终端陶瓷膜法海水淡化预处理_柏其亚

文章编号:1007-8924(2008)05-0086-04终端陶瓷膜法海水淡化预处理柏其亚,刘学文,范益群＊,邢卫红(南京工业大学膜科学技术研究所,省部共建材料化学工程教育部重点实验室,南京210009)摘要:采用低能耗的终端过滤方式进行陶瓷膜法海水淡化预处理,比较了“絮凝沉降+陶瓷膜”和“砂滤+陶瓷膜”两种预处理工艺.前者延长了膜再生周期,其陶瓷膜的平均渗透通量是后者的1.6倍,达到220L/(m2·h),产水回收率大于90%.经陶瓷膜预处理后的产水水质稳定,达到反渗透膜的进水水质要求.结果表明,“絮凝沉降+陶瓷膜”预处理工艺明显优于“砂滤+陶瓷膜”预处理工艺.关键词:陶瓷膜;海水淡化;预处理;终端过滤中图分类号:TQ028.8文献标识码:A水资源短缺已成为世界性的难题,海水淡化技术不失是一种较好的解决方法.在几种主要的淡化方法中,以反渗透海水淡化(SWRO)方法发展速度最快,淡化成本也降得最快[1,2].反渗透海水淡化技术对预处理系统要求很高,主要预处理方法有传统预处理法及膜法预处理.传统预处理方法已得到广泛应用,但也存在占地面积大、药剂量消耗大、出水水质随原水水质的波动而波动等缺点.而膜法预处理则具有出水水质好且稳定、自动化程度高等优点而受青睐[3].张敬东等[4]采用外压式中空纤维超滤膜对高浊度海水进行了预处理的实验研究,进行恒流量终端过滤,考察跨膜压差随过滤时间的变化趋势,其实验结果表明,该超滤系统的产水水质稳定且可以达到反渗透膜的进水水质要求.Brehant等[5]采用Aquasource超滤膜对直布罗陀海峡(Gibraltar)的表面海水进行预处理的实验研究,以微絮凝工艺作为超滤膜的前端预处理,采用终端方式过滤,结果表明,该超滤膜出水水质稳定且优异,可以确保反渗透膜的长期稳定运行.陶瓷膜具有化学稳定性好、耐腐蚀性、机械强度好、抗微生物性、孔径分布窄、分离性能好和使用寿命长等优点[6].如能将陶瓷膜引入到海水淡化预处理系统中,不仅可以进一步拓宽陶瓷膜应用的范围,同时也为海水淡化开发一种新的预处理工艺.正是基于这种情况,本文采用低能耗的终端过滤方式进行陶瓷膜法海水淡化预处理工艺的研究比较,得到了一种较合适的预处理工艺路线.1实验部分1.1实验装置及膜管本实验所采用的装置及陶瓷膜均为南京九思高科技有限公司生产.实验装置流程见图1.采用该装置进行终端过滤,PLC自动控制,可设定反冲周期及反冲时间,实现过滤与反冲的自动运行.图1实验装置流程图Fig.1Schematicdiagramoftheequipment收稿日期:2007-02-07;修改稿收到日期:2007-05-08基金项目:国家863项目(编号2005AA320020)作者简介:柏其亚(1979-),男,江苏盐城人,硕士研究生,主要研究方向为无机陶瓷膜的应用.＊通讯联系人,025-83587213,E-mail:yiqunfan@njut.edu.cn第28卷第5期膜科学与技术Vol.28No.52008年10月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYOct.2008DOI:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2008.05.001使用平均孔径50nm的19通道氧化锆陶瓷膜进行实验,膜管长度为1000mm,膜面积为0.2m2.1.2主要分析仪器在实验过程中,对原海水及陶瓷膜预处理后的产水进行长期监测,所使用的主要分析仪器见表1.表1主要分析仪器Table1Analyticalinstruments分析项目仪器名称型号生产厂家浊度浊度计2100N美国哈希公司SDI15SDI测定仪DD-SDI-47浙江东大水业有限公司电导率电导率仪DDS-307上海雷磁仪器厂2结果与讨论2.1海水温度及浊度实验期间(2006年8月-2006年11月)海水温度及浊度变化情况见图2、图3.由图2、图3可以看出,海水温度呈下降趋势,浊度有波动,这主要是受海水涨落潮的影响[4].图2海水温度随时间的变化趋势图Fig.2VariationofSeawatertemperaturewithtime图3海水浊度随时间的变化趋势图Fig.3VariationofSeawaterturbiditywithtime2.2“砂滤+陶瓷膜”预处理工艺采用“砂滤+陶瓷膜”预处理工艺,并且滴加2mg/L的NaClO溶液进行杀菌,工艺路线如下所示.海水原水罐NaClO溶液离心泵砂滤器陶瓷膜过滤装置在实验过程中,控制砂滤器的进水流量为0.5m3/h左右,经砂滤器处理后的海水浊度变化范围为0.5～1.0NTU,设置陶瓷膜的跨膜压差(TMP)为0.1MPa,反冲周期为30min,反冲时间为60s,进行终端过滤.当渗透通量小于100L/(m2·h)时停止过滤,进行膜化学再生,