反渗透法海水淡化进水水质的控制过程

反渗透法海水淡化进水水质的控制过程

[摘要]在本世纪社会飞速的发展，越来越多的环境问题出现，人类需要更多的能源和利用各种资源来发展和进步，而水资源作为一种不可再生的资源是非常重要的，同时一切生命的源泉都来自于水，社会的发展和经济的建设都与水源息息相关，而目前地球上的淡水是有限的，通常是采用海水淡化制取淡水，常用的海水淡化是使用反渗透来淡化海水，而使用反渗透化时候对海水的水质质量要求很高，如何控制进水海水的质量，对海水进行预处理就是一个重要的步骤。

背景

在使用反渗透化的时候，对海水的水质要求比较高，海水中含有很多的微小的浮游生物还有各种的离子等，海水储量非常的丰富，可以把它用来转化成淡水，但是海水中具有3.6%的盐份，这样就表明如果要对海水进行淡化，就必须想办法除掉其中9%的盐份。目前比较成熟的海水淡化就是就是对海水进行蒸馏，并且这个方法使用了很多年，近年来国际原油和煤炭价格持续的上涨，各国都在努力的寻找和研发能够取代蒸馏法的海水淡化技术，或者能有效的降低海水淡化的成本，比如对海水预处理不充份，可能引起膜的塑塞。本文介绍了目前常用的反渗透处理水的过程，对水的预处理的质量控制等，对使用反渗透化海水淡化有积极的作用。

1、目前反渗透法存在的问题

采用反渗透膜的方法进行海水淡化的时候，需要对海水的水质有比较严格的要求，当处理只有轻微污染的水质，通常称为优质海水的时候，一般采用筒式过滤器和多介质过滤器的方式来进行RO前处理，是传统的方法，该方法的优点是处理费用低廉，但是也存在缺点，就是过滤精度低、出水量受进水水质影响比较大、同时占地面积大，一旦在某一时间段出现海水污染严重，水质除险大幅度的波动时，反渗透膜对海水中的悬浮物质和胶体去除能力有限，对RO进水的要求难以保证，因此近年来专家学者更多的研究如何采用过滤精度更高的膜法预处理海水。

2、对给水预处理质量控制的技术优化

2.1对海水加氯的预处理

自然界的海水中微生物繁多，而且水质硬度较高，而通常海水淡化的设备处于表层海水的位置，这里水温较高造成了微生物污染十分严重，对淡化系统的运行产生了许多的问题，常常会污染反渗透膜的表面，产生的后果就是组件压差的增大、脱盐率和产水量下降都会造成严重的事故，甚至停产等。在反渗透膜海水淡化过程中，对水的预处理显得尤为重要，比如在沙特已经投运的海水淡化装置，就面临着上述对海水预处理的问题，当地海洋微生物污染严重，造成了海水淡化装置运行费用居高不下，始终困扰着当地政府，海水中生存着各种海藻和细菌等，

它们能快速的繁殖，为了能控制它们的生长，当地采用氯化方法消毒杀菌，但是却忽略了大多数反渗透膜的耐氯性能差，从而造成了反渗透膜降解和损坏，通过多年的观察后发现，通过对海水进行一定的预处理，把过去的连续加氯的方式加以改善，变成间断的加氯，这样加入的氯量刚好可以抑制海藻等的繁殖，也不能立刻将其杀死，但是这样的处理却使得海水水质出现的较多的改善。

2.2海水微滤预处理技术

为了更好地剔除进料海水中的胶体类物质，国内外专家提出了利用膜处理作为反渗透预处理工艺流程采用微滤作为海水反渗透的预处理，不需要加入絮凝剂杀菌剂和余氯脱除剂等化学药品，将反渗透的进水水质从传统处理方法的SDI<3改进到SDI<1，且不使反渗透的预处理成本明显增加此技术由于改进了进水水质，不仅延长了反渗透膜的使用寿命，而且有助于提高系统的回收率降低运行费用。

