膜技术在非常规中应用

膜技术在非常规水资源开发利用中的应用膜技术在非常规水资源开发利用中的应用徐剑徐梅生水世界-中国城镇水网发布时间：2006-12-07【进入论坛】“八五”期间，我国曾建设了日产淡水50rn3/h反渗透苦咸水淡化示范工程，示范工程选用了日东电工美国海德能公司生成的8040－LHY－CPA3卷式复合膜组件。示范工程取得了不同源水含盐量的工艺参数。脱盐效果和耗电量等参数，其数据如表3所示。从表3可见，即使源水电导率高达8728（估计含盐量为6000多mg／L），当水温在20℃左右，水回收率70%左右时，脱盐率高达98.5%而吨水电耗（含预处理）仅1.43度，产品水电导率仅130µs／cm（估计含盐量为60mg／L左右），且无细菌等杂质，产品水可作优质宜饮水。不但制水成本低，且产品水的价值高，是值得大力推广的一项非常规水资源开发利用的实用先进新技术。该示范工程还对反渗透和电渗析法作了投资和制水成本分析，结果如表4所示。从表4可见，在相同产水能力下，电渗析法的投资略低于反渗透法，而制水成本电渗析法则高于反渗透法，此外反渗透法的脱盐率接近99％，而电渗析法仅能达到85—90％，且反渗透产品水中无细菌、病毒等，可供直饮，其价值远高于电渗析产品水，因此总体来说，反渗透苦咸水淡化的优越性软电渗析多。示范工程所在地，已建成从450km外引水的工程，引水工程水价分析结果是：在还贷期间，引水价为3.59元／m3，加上自来水厂净水费用后为4.64元／rn3，还贷后，引水价为1.66元/rn3加上自来水厂净水费用后为2．71元／rn3，可见反渗透苦咸水淡化是项值得推广利用的技术。纳滤（NF）膜早期称为松散反渗透（LooseRO）膜，是80年代继典型的反渗透（RO）复合膜之后开发出来的，其准确定义还没有统一的解释，一般表达为：（l）NF膜介于RO与UF（超滤）膜之间，对NaCI的脱除率在90％以下，RO膜对所有的溶质都有很高的脱除率，但NF膜只对特定的溶质具有高脱除率，如Ca+2，Mg+2。（2）NF膜主要去除直径为1纳米（nrn）左右的溶质粒子，截留分子量为100－1000，对苦咸水进行软化、脱盐是纳滤膜应用的最大市场，在美国目前已有超过40万吨／目规模的纳滤膜装置在运行。（3）纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷性，这是它在很低压力下仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可以脱除无机盐的主要原因。1997年4月国内建成投产了第一套纳滤高硬度苦咸水淡化软化示范工程（6）。纳滤装置采用Filmtec公司6只8”／q8”NF90膜组件，排列方式为2：1且倒锥形组合。纳滤淡化软化系统在操作压力为0．75MPa、水温16℃、水回收率56％时，产水量约为6rn3/h、产品水电导为660µs／cm（原水为3503µs／cm）、TDS为334.9mg／L（原水为2365m／L）、脱盐率为85.8％、总硬度为27．2mg／L以CaCO3计（原水为1392.9mg／L）、脱硬率为98％，经一级纳滤后的产品水已基本达到国家饮用水标准（GB5749－85），可以直接供饮用。由于操作压力低，纳滤的实际电耗仅为1．43度／m3淡水，与其它淡化方法相比成本低，经济可行。此外，MBR膜生物反应器可以实现无剩余污泥排放，节省了传统工艺中污泥处理的一系列设施。当一体化中空纤维式MBR用于处理生活污水，水力停留时间5－6小时，膜比通量可达8－10L／h．m2.m，MBR出水水质：BOD5＜10mg／L、COD＜20mg／L、SS～0、NH4－N＜0.5mg／L、细菌总数＜20个／ml。基建投资4500－5000元/m3.d，电力消耗＜0.8KWh/m3。根据上述参数，笔者进行制水成本估算，其结果如表5所示。从表5可见，首先投资成本（折旧费）和利息在水处理成本中占46.8—63.7％，因此降低投资是降低成本的最重要因素，其次，降低膜的价格，不但能降低投资费用，同时能降低膜更换费，此外如能实现全自动无人操作，则可省去工资福利费，如果投资能下降一半（2500元／m3），膜价格降到50元／m2，采用全自动操作，则水处理成本可降到1．35元／m3，低于目前国内十大城市平均水价1.45元／m3，因此采用此技术回收处理城市生活污水，作生活杂用水（用于冲厕）或绿化景观浇水、冲洗道路等市政用水，不但具有社会效益和环境效益，而且将产生一定的经济效益。综上所述，随着社会经济的高速发展。城镇化建设的加速、西部大开发的展开、居民生活水平和质量的提高，淡水资源的短缺和水污染（如不加以控制）将越来越严重，因此，研究开发非常规水资源的新技术、新工艺、新设备、新材料的任务十分紧迫，膜技术是20世纪60年代研究开发的新技术，至今已在非常规水资源的开发中显现其明显的优越性，应用在海水淡化、苦咸水淡化、城市污水回用和工业废水处