專(zhuān)利名稱(chēng)：一種反滲透海水淡化陶瓷膜預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)，尤其是涉及一種新型的海水淡化陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，淡水資源的緊缺，已愈來(lái)愈成為世界各國(guó)迫切需要解決的問(wèn)題。海水資源豐富，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)可以向大海索取淡水。海水含鹽量高，海水淡化的目的是盡可能地去除這些鹽獲得淡水，主要包括蒸餾法、反滲透法、冷凍法、水合法、溶劑萃取法等。其中，反滲透法具有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)得到廣泛推廣。反滲透海水淡化過(guò)程主要由三部分組成預(yù)處理、反滲透和后處理，其中反滲透是其核心工序，但是預(yù)處理等過(guò)程對(duì)海水淡化也起著至關(guān)重要的作用。
海水中除了含有大量的鹽外，還有大小不等的有機(jī)、無(wú)機(jī)、微生物顆粒。如果將取來(lái)的海水直接采用反滲透膜進(jìn)行脫鹽處理，這些海水中的懸浮物、膠體物質(zhì)和可溶性有機(jī)高分子聚集在膜的表面會(huì)使膜受到污染；微生物和細(xì)菌會(huì)使膜受到侵蝕；微生物和細(xì)菌的殘?bào)w還會(huì)以固體形式析出使膜性能衰減；加大了其處理負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致膜的透水率下降，出水水質(zhì)變差，嚴(yán)重影響了反滲透膜的使用壽命，因此必須采用一定的預(yù)處理方法對(duì)核心過(guò)程——反滲透進(jìn)行保護(hù)。
傳統(tǒng)的海水淡化預(yù)處理一般依次包括以下幾個(gè)單元操作滅菌、沉降、過(guò)濾等。先將海水送入沉淀池殺菌滅藻，對(duì)海水中較大顆粒進(jìn)行預(yù)沉降，并加入絮凝劑(硫酸亞鐵、氯化鐵等)用于沉降海水中的難以自然沉降的細(xì)小顆粒，接著進(jìn)行多介質(zhì)、活性炭或沙濾等粗濾過(guò)程進(jìn)一步去除體系中的微細(xì)顆粒，最后通常采用高分子濾芯(孔徑5μm左右)作為進(jìn)入反滲透膜過(guò)濾單元的保安過(guò)濾系統(tǒng)。這種傳統(tǒng)的海水淡化預(yù)處理過(guò)程工藝復(fù)雜、體系處理波動(dòng)較大、處理出水水質(zhì)不好，且高分子濾芯易壞，更換頻繁，經(jīng)濟(jì)性較差，海水回收率低。
近年來(lái)，隨著新型分離技術(shù)的發(fā)展，膜分離技術(shù)已經(jīng)在海水淡化預(yù)處理過(guò)程中得到初步應(yīng)用。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“反滲透海水淡化微濾膜預(yù)處理方法”(專(zhuān)利號(hào)ZL 01129466.3)采用的是鈦或不銹鋼金屬微濾膜在海水淡化預(yù)處理過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了表述，而“海水淡化中陶瓷膜預(yù)處理方法”(申請(qǐng)?zhí)?2159052.4)對(duì)孔徑為0.1～10μm的陶瓷微濾膜在海水淡化預(yù)處理過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了表述。這些陶瓷膜預(yù)處理過(guò)濾過(guò)程均采用錯(cuò)流過(guò)濾方式，在這種操作方式下需要一直保持一定的膜面流速，即通過(guò)動(dòng)力輸送進(jìn)入膜管的海水，分成兩股水，一股是滲透水、另一股是濃水，通過(guò)濃水在膜面的高速流動(dòng)克服膜面污染，這種操作方式又稱(chēng)為十字流過(guò)濾方式。由于要保持高的膜面流速，一般進(jìn)水中只有10～20％作為滲透水，因此海水回收率較低，而且由于循環(huán)側(cè)出口濃水具有一定的壓力，這一部分能量難以回收利用，運(yùn)行能耗大，導(dǎo)致海水淡化成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有海水淡化過(guò)程中海水回收率低，運(yùn)行能耗大，海水淡化預(yù)處理成本高等不足，提出了一種采用陶瓷膜終端過(guò)濾方式替代現(xiàn)有陶瓷膜錯(cuò)流過(guò)濾方式，作為海水淡化預(yù)處理的保安過(guò)濾系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種反滲透海水淡化陶瓷膜預(yù)處理方法，其特征是將海水加壓至0.05～0.SMPa后進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元，從終端過(guò)濾單元流出的透過(guò)液完全滿足反滲透系統(tǒng)的要求。進(jìn)入膜管的海水在壓力的推動(dòng)下經(jīng)膜管壁面上的微孔滲透出來(lái)，進(jìn)水量與滲透出水量相等，通過(guò)本發(fā)明的陶瓷膜終端分離過(guò)程，極大地減輕反滲透處理負(fù)擔(dān)，提高出水水質(zhì)，能取代現(xiàn)有的反滲透海水淡化預(yù)處理工藝，提高海水的回收率。
其中，本發(fā)明還優(yōu)選一種反滲透海水淡化陶瓷膜預(yù)處理方法，當(dāng)壓力增長(zhǎng)到一定程度或滲透通量下降時(shí)，迅速打開(kāi)排污口對(duì)膜面進(jìn)行快速?zèng)_洗，控制一定的流速即進(jìn)入錯(cuò)流過(guò)濾方式，以控制壓力的增長(zhǎng)或滲透通量下降，再切換進(jìn)入終端過(guò)濾方式。
其中，本發(fā)明還優(yōu)選一種反滲透海水淡化陶瓷膜預(yù)處理方法，在海水進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元前，首先對(duì)海水進(jìn)行殺菌、絮凝沉降和粗過(guò)濾處理，除去其中的固體顆粒等懸浮物。
