水处理

反渗透海水淡化系统改善措施探究

2019-10-30 10:50:51 《基层建设》 作者:宗磊

摘要:海水淡化能够为现有的水资源提供补充措施,在一定程度上缓解一些地区缺水的状况。特别是在很多岛屿以及中东地区,海洋淡化水已经成为基本的水源。因此,在这样的情况下,反渗透海水淡化系统改善显得非常重要。

关键词:反渗透;海水淡化系统;改善措施

引言

随着中国社会经济的快速发展,虽然我国反渗透海水淡化系统各项功能已经有了明显改善,但是现阶段依然存在很多问题亟待解决。海水淡化工程水资源系统是系统性和综合性的系统,与多方面因素都有紧密联系。

1、反渗透海水淡化技术概述

所谓海水淡化技术,主要是把海水中的盐分出去,提取其中的淡水的一种技术。在经过了半个多世纪的研究和不断发展,这项技术已经显得比较成熟,把海水淡化已经在世界的各个地方都基本实现。特别是在一些海湾比较缺水的地区,更是需要这项技术。在当前的海水淡化技术中,有反渗透、多级闪蒸、多效蒸发和压汽蒸馏等。就反渗透技术来说,虽然出现的相对比较晚,但是有一个最大的特点就是采用膜处理技术,与其他海水淡化技术相比,能耗比较低,也比较节能环保。所以,在未来一段时间,海水淡化处理技术的核心将会是反渗透海水技术,这种技术将发挥关键性的作用。

反渗透技术,英文名称是“REVERSE OSMOSIS”缩写为“RO”。是在20世纪60年代发展起来的一项技术,属于目前比较先进和节能环保的技术,主要是采用反渗透膜在外界压力作用下使溶液中的溶剂与溶质进行分离,从而很好的去处水中的杂质和盐分,净化海水,提取淡水。

1.1优点

①海水淡化使用的反渗透技术属于一种膜处理技术,基本上具有膜应具有的优点,比如能耗比较低,环保性能好,对于热敏感物质的分离效果比较明显等,应用的范围也是比较广的,而且应用设备相对比较简单,维修起来也比较方便。运营的费用相对其他技术是比较低的,设备还比较容易定型,具有比较强的自控能力,在经营管理的时候比较方便,这样更加有利于产业化经营。

②反渗透膜的孔径不大,一些细微的生物病菌都没有办法通过反渗透膜,而且,这个膜还可以更好的处理一些有机物和一些微粒。所以,利用反渗透技术进行海水淡化,淡化出来的水质是比较好的,完全可以达到饮用水的标准。

③反渗透技术的原动力是压力的分离,其设备构造比较紧凑,设备的体积也不大,单位体积内产水的量也比较高,占地面积不大,而且在操作起来比较简单,属于自动化程度比较高的技术。

1.2缺点

①对于反渗透膜来说,对于水质的要求是比较严格的,所以,在进液淡化水之前要对原有的水质进行一个相对比较严格的处理,比如,采用微虑超滤膜等一些过滤方法。尽可能的不要污染透膜,避免微孔的堵塞。

②在反渗透运行中,过滤器R.O.膜元件更换频率相对比较高,这样就在无形中增加了处理费用,而且运行的时候噪音是比较大的。

③海水中有一些难以溶解的盐分和一些悬浮物以及化合物等杂质,所以,反渗透装置在长时间使用之后,就会有裇污垢堵塞住。所以,需要在一定时间内用特定的清洁剂对其进行清洗,从而把膜组件的性能恢复到原有状态。为了避免反渗透透膜上产生细菌,需要定期对其进行消毒处理。

④当前我国海水淡化的产业规模还不是特别大,一天的产量之占据世界的1%左右,海水作为冷去水的用量也只占据世界的6%左右。对于沿海地区来说,自来水的价格是偏高的。由于大规模的海水淡化技术还不太成熟,没有任何法律法规可以遵循也是其中的原因,那些有条件利用海水但是却没有利用的情况时有发生。

