CN1760140A - 一种反渗透海水淡化陶瓷膜预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反渗透海水淡化陶瓷膜预处理方法，其特征是将加压至0.05～0.8MPa后进入陶瓷膜终端过滤单元，从终端过滤单元流出的透过液完全满足反渗透系统的要求。进入膜管的海水在压力的推动下经膜管壁面上的微孔渗透出来，进水量与渗透出水量相等。通过本发明的陶瓷膜终端分离过程，极大地减轻反渗透处理负担，提高出水水质，能取代现有的反渗透海水淡化预处理工艺，提高海水的回收率。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术，尤其是涉及一种新型的海水淡化陶瓷膜终端过滤预处理方法。
背景技术
进入21世纪以来，淡水资源的紧缺，已愈来愈成为世界各国迫切需要解决的问题。海水资源丰富，随着科学技术的发展，人类可以向大海索取淡水。海水含盐量高，海水淡化的目的是尽可能地去除这些盐获得淡水，主要包括：蒸馏法、反渗透法、冷冻法、水合法、溶剂萃取法等。其中，反渗透法具有广阔的应用前景，已经得到广泛推广。反渗透海水淡化过程主要由三部分组成：预处理、反渗透和后处理，其中反渗透是其核心工序，但是预处理等过程对海水淡化也起着至关重要的作用。
海水中除了含有大量的盐外，还有大小不等的有机、无机、微生物颗粒。如果将取来的海水直接采用反渗透膜进行脱盐处理，这些海水中的悬浮物、胶体物质和可溶性有机高分子聚集在膜的表面会使膜受到污染；微生物和细菌会使膜受到侵蚀；微生物和细菌的残体还会以固体形式析出使膜性能衰减；加大了其处理负担，导致膜的透水率下降，出水水质变差，严重影响了反渗透膜的使用寿命，因此必须采用一定的预处理方法对核心过程——反渗透进行保护。
传统的海水淡化预处理一般依次包括以下几个单元操作：灭菌、沉降、过滤等。先将海水送入沉淀池杀菌灭藻，对海水中较大颗粒进行预沉降，并加入絮凝剂(硫酸亚铁、氯化铁等)用于沉降海水中的难以自然沉降的细小颗粒，接着进行多介质、活性炭或沙滤等粗滤过程进一步去除体系中的微细颗粒，最后通常采用高分子滤芯(孔径5μm左右)作为进入反渗透膜过滤单元的保安过滤系统。这种传统的海水淡化预处理过程工艺复杂、体系处理波动较大、处理出水水质不好，且高分子滤芯易坏，更换频繁，经济性较差，海水回收率低。
近年来，随着新型分离技术的发展，膜分离技术已经在海水淡化预处理过程中得到初步应用。中国发明专利“反渗透海水淡化微滤膜预处理方法”(专利号ZL 01129466.3)采用的是钛或不锈钢金属微滤膜在海水淡化预处理过程中的应用进行了表述，而“海水淡化中陶瓷膜预处理方法”(申请号02159052.4)对孔径为0.1～10μm的陶瓷微滤膜在海水淡化预处理过程中的应用进行了表述。这些陶瓷膜预处理过滤过程均采用错流过滤方式，在这种操作方式下需要一直保持一定的膜面流速，即通过动力输送进入膜管的海水，分成两股水，一股是渗透水、另一股是浓水，通过浓水在膜面的高速流动克服膜面污染，这种操作方式又称为十字流过滤方式。由于要保持高的膜面流速，一般进水中只有10～20％作为渗透水，因此海水回收率较低，而且由于循环侧出口浓水具有一定的压力，这一部分能量难以回收利用，运行能耗大，导致海水淡化成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有海水淡化过程中海水回收率低，运行能耗大，海水淡化预处理成本高等不足，提出了一种采用陶瓷膜终端过滤方式替代现有陶瓷膜错流过滤方式，作为海水淡化预处理的保安过滤系统。
本发明的技术方案为：一种反渗透海水淡化陶瓷膜预处理方法，其特征是将海水加压至0.05～0.SMPa后进入陶瓷膜终端过滤单元，从终端过滤单元流出的透过液完全满足反渗透系统的要求。进入膜管的海水在压力的推动下经膜管壁面上的微孔渗透出来，进水量与渗透出水量相等，通过本发明的陶瓷膜终端分离过程，极大地减轻反渗透处理负担，提高出水水质，能取代现有的反渗透海水淡化预处理工艺，提高海水的回收率。
其中，本发明还优选一种反渗透海水淡化陶瓷膜预处理方法，当压力增长到一定程度或渗透通量下降时，迅速打开排污口对膜面进行快速冲洗，控制一定的流速即进入错流过滤方式，以控制压力的增长或渗透通量下降，再切换进入终端过滤方式。
其中，本发明还优选一种反渗透海水淡化陶瓷膜预处理方法，在海水进入陶瓷膜终端过滤单元前，首先对海水进行杀菌、絮凝沉降和粗过滤处理，除去其中的固体颗粒等悬浮物。
其中上述的陶瓷膜孔径范围为10nm～10μm。
其中所述陶瓷膜终端过滤单元配有反冲洗装置。
有益效果：
