高压泵及
能量回收装置各两台,每列 R/O装置设有
两台出力65m3/h、110kw的丹麦格兰富BMET4-9/8型不锈钢增压及能量回收一体泵;每列配置102根SWHR-F380膜组件,安装在17个FRP的压力容器内,每个压力容器内6只膜,设计R/O系统回收率在40%以上,,—级产水含盐量低于350mg/l(25c),并满足生活用水标准。因一级反渗透产水PH偏低,所以在一级产水进入生活水箱时应加NaHCO调PH值,力口NaClO消肖毒杀菌。
图2:2500吨/时反渗透海水淡化装置
二级反渗透为1列布置的RO每列反渗透支架上都装有2套出力各为40mVh的RO膜元件,每套都配置丹麦格兰富CRN6—47—1型立式高压泵一台,高压泵出力56m3/h。反渗透膜组件每套配置42根BW3—400膜组件,安装在7个FRP的压力容器内,每个压力容器内6只膜,设计R/O系统回收率在75%以上,,二级产水含盐量低于6mg/l(25对)。
3、反渗透预处理
海水淡化的原则是先经过反渗透预处理,去除原水中悬浮物和胶体杂质,经预处理后,使其出水达到反渗透处理的要求
(出水污染指数SDI对卷式醋酸纤维素膜、复合膜小于4),然后再经过反渗透处理,达到海水淡化的目的。
、水的混凝、沉淀处理
水中的悬浮物和胶体物质的粒径不同,它们的沉降速度相差很大。大颗粒悬浮物在重力作用下容易沉降,而微小粒径的悬浮物以及胶体杂质能在水中长期保持分散悬浮状态,为了除去水中这些微小粒径的悬浮物以及胶体杂质,需要进行混凝处理,使这些微小杂质聚结成较大的颗粒,迅速沉降下来,从而使水得到澄清。
在目前的水处理工艺中,常用的混凝剂有:硫酸铝、聚合氯化铝(PAC、硫酸亚铁、氯化铁、聚合铁(PFS等。常用的助凝剂有:用于调节pH值的石灰(CaO或纯碱(Na2CO3等。助凝剂是为了提高混凝效果而投加的辅助药剂。PAC和PAM投加的目的是水中胶体和悬浮物凝聚,然后通过多介质过滤器滤掉。
、水的过滤
过滤的目的就是进一步除去水中的悬浮物。要求经过多次过滤后的出水水质如下:;,,(以Fe表示)。为了保证反渗透进水的SDI小于4,系统设置五用一备多介质过滤器。多介质出水后经三用一备活性碳过滤器,用以吸附水中有机物及余氯。
海水分别进入5台多介质过滤器,多介质过滤器的作用是除去凝聚物和悬浮物。多介质过滤器出水到活性炭过滤器。多介质过滤器的出水进入三台活性炭过滤器,它的作用是除去部分余氯胶有机物。
由于反渗透器对进水中悬浮杂质含量有严格的要求,所以威海电厂每套反渗透装置(RO还配置了一台出力为130m3/h的5[3微孔过滤器(或称保安过滤器),以防止悬浮颗粒杂质进入高压泵及反渗透膜组件。53