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水处理应用

2019-06-04 来源:江西科昌达超声波科技有限公司 分享:
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与其他传统分离工程相比,反渗透分离过程有其独特的优势:(1)压力是反渗透分离过程的主动力,不经过能量密集交换的相变,能耗低;(2)反渗透不需要大量的沉淀剂和吸附剂,运行成本低;(3)反渗透分离工程设计和操作简单,建设周期短;(4)反渗透净化效率高,环境友好。因此,反渗透技术在生活和工业水处理中已有广泛应用,如海水和苦咸水淡化、医用和工业用水的生产、纯水和超纯水的制备、工业废水处理、食品加工浓缩、气体分离等。

海水和苦咸水淡化

20世纪60年代以来,反渗透脱盐已成为一种获取饮用水的重要途径,是解决淡水资源紧缺的一种好方法。目前,反渗透脱盐技术主要应用在两个方面:海水淡化和苦咸水脱盐。

全世界海水淡化装置中约有30%是利用反渗透技术实现的,通过反渗透膜可除去海水中99%以上的盐离子,[2]得到可饮用的淡水。以色列的反渗透海水淡化技术比较好,2005年阿什克伦建造了当时世界上至大的反渗透海水淡化装置,产水量为3.3×105m3·d-1,占到以色列全部水需求量的15%,产水成本约为0.53美元·m-3。我国至大的反渗透海水淡化站位于大连市长海县。

苦咸水在我国北方地区分布较为广泛,含盐离子较多,可通过反渗透技术进行除盐淡化处理,达到饮用水标准。马莲河流域示范工程利用马莲河上游环江苦咸水资源,采用反渗透膜技术,建立1000m3·d-1苦咸水淡化工程,出水水质达到生活饮用水卫生标准,解决了环县城区5万居民饮水问题。何绪文、姚永毅、孙魏等均对苦咸水进行过反渗透处理的实验研究,系统脱盐率>95%,出水水质优于饮用水标准。

海水和苦咸水淡化是反渗透技术的传统应用领域,目前存在的问题仍然是操作压力偏高,能耗较大,另外海水中的Cl-对反渗透膜也有较大的污染,阻碍了反渗透技术在该领域的进一步推广。目前,低压、低能耗、抗污染、抗氧化的反渗透膜正在积极的研发之中,以便从根本上解决现在存在的问题。

纯水和超纯水的制备

反渗透+混床水处理技术改进了原来的全离子交换制水工艺,运行期间,产水增加,水质改善,大幅度降低了制水成本。此外,许多科研人员均对反渗透+电去离子法制取纯水进行了实验研究,达到了预期结果,证实了反渗透+电去离子法制取高纯水的可行性。通过控制反渗透的级数可制取不同纯度脱盐水。随着反渗透级数的增加,脱盐水的纯度提高,但是出水量减少,水利用率降低,因此,反渗透装置连用一般不会超过二级,通常将反渗透与电去离子技术联用,不仅克服了反渗透出水不能彻底除盐的不足,还可以提高电去离子装置的进水水质,防止电去离子设备损坏,提高整体净水效果。

工业废水处理

工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外,反渗透技术应用多的一个领域。工业废水处理具有降低生产成本,保护环境,实现废水资源化等多重意义。由于反渗透膜对进水要求较高,运用反渗透技术对废水进行深度处理时,往往还要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH调节等预处理工艺。

重金属废水处理

反渗透技术在重金属废水处理中应用较早,国内外均对此进行了大量的研究。早在20世纪70年代,反渗透技术已经在电镀废水处理中有所应用,主要是大规模用于镀镍、铬、锌漂洗水和混合重金属废水的处理。

膜分离技术浓缩电镀镍漂洗水,镍离子的截留率大于99%,经一等纳滤和两级反渗透浓缩后,浓缩液中镍离子浓度达到50g·L-1,透过液可经处理后再次回用。张连凯对印制电路板加工酸洗车间产生的重金属废水调节pH至中性后采用超滤+反渗透工艺进行中试,反渗透系统对Cu2+和溶解性总固体的去除率分别为99.9%和98.9%。

印染废水处理

印染纺织废水不仅色度高、水量大,而且成分十分复杂,废水中含有染料、浆料、油剂、助剂、酸碱、纤维杂质以及无机盐等,染料结构中还含有很多较大生物毒性的物质,如硝基和胺类化合物以及铜、铬、锌、砷等重金属元素,如不经处理直接排放,必将对环境造成严重污染。

超滤+反渗透双膜技术处理印染废水,超滤能够去除废水中大分子有机物,降低浊度,使进水水质达到反渗透膜的要求,经反渗透处理后,有机物和盐的去除率可分别达99%和93%以上,产水化学需氧量小于10mg·L-1,电导率小于80μS·cm-1,产水满足大部分印染工艺用水标准。钟璟采用中空纤维超滤膜和反渗透技术处理羊毛印染废水,操作压力为0.1MPa,流速为1500L·h-1的条件下,色度、含盐量等指标均有显著的降低,COD值、色度达标排放。

电厂循环废水处理

电厂循环冷却水系统对水的消耗量很大,占到纯火力发电厂用水的80%,热电厂用水的50%以上,对循环排放水进行回收处理,产水作为循环补充水或锅炉补给水系统的水源,不仅防止了对环境造成污染,还可以节约水资源,降低生产成本。

超滤+反渗透技术联合操作对电厂循环排污水进行处理,投运以来,反渗透系统运行良好,产水量68m3·h-1,电导率小于35μS·cm-1,脱盐率高于97%。双膜法水处理工艺,经过超滤+二级反渗透+混床处理后的精脱盐水可供电厂锅炉及干熄焦使用,日产精脱盐水15000t。超滤—反渗透组合工艺处理循环冷却排污水做了现场试验,反渗透系统各段运行压力平稳,产水满足回用的要求。陈颖敏采用连续微滤+反渗透技术对循环排污水进行预除盐,反渗透系统脱盐率达98%以上。

化工废水处理

采用离子交换法生产K2CO3的生产过程中,会产生大量的NH4Cl废水,为了节约用水和彻底解决NH4Cl废水排放问题,张继臻采用选择离子交换、反渗透膜分离和低温多效闪蒸相结合的方法,将低浓度NH4Cl废水进一步浓缩回收,使废水由达标排放转变为全部回收利用,达到零排放。

石油化工废水成分复杂,除含有油、硫、苯、酚、氰、环烷酸等有机物以外,还含有金属盐、反应残渣等,污染物浓度高且难降解,水量及酸碱度波动较大,传统的水处理工艺很难达到资源回收再利用的目的。

反渗透一般作为工业废水终端处理,对水中的无机盐、有机物、重金属离子等都有很高的截留率,出水水质优良,可回用作冷却水或工艺用水循环利用,不仅节约了新鲜水的使用量,节约生产成本,还减少了污水的排放量,对环境保护和可持续发展都有着重要意义,对缺水地区具有巨大的经济效益。

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