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采用新的前处理法和改进膜性能
简介： 反渗透海水淡化系统在以敞开取水方式取用表层水时，为控制膜污染，必须设计各种前处理工艺。同时为维持膜性能能够在较长时间内保持稳定，在系统设计上采取了低水通量、低回收率的方法。近年来，海水淡化复合膜元件的性能指标有了很大程度的改进。同时，一种更有效的微滤膜技术也已在商业上得到广泛的应用。利用这些新的水处理技术，不仅能提高进水质量，而且能使经过前处理后的地表水其水质可与井水水质相比甚至更好。这些新技术可增加系统的可靠性，降低制水成本。本文将对新的前处理法在海水淡化系统中的实用价值进行评述，评估这些方法在改进RO海水淡化系统性能及经济性方面的潜力。
反渗透海水淡化系统在以敞开取水方式取用表层水时，为控制膜污染，必须设计各种前处理工艺。同时为维持膜性能能够在较长时间内保持稳定，在系统设计上采取了低水通量、低回收率的方法。近年来，海水淡化复合膜元件的性能指标有了很大程度的改进。同时，一种更有效的微滤膜技术也已在商业上得到广泛的应用。利用这些新的水处理技术，不仅能提高进水质量，而且能使经过前处理后的地表水其水质可与井水水质相比甚至更好。这些新技术可增加系统的可靠性，降低制水成本。本文将对新的前处理法在海水淡化系统中的实用价值进行评述，评估这些方法在改进RO海水淡化系统性能及经济性方面的潜力。
引 言
利用反渗透技术进行脱盐的经济性正日益明显，由于反渗透的技术水平不断提高。目前，中低含盐量苦咸水脱盐所需的费用可与常规水处理方法相竞争的。特别是，当距离很远，或需要各种水处理的情况下，使用反渗透技术的优越性更为显著。从价格上看，虽然海水淡化膜元件稍比苦咸水膜元件贵一些，但是海水的RO脱盐费用却比苦咸水的RO脱盐费用高很多。原因之一是海水淡化系统所用水泵很贵，而且还需使用昂贵的耐腐蚀的合金管道，另外，海水淡化系统是靠敞开取水的方式取水，且回收率相当低等原因都造成海水淡化系统前处理费用大大高于苦咸水前处理系统所需费用。在目前RO系统的投资比例中，膜元件费用仅占制水成本的6%—8%，设备费及电费占绝大部分。RO系统回收率是影响设备的总投资费用以及运行费用的最主要因素。对于净化系统而言，进水量与回收率是成反比的关系，系统回收率直接影响到设备的规范及耗电量，但是就海水淡化RO系统来说，回收率不能任意增加，因为回收率越高，进水的含盐量也越高，最终导致渗透压增高，产品水含盐量也增加。
海水淡化膜技术的发展过程及其各项操作参数随着膜技术的发展
随着聚酰胺复合膜技术应用到海水脱盐的净化设备中，系统设备的投资费用远远低于早期用醋酸纤维膜技术的设备投资费用。早在1978年，开发研制出了海水淡化复合膜，该膜的材料是脂肪族聚酰胺复合物，其特点为盐透过率很高，在将早期的膜技术被应用到饮用水RO系统时必须采用二级处理器，回收率较低，一般在30%—35%；在此之后，研制出新一代复合膜，其材质是芳香族聚酰胺，这是海德能公司对世界的一大贡献，因为该技术使膜性能有了显著的改进。从图1可看出，自1986年以来，推出的一系列海水淡化膜在维持水通量不变的情况下脱盐率不断提高，最新的商用海水淡化膜的特征水通量是1978年的2倍，盐透过率减少大约为1978年的4倍。目前已具有公称脱盐率99.7%、产水量为6000gpd(22.7m3/日)的商用膜元件，但实际上膜元件的公称性能并不就是系统的实际性能，因为单个元件的检测条件与RO系统的操作条件差异很大，系统性能可根据膜元件
本身的技术参数、系统中安装的膜面积、给水水质以及操作条件等综合情况计算出来。
使用具有盐透过率低的膜元件（较高脱盐率），其结果是降低产水含盐量。因此，提高膜元件的脱盐率，可使RO系统回收率提高。以含盐量为38,000ppm，水温在18-28℃之间的地中海海水为给水设计的RO系统，其回收率为40%—45%，平均水通量为7-8gfd(11.9-13.5L/m2·小时)，在上述操作条件下，进水压为800—1000psi(55-70巴)，产水含盐量在300—500ppm之间。 当进水含盐量和膜元件的脱盐率为一定时，产水含盐量与进水温度、回收率、产水通量成函数关系变化。提高进水温度，会引起盐份和水分子扩散速度的增加，大约为每增加1摄氏度，扩散速度提高3%。通常RO设备都是在流量恒定条件下工作的，故盐透过率的变化仅与进水温度变化有关。