反滲透技術(shù)在海水淡化處理工藝中的應(yīng)用

陳淑杰 朱風(fēng)芹

（山東南山鋁業(yè)股份有限公司，山東 龍口 265713）

我國海水淡化工藝發(fā)展中，逐步形成以閃蒸工藝，低溫處理工藝，反滲透工藝為基礎(chǔ)，對(duì)我國海水資源進(jìn)行淡化。在世界角度發(fā)展中，研究得知世界應(yīng)用海水淡化裝置進(jìn)行處理，主要運(yùn)用反滲透海水處理技術(shù)，反滲透海水處理技術(shù)雖然運(yùn)用時(shí)間較短，但最大特點(diǎn)則為能耗低，節(jié)能環(huán)保，因此在未來發(fā)展中會(huì)逐步占據(jù)市場(chǎng)領(lǐng)先地位。

1 反滲透技術(shù)在海水淡化處理工藝闡述

海水淡化一直是一個(gè)夢(mèng)想，但由于技術(shù)上的制約和價(jià)格上的限制，很難實(shí)現(xiàn)。1950年代，美國認(rèn)識(shí)到水資源的戰(zhàn)略重要性，并在世界大戰(zhàn)危機(jī)之后，美國設(shè)立了一個(gè)專門的鹽水機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)開發(fā)30年來所擁有的海水淡化技術(shù)，并撥出14億美元用于開發(fā)新的海水淡化技術(shù)。反滲透廣泛用于苦咸水淡化以及純水和超純水的制備，反滲透—電去離子（EDI）純水制備技術(shù)，已完全取代了傳統(tǒng)的陽陰離子交換工藝，與傳統(tǒng)方法相比，被稱為“綠色”純水制備系統(tǒng)。

2 反滲透海水淡化工藝

反滲透技術(shù)主要分為：進(jìn)水、預(yù)處理、反滲透過濾、能量回收和處理后的產(chǎn)品水，反滲透淡化工藝首先提取海水，通過預(yù)處理降低海水的鹽含量。

2.1 混凝過濾預(yù)處理

反滲透海水淡化工藝操作中，海水周期性漲潮造成海水中一定的沉積物，改變海水的濁度，損壞泵和工藝管線，造成反滲透系統(tǒng)淡化不穩(wěn)定。

2.2 投加阻垢劑和還原劑

由于海水成分復(fù)雜，具有很高的硬度和堿度以防止系統(tǒng)結(jié)垢，因此可以根據(jù)水質(zhì)的具體情況添加一些阻垢劑。在反滲透預(yù)處理過程中，有必要添加還原劑以去除氧化劑，并保護(hù)反滲透膜免受損壞降解等問題出現(xiàn)，促進(jìn)海水淡化質(zhì)量。

2.3 過濾器過濾

首先要提升反滲透進(jìn)水的質(zhì)量問題，同時(shí)在混凝土過濾中加上砂濾器的使用，其次對(duì)細(xì)小懸浮顆粒進(jìn)行有效處理，保障系統(tǒng)穩(wěn)定，最后對(duì)海水淡化工藝流程進(jìn)行完善。

2.4 反滲透海水淡化系統(tǒng)

此系統(tǒng)中海水處理技術(shù)是核心技術(shù)，包含保安過濾設(shè)備，藥劑增加系統(tǒng)，高壓給水泵，技術(shù)組件，能量回收，清洗系統(tǒng)等功能。

在反滲透海水淡化過程中，原始水在高壓下進(jìn)入逆滲透膜組件，經(jīng)逆滲透膜組件處理后進(jìn)入逆滲透膜組件的水是淡水，其余未進(jìn)入反滲透膜的海水是濃縮的高濃度海水，可通過PX能量回收裝置直接輸送。

工藝流程：1）海水冷卻系統(tǒng)廢水管道收集的海水經(jīng)高效斜板組合儲(chǔ)槽泵入原海水儲(chǔ)水池儲(chǔ)存，由原海水供水泵提升，與混凝設(shè)備混合，用微渦流代替片狀物；以及上層凈水經(jīng)cmf超濾膜過濾去除小固體，經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入水箱，制備一級(jí)反滲透用水。2）反滲透裝置的第一級(jí)用于生產(chǎn)用5倍956s過濾的純化海水；安全過濾器來自淡化水的第一級(jí)，部分通過能量回收裝置與反滲透水的第一級(jí)進(jìn)行能量交換（效率達(dá)到90%以上）再由增壓泵加壓至公稱壓力，另一部分由一級(jí)反高壓泵加壓至公稱壓力，二者混合，一級(jí)反滲透裝置（二級(jí)）通過（通常為二級(jí)），在第二階段（第二階段），反滲透膜將水分子送入一級(jí)淡化槽，除生活飲用水和自用及進(jìn)一步處理的去離子水外，剩余的淡化水將通過管網(wǎng)輸送至生產(chǎn)工藝用水為每一個(gè)用戶提供使用。濃海水中無機(jī)鹽的濃度（含鹽量5.6°Be'）可在濃海水中控制和收集，再抽至“濃海水提溴制鹽綜合利用工程”，距溴約2.8km，生產(chǎn)工業(yè)精制鹽，是松木島化工園區(qū)大化集團(tuán)的純堿，有色化工集團(tuán)的苛性鈉質(zhì)量達(dá)標(biāo)高質(zhì)量原鹽。3）礦化飲用水一次反滲透產(chǎn)生的脫鹽水水質(zhì)可達(dá)到或接近國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，但部分礦物質(zhì)含量較低，礦化處理后需添加微量元素，并對(duì)其進(jìn)行消毒處理符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006《各園區(qū)企業(yè)及周邊居民生活飲用水納入城市供水管網(wǎng)》的要求。

3 工藝過程的持續(xù)開發(fā)

3.1 微濾和超濾用于海水預(yù)處理

考慮到傳統(tǒng)預(yù)處理技術(shù)的局限性，建議采用膜分離技術(shù)對(duì)海水進(jìn)行反滲透預(yù)處理。采用微濾（MF）和超濾（UF）進(jìn)行海水預(yù)處理，不僅在技術(shù)上可行，而且在經(jīng)濟(jì)上可行，采用MF或UF混合/多媒體過濾方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的過濾方法。

3.2 海水淡化新工藝的不斷進(jìn)步

1）180年代中期以后，反滲透膜的脫鹽率達(dá)到99.2%以上，為第一次反滲透創(chuàng)造了條件，一次反滲透后的海水為飲用水，水回收率為30%～35%。2）高壓一級(jí)海水淡化工藝是近年來為進(jìn)一步提高海水淡化回收率而提出的新工藝之一，反滲透裝置一級(jí)操作壓力一般為5.5mpa，壓力提高到8.0MPa，回收率由35%提高到50%以上，這不僅減少了水的流量，而且相應(yīng)地減少了預(yù)處理廠和各種化學(xué)品的消耗。3）高效兩段法，這是一種提高回收率的新工藝，是一級(jí)和兩級(jí)工藝的改進(jìn)，兩級(jí)之間放置一個(gè)承壓部分，一級(jí)濃海水通過壓力和最終能量回收的結(jié)合進(jìn)入二級(jí)，該工藝適用于新建的反滲透系統(tǒng)。

4 結(jié)語

綜上所述，海水淡化行業(yè)是未來將有重大突破的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，通過降低能耗來控制成本非常重要。