1、陶瓷膜孔径分布窄、孔隙率高、分离层薄、过滤阻力小、单位膜表面积处理量高。
2、与一般的有机滤芯保安过滤器相比，陶瓷膜具有明显的优越性：使用寿命比高分子滤芯等过滤器长、易清洗再生、耐腐蚀(溶液环境pH0～14)、耐高温、强度高。
3、与现有陶瓷膜错流过滤技术相比，终端过滤方式能更有效地利用海水资源，海水的回收率较高，能耗较低，降低了海水淡化的处理成本。
4、减轻了反渗透处理的负荷，产水能力大。
附图说明
图1为本发明的海水淡化陶瓷膜终端过滤预处理示意图。1-进水，2-反冲，3-出水，4-排污，5-膜元件
如图1所示，本发明陶瓷膜终端过滤系统示意图：膜元件一端进水，一端排污，侧面有出水口和反冲系统接口。所述经过初步处理的海水泵入陶瓷膜元件，排污端一般常闭，渗透清液从侧线流出；当渗透通量降低到一定值时，自动启动反冲系统，自动关闭出水口，反冲的同时开启排污口，放出被反冲出的污染物，最后关闭排污口，系统正常运行。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明。
实施例1
一种反渗透海水淡化过程中陶瓷膜终端过滤预处理方法，它包括首先采用NaClO对沉降池中的新鲜海水进行杀菌灭藻，加入氯化铁进行絮凝沉降，采用多介质过滤系统除去体系中的絮凝悬浮物等，出水进入活性炭过滤器，活性炭滤出液体加压至0.05MPa后进入陶瓷膜终端过滤单元，经过陶瓷膜终端过滤预处理的出水浊度为0.08NTU，各项指标均达到反渗透膜系统的要求。
该预处理系统中，陶瓷膜为Al2O3材料，公称孔径为500nm，外形为19通道圆管状，单根膜组件，3级串联。
实施例2
一种反渗透海水淡化过程中陶瓷膜终端过滤预处理方法，它包括首先采用NaClO对沉降池中的新鲜海水进行杀菌灭藻，出水加压至0.1MPa后进入陶瓷膜终端过滤单元，经过陶瓷膜终端过滤预处理的出水浊度为0.1NTU，各项指标均达到反渗透膜系统的要求。
该预处理系统中，陶瓷膜为材料ZrO2，公称孔径为200nm，外形为19通道圆管状，单根膜组件，3级串联。
实施例3
一种反渗透海水淡化过程中陶瓷膜终端过滤预处理方法，它包括首先采用NaClO对沉降池中的新鲜海水进行杀菌灭藻，加入氯化铁进行絮凝沉降，采用多介质过滤系统除去体系中的絮凝悬浮物等，出水进入活性炭过滤器，活性炭滤出液体加压至0.3MPa后进入陶瓷膜终端过滤单元，经过陶瓷膜终端过滤预处理的出水浊度为0.05NTU，各项指标均达到反渗透膜系统的要求。
该预处理系统中，陶瓷膜为Al2O3材料，公称孔径为200nm，外形为19通道圆管状，单根膜组件，5级串联。
实施例4
一种反渗透海水淡化过程中陶瓷膜终端过滤预处理方法，它包括首先采用NaClO对沉降池中的新鲜海水进行杀菌灭藻，加入氯化铁进行絮凝沉降，采用多介质过滤系统除去体系中的絮凝悬浮物等，出水进入活性炭过滤器，活性炭滤出液体加压至0.4MPa后进入陶瓷膜终端过滤单元，经过陶瓷膜终端过滤预处理的出水浊度为0.05NTU，各项指标均达到反渗透膜系统的要求。
该预处理系统中，陶瓷膜为ZrO2材料，公称孔径为50nm，外形为19通道圆管状，单根膜组件，5级串联。
实施例5
一种反渗透海水淡化过程中陶瓷膜终端过滤预处理方法，将晒盐场上清液海水加压至0.8MPa后进入陶瓷膜终端过滤单元，经过陶瓷膜终端过滤预处理的出水浊度为0.05NTU，各项指标均达到反渗透膜系统的要求。
该预处理系统中，陶瓷膜为ZrO2材料，公称孔径为20nm，外形为37通道圆管状，12根膜组件，1级串联。
Claims (5)
1、一种反渗透海水淡化陶瓷膜预处理方法，其特征在于将加压至0.05～0.8MPa后进入陶瓷膜终端过滤单元，从过滤单元流出的透过液完全满足反渗透系统的要求。
2、根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于当压力增长到一定程度或渗透通量下降时，打开排污口对膜面进行快速冲洗，即终端过滤与错流过滤交叉实施。
3、根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于海水进入陶瓷膜终端过滤单元前，首先对海水进行杀菌、絮凝沉降和粗过滤处理，除去其中的固体颗粒等悬浮物。
4、根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于陶瓷膜孔径范围为10nm～10μm。
5、根据权利要求1所述的预处理方法，其特征是所述陶瓷膜终端过滤单元配有反冲洗装置。
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