超滤用于海水淡化预处理的研究进展_徐佳

文章编号:1007-8924(2007)01-0073-06超滤用于海水淡化预处理的研究进展徐佳,苏保卫,高忠文,王玉红,王铎,高从＊(中国海洋大学化学化工学院,青岛266003)摘要:良好的预处理是保证反渗透(RO)装置长期稳定运行的关键要素之一.与传统预处理技术相比,UF预处理能够有效降低海水的SDI、浊度和TOC等,为RO装置提供优良、稳定的进水,增强RO膜的可靠性.详细评述了近年来国内外采用UF技术作为RO淡化预处理过程的研究和应用进展.此外,对UF膜的污染和控制对策研究进展也作了评述.UF作为膜法海水预处理技术已成为该领域的发展趋势.关键词:海水淡化;反渗透;超滤;预处理;膜污染中图分类号:P747;TQ028.8文献标识码:A海水淡化作为一种解决水资源短缺的重要战略手段,在世界范围内发挥着越来越重要的作用.国际脱盐协会的最新统计资料表明,到2002年初,全世界脱盐装置淡水总产量达3.24×107t/d,并且还将以10%～30%的年增长率攀升[1].目前,蒸馏法和反渗透法是主要的淡化方法.但由于海水中的盐度、硬度、总固溶物及其它杂质的含量均较高,易造成反渗透膜污染和结垢,蒸馏淡化装置结垢等问题,导致运行、维护费用、能耗及造水成本增加,因此必须对进料海水进行适当的预处理.合理的预处理是淡化装置成功运行的决定性因素之一.海水超滤预处理技术是近几年发展起来的膜法预处理技术,主要用于海水反渗透(SWRO)的预处理过程,该过程克服了反渗透传统预处理工艺出水水质不稳定、胶体和溶解有机物去除效果差以及使用多种化学试剂等诸多缺点和不足,具有广阔的应用前景.本文将对近年来超滤海水淡化预处理技术的研究进展进行介绍.1超滤海水预处理的技术优势超滤(Ultrafiltration,简称UF)是一种以压力为推动力的膜分离技术.其膜孔径通常为2～100nm[4],截留分子量一般为2000～500000道尔顿.将UF用作海水预处理,具有下列优点:1)能够截留海水中固体悬浮物,胶体和微小细菌,降低淤泥污染指数(SDI),从而降低了RO膜污染的趋势,且UF出水水质稳定,不受原海水水质变化的影响;2)可取代传统预处理工艺中的多个步骤.空间利用率高,与传统预处理工艺相比,可节省约50%的空间[2],且操作工艺简单可靠,管理方便;3)减少对环境的影响.传统预处理工艺需加入若干化学试剂(如絮凝剂、杀生剂、水质稳定剂、阻垢剂等),且最终随浓水排放,无论哪种排放方案,或多或少均会对环境产生不利影响[3];采用UF技术后,化学试剂的使用量将大幅度减少,从而减轻环境压力.2超滤膜应用于海水预处理的发展历程20世纪90年代后期,出现了集成膜系统(Inte-gratedMembraneSystem,IMS)[6-8]概念,即将微滤、超滤作为反渗透或者纳滤脱盐的预处理技术.IMS系统具有可靠性高、对原水的水质变化相对不敏感、操作费用低且均为商品化组件式装置的特点,受到国际淡化界的广泛关注,并有许多相关研究和应用报道.收稿日期:2005-05-08;修改稿收到日期:2005-10-17基金项目:国家自然科学基金资助项目(20506025)作者简介:徐佳(1980-),女,山东济南市人,硕士生,从事海水淡化的研究.＊通讯联系人〈gaocjie@ouc.edu.cn〉第27卷第1期膜科学与技术Vol.27No.12007年2月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYFeb.2007DOI:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2007.01.016目前,基于UF预处理的海水淡化技术在美国、法国、英国、德国、日本等国家已得到相当多的应用.我国对UF技术的开发迟于国外10余年,自从把包括UF在内的膜分离技术列入国家“七五”、“八五”重点科技攻关项目以来,投入了大量的资金和人力,使我国的UF技术水平迅速提高.3超滤膜应用于海水预处理的研究进展3.1超滤预处理海水的运行参数研究近年来,国内外淡化界众多人士致力于UF技术应用于SWRO给水预处理方面的研究,采用超滤预处理的海水淡化工程应用日渐增多,比较有代表性的位于美国TampaBay(采用HydranauticsUF-RO系统淡化墨西哥湾海水)、红海和地中海(由中东除盐造水研究中心,即MEDRC,采用Hydranau-ticsUF-RO系统淡化红海和地中海海水),其SWRO操作参数如表1所示[9].由表1结果表明,UF可以为RO提供稳定进水,使RO清洗周期延长,膜更换率降低,通量增加,水回收率增加.表1SWRO及预处理系统在墨西哥湾、红海和地中海的应用Table1ApplicationofSWROandpretreatmentsystematGulfofMexico,RedSea,andMedite