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在海水淡化工程中,预处理是一个重要环节,预处理的好坏直接影响海水淡化工程的效果。目前,常规预处理工艺复杂,处理水质不稳定,成本高。超滤技术是膜分离技术中的一个重要分支,具有操作压力低、处理水质稳定、工艺简单等优点,在海水淡化预处理中有望得到推广应用。本文对超滤技术及其在海水淡化预处理中的应用作了初步的研究。
(1)采用截留分子量为50kDa和10kDa的超滤膜,以高岭土水溶液、聚乙二醇溶液、腐殖酸溶液为水样,考察了料液性质与浓度、膜孔径、操作压力、过滤时间等因素对超滤膜分离性能的影响,分析了超滤膜对浊度物质和典型有机物的去除效果和去除机理。研究显示超滤对浊度物质的去除效果很好,不受料液浓度和操作条件的影响,过滤过程中形成的滤饼层对浊度物质起着预过滤的作用。超滤对有机物的去除效果受料液性质与浓度的影响很大,而操作条件对其影响因料液性质的不同而不同。
(2)考察了超滤与常规预处理工艺相结合的海水淡化预处理技术的可行性及对海水中污染物的去除效果,讨论了各种超滤集成技术所适用的海水水质和海水淡化方法。结果表明:叠片式过滤器+KDF过滤器+活性炭过滤器+超滤是一种预处理效果最好的超滤集成技术,能有效去除海水中的浊度、胶体、余氯、有机物等,并能防止结垢,适用于处理高污染的海水和对预处理要求较高的海水淡化工程。
(3)讨论了膜污染的数学模型和表征膜污染程度的方法。以高岭土水溶液、聚乙二醇溶液、腐殖酸溶液为超滤水样,考察了料液性质与浓度、膜孔径、操作压力、温度对膜污染的影响。结果表明:料液性质对膜污染的影响很大,有机污染比无机污染严重;对同一种料液,浓度越高,膜污染速度越快;溶质大小与膜孔径接近时膜污染速度较快;操作压力越高,料液温度越低,膜污染速度越快。
(4)在海水淡化示范工程中,采用了新型的超滤技术与常规预处理相结合的海水淡化预处理工艺,考察了预处理系统对海水浊度、有机物、细菌等污染物的去除效果,对超滤系统运行的工艺条件进行了分析。结果表明采用的海水淡化预处理新工艺运行稳定,处理效果好,出水污染指数(SDI)值达到2.0以下。