其中上述的陶瓷膜孔徑范圍為10nm～10μm。
其中所述陶瓷膜終端過(guò)濾單元配有反沖洗裝置。
有益效果1、陶瓷膜孔徑分布窄、孔隙率高、分離層薄、過(guò)濾阻力小、單位膜表面積處理量高。
2、與一般的有機(jī)濾芯保安過(guò)濾器相比，陶瓷膜具有明顯的優(yōu)越性使用壽命比高分子濾芯等過(guò)濾器長(zhǎng)、易清洗再生、耐腐蝕(溶液環(huán)境pH0～14)、耐高溫、強(qiáng)度高。
3、與現(xiàn)有陶瓷膜錯(cuò)流過(guò)濾技術(shù)相比，終端過(guò)濾方式能更有效地利用海水資源，海水的回收率較高，能耗較低，降低了海水淡化的處理成本。
4、減輕了反滲透處理的負(fù)荷，產(chǎn)水能力大。


圖1為本發(fā)明的海水淡化陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理示意圖。1-進(jìn)水，2-反沖，3-出水，4-排污，5-膜元件如圖1所示，本發(fā)明陶瓷膜終端過(guò)濾系統(tǒng)示意圖膜元件一端進(jìn)水，一端排污，側(cè)面有出水口和反沖系統(tǒng)接口。所述經(jīng)過(guò)初步處理的海水泵入陶瓷膜元件，排污端一般常閉，滲透清液從側(cè)線流出；當(dāng)滲透通量降低到一定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)反沖系統(tǒng)，自動(dòng)關(guān)閉出水口，反沖的同時(shí)開(kāi)啟排污口，放出被反沖出的污染物，最后關(guān)閉排污口，系統(tǒng)正常運(yùn)行。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實(shí)施例1一種反滲透海水淡化過(guò)程中陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理方法，它包括首先采用NaClO對(duì)沉降池中的新鮮海水進(jìn)行殺菌滅藻，加入氯化鐵進(jìn)行絮凝沉降，采用多介質(zhì)過(guò)濾系統(tǒng)除去體系中的絮凝懸浮物等，出水進(jìn)入活性炭過(guò)濾器，活性炭濾出液體加壓至0.05MPa后進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元，經(jīng)過(guò)陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理的出水濁度為0.08NTU，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到反滲透膜系統(tǒng)的要求。
該預(yù)處理系統(tǒng)中，陶瓷膜為Al2O3材料，公稱(chēng)孔徑為500nm，外形為19通道圓管狀，單根膜組件，3級(jí)串聯(lián)。
實(shí)施例2一種反滲透海水淡化過(guò)程中陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理方法，它包括首先采用NaClO對(duì)沉降池中的新鮮海水進(jìn)行殺菌滅藻，出水加壓至0.1MPa后進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元，經(jīng)過(guò)陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理的出水濁度為0.1NTU，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到反滲透膜系統(tǒng)的要求。
該預(yù)處理系統(tǒng)中，陶瓷膜為材料ZrO2，公稱(chēng)孔徑為200nm，外形為19通道圓管狀，單根膜組件，3級(jí)串聯(lián)。
實(shí)施例3一種反滲透海水淡化過(guò)程中陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理方法，它包括首先采用NaClO對(duì)沉降池中的新鮮海水進(jìn)行殺菌滅藻，加入氯化鐵進(jìn)行絮凝沉降，采用多介質(zhì)過(guò)濾系統(tǒng)除去體系中的絮凝懸浮物等，出水進(jìn)入活性炭過(guò)濾器，活性炭濾出液體加壓至0.3MPa后進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元，經(jīng)過(guò)陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理的出水濁度為0.05NTU，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到反滲透膜系統(tǒng)的要求。
該預(yù)處理系統(tǒng)中，陶瓷膜為Al2O3材料，公稱(chēng)孔徑為200nm，外形為19通道圓管狀，單根膜組件，5級(jí)串聯(lián)。
實(shí)施例4一種反滲透海水淡化過(guò)程中陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理方法，它包括首先采用NaClO對(duì)沉降池中的新鮮海水進(jìn)行殺菌滅藻，加入氯化鐵進(jìn)行絮凝沉降，采用多介質(zhì)過(guò)濾系統(tǒng)除去體系中的絮凝懸浮物等，出水進(jìn)入活性炭過(guò)濾器，活性炭濾出液體加壓至0.4MPa后進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元，經(jīng)過(guò)陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理的出水濁度為0.05NTU，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