反渗透膜法海水淡化工艺的设计.docVIP

反渗透膜法海水淡化工艺的设计 设计总说明：目前，水资源危机已是一个世界性的难题，很多国家淡水资源已经相当匮乏，我国人均水资源占有量处于世界较低水平，而且淡水资源分布及其不均匀。而发展海水淡化技术是解决水资源短缺的重要途径。设计了淡水产量为1000m3/d的反渗透海水淡化工艺系统反渗透海水淡化技术由于设备投资省、能量消耗低、建造周期短等优点，近十年来发展，将成为海水淡化的主导技术。键词: 反渗透海水淡化1 海水淡化的意义 虽然地球上75%的面积被水覆盖，全球水总储量为13.86亿m3，其中96.5%为海水，其他分布在陆地，大气和生物体中，约为2.53%，其中多储存于冰川、雪盖和750米深度以上的地下，而可取用的河、湖水及浅层地下水等仅占0.2%左右，这里还包括相当大一部份的苦咸水[1]。据统计，全国600多个中等以上的城市，不同程度缺水的就达400多个其中110个城市严重缺水，主要分布在华北、西北和沿海地区，水已经成为这些地区经济发展的瓶颈。2010年后，我国将进入严重缺水期，专家估计，2030年前中国的缺水量将达到1000亿m3。因此，开发利用海水资源、进行海水淡化就成为解决我国淡水紧缺的一条有效的战略途径。2 本设计的研究方案本文针对渤海海湾当地的自然环境条件、系统的实际生产状况及反渗透海水淡化的国内外实例，设计了淡水产量为1000m3/d的反渗透海水淡化工艺系统，实现了整套系统的自动控制。具体情况如下: （1）根据自然条件、系统的实际生产状况确定采用一级反渗透海水淡化装置，设计产水量为1000m3/d； （2）海水预处理方案时应充分考虑以下方面: ①原水水源类型及水质情况； ②合理选择预处理和过滤器类型，使预处理出水水质符合要求； ③阻垢剂的种类选择与剂量的确定； ④根据反渗透装置具体情况，确定是否调节给水pH值等。 从上述因素出发, 确定了采用超滤作为反渗透的预处理，并根据反渗透系统的制水量确定过滤器选型、滤料级配和过滤速度，根据过滤器的累积流量确定其反洗周期和反洗流量。将超滤和反渗透装置相结合，改善了预处理工艺，提高了系统的稳定性、减少维护、延长了膜的使用寿命。 （3）高压泵和能量回收装置的使用能将反渗透膜对排放浓水90％-95％的能量回收，能有效地降低能耗。反渗透原理及3.1反渗透的基本原理 反渗透膜法是一种膜分离过程，它主要分离直径小于0.001μm (10埃)的物质。各种溶液具有渗透压力，其渗透压力与溶液的浓度大致成正比。自然渗透是水从低浓度溶液向高浓度溶液渗透，直到建立起等于渗透压差的压力平衡为止，如a)、（b）所示。自然海水的渗透压力大约为25个大气压。典型苦咸水的渗透压力一般为0.7-3.4大气压[]。 图3-1反渗透原理示意图 反渗透是通过对高浓度溶液加压，使之大于膜两侧的渗透压力差Δπ，这时水将优先从高浓度溶液中析出，并透过膜进入低浓度溶液。因此，反渗透是溶剂(水)的渗透方向与自然渗透的方向相反，见图（c）。透过反渗透膜的透过液(产品水)含盐量减少，而膜的另一侧加压进料液(浓缩盐水)的含盐量随之增加，这就是反渗透膜法的脱盐过程。由于没有热和相的变化，这一过程中的主要能量是用来对进料溶液的加压。 在实际工艺过程中，海水由高压泵输送至半透膜的一侧被加压。当进料液中的纯水透过半透膜时，截留溶液(浓缩盐水)则变得越来越浓。同时，允许部分进料水(浓缩盐水)不经过膜而被排放，如果没有这种排放，进料溶液中溶解盐类的浓度就会逐渐增加，从而需要不断地增加泵压能量用以克服增加的自然渗透压力。此外，浓缩盐水中超饱和组份会发生沉淀，就会加大浓度极化，反渗透膜就会被严重污染和堵塞，水通量和脱盐率会急剧下降。3.2反渗透海水淡化系统的组成 反渗透系统主要由部分构成:取水系统；预处理系统；反渗透系统。反渗透系统的选择是需要考虑诸多因素的一个过程，与其它水处理工艺所不同的是，反渗透装置对海水的预处理有它特定的要求，对后处理也需根据反渗透装置出水的特点进行考虑。4 系统工艺说明 4.1 取水系统海水反渗透的取水方式直接关系到预处理的方法和投资、运行成本，对反渗透膜的防止污染具有极大的影响。海水的取水方式随地理环境和地质条件而不同，典型的海水取水方法有：海滩水井取水、表层海水取水、海床过滤取水、海滩水平暗渠取水和海滩渗井取水等方式。对于反渗透的原水取水，最理想的方式就是海岸边打井。海岸边打井可以取得经过地层过滤的海水，其水质悬浮物低、有机物低、溶解氧小，而且海边井水中的生物活性低，季节变化对水温影响小(甚至可以避免)，这样就减少了后继预处理的负担。 4.2 预处理系统 预处理就是对进料水进行处理，使预处理的出水水质达到反渗透膜对进水水质的要求，并且保护膜不被污染。这种预处理