2、反渗透海水淡化系统优化措施

2.1优化反渗透海水淡化系统

反渗透海水淡化系统根据工序的不同可分为四个部分:预处理系统、高压给水系统、膜组件、后处理系统。

2.1.1预处理系统

在实践中,海水中存在大量硫酸盐、硅酸盐等难溶于水的盐、泥沙,真菌、霉菌、藻类等微生物以及其他杂质。如果未经预处理的海水直接通过膜组件,这些污染物将会直接被半透膜膜体截留,致使膜体短时间内受到严重污染,甚至产生损害,破坏膜系统的长期稳定运行,将导致频换更换膜组件,造成经济成本过高。因此,考虑到系统的长期稳定运行,防止膜组件系统被快速污染甚至被破坏,造成膜组件更换频繁,使经济成本过高,在海水在进入在膜组件前,相关人员必须进行相应严格有效的预处理工艺,以保护膜组件及整个系统安全有效的运行。比如,工程预处理系统按工序及作用的不同可分为二级和一级预处理系统。其中,一级系统主要包括预处理斜管沉淀池、清水池、絮凝沉淀池、加药系统、无阀过滤池等。一级系统的作用是除去伤害膜组件的、对膜组件产生严重污染的有害物质,比如海水中的悬浮有机物、细菌、微生物、泥沙、胶体等。

2.1.2高压给水系统

在实践中,高压给水系统主要由三个部分组成:增压泵、高压泵、能量回收装置,是反渗透海水淡化工程的主要能耗模块。高压泵是反渗透海水淡化系统的主要能耗部件,反渗透过程的水分子通过渗透膜的驱动力是由高压泵来提供,高压泵是反渗透海水淡化工程高压給水系统的心脏。高压泵的电耗占高压给水系统能耗的90%以上,占制水成本的70%以上,因此当反渗透海水淡化系统中膜组件已经选定的情况下,海水淡化高压泵的效率、运行方式将直接决定反渗透海水淡化系统的能耗指标。能量回收系统是高压给水系统的另一重要组成部分。在实践中,海水经过膜系统后所得的浓水仍然具有很高的压力,如果系统不能将这部分浓海水中的能量加以回收利用的话,将造成极大的能量浪费。使用能量回系统将这部分浓海水中的能量加以回收利用,可有效的降低系统的总能耗,从而极大降低单位产水能耗。另外,能量回收装置采用ERI的PX能量回收装置,该装置在膜组件因老化、污染,海水温度波动和盐度波动等外部因素影响系统回收率的情况下,该装置的回收效率也能基本保持不变。

2.1.3后处理系统

为防止淡化水直接进入输水管网,使反渗透海水工程所产淡水水质达到生活饮用水标准进而造成黄水现象,相关人员要对反渗透海水淡化工程所产淡水进行后处理。实践证明,具有自适应功能的“CO2+CaCO3”淡化水矿化调质工艺可以有效解决淡水硬度和碱度等过低的问题。某工程首创了具有自适应功能的“CO2+CaCO3”淡化水矿化调质工艺,通过管网,经过后处理的淡水将淡水输送给用户使用,保证人们的正常用水需求。

2.2考虑多重外界因素

反渗透膜组件对温度的变化极其敏感,海水温度一天内的波动范围较大,且不同季节日变化温度范围也不同,如果在运行过程中不能及时调节高压泵的运行工况点,不仅会造成反渗透海水淡化系统产水能耗的上升,且会加速膜组件的污染,造成能量的浪费及膜组件更换频繁,从而导致产水费用增加,甚至会造成产水水质下降,因此,相关部门有必要对高压泵进行季节日优化运行。为了解决反渗透海水淡化高给水系统季节日优化运行问题,相关部门需要在已知每日产水计划前提下,考虑季节日温度的变化及峰谷电价影响,确定高压泵的调速比,获得各时段高压泵最优操作压力下的最优给水流量,使系统产水能耗最低或产水费用最小。

结语

在海水淡化技术方面,我国要积极学习国外一些先进国家的经验,进一步完善我国的海水淡化技术。在研究的基础上开发一系列海水淡化技术知识产权,把那些不适用的海水淡化设备装置淘汰掉。在技术引进的同时,要积极的强化吸收,从而解决我国淡水资源不足,影响经济发展的问题。

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