3、反渗透进水水质指标

不同的膜材料具有不同的化学稳定性，对给水预处理的要求也不同。一般来讲，膜组件生产厂商均会提出给水水质指标。以聚酰胺膜为例，反渗透进水的水质指标要求，也就是通过预处理必须达到的目标。

3.1原水水质分析

我们经过实验多次采集原海水进行了全分析。通过对全分析数据的综合分析，总结出海水水质变化规律以及与一般海水的水质指标对比分析发现。对海水质而言，采用混凝+澄清+砂滤工艺作为反渗透的预处理工艺基本不可行，就技术角度而言，采用混凝+澄清+砂滤+微滤作为反渗透的预处理工艺是可行的。设计将混合絮凝池和斜板沉淀池做成连体，外加一套集砂滤、1m的平板膜过滤和0.2m的中空纤维膜过滤于一体的新型膜过滤装置。

3.2预处理工艺

国内现成的1000t/d海水淡化预处理工厂来看，采用混凝+澄清+砂滤+微滤的预处理工艺。来自自然沉降池的海水经海水提升泵提升，与来自加药系统的经计量泵计量的絮凝剂在射流器中混合后进入机械反应混合絮凝池，絮凝后海水靠液位差自然流入斜板沉淀池，沉淀后上清液流入中间储水罐，中间储水罐海水经泵打入一体化膜过滤装置，出水进产品水罐。该一体化膜过滤装置中砂滤出水经1m的平板膜过滤，再进0.2m的中空纤维膜。

4、海水预处理系统水质控制

预处理系统的目的是为了充分发挥反渗透淡化系统的技术优越性，保障良好的设计性能和长时间的安全运行，特别是为了保证膜的使用寿命（一般情况下，自来水和苦咸水反渗透膜的使用寿命为5年，而海水膜的使用寿命为3年）而设

置。当提供的水源不同的时候，在水质中的杂质和水质的组成也有很大的不同，处理的时候也需要区别对待，对其进行预处理的时候应当具有丰富的工程实际经验和基础理论知识。

高压泵和反渗透膜堆是反渗透装置的重要组成部分，而整个系统的心脏部分是反渗透组件，系统的关键部件则是高压泵。预处理海水的时候，高压泵首先把海水提高压力到不同压力的膜堆，通过膜的海水就是产品水，剩余没有通过膜排放的则是浓盐水，这样就体现出的设计的思想，根据不同的水质采用不同的回收率，同时在设备中采用节能技术之后，通常情况下苦咸水和自来水可以达到45%～75%的回收率，预处理效果理想的系统可以做到90%以上的回收率，在实际的海水反渗透处理系统中，可以达到30%～50%的回收率。

后处理系统的目的是调节产品淡水的水质，使之符合使用的要求。当需要产品水进入自来水管道时，一般也要增加后处理工艺。通常，反渗透的产品水呈弱酸性，不是最佳的饮用水，直接进入供水管网时会对铁制的管网系统产生腐蚀，产生红水现象等。后处理的常用方法是投加石灰、苏打或火碱以提高碱度或硬度，另外，也需要投加少量的次氯酸钠以防止细菌的滋生。

5、结论

综上所述，海水淡化系统需要解决膜的耐氯性能是目前处理渗透膜污染的主要问题，也是限制当前反渗透膜技术大量应用的瓶颈的一方面，在实际应用反渗透海水淡化技术时，要对海水水质控制到位，由于反渗透工程的设计比较繁琐，由很多变量共同的制约，这些变量和参数紧密的结合，同时也相互的影响，而生产中需要既能保证浓水有一定的浓度范围和流速，又能保证产水的质量和产量，这样才能在生产的时候减少结垢和污染，结合海水的产水量、回收率、组分值、进料流量、膜的特性、温度操作压力、能源价格等变量的综合因素来达到长期安全经济的运行，使海水淡化的运行费用和投资费用降到较低的水平，所以以后的工作重点就是对海水的水质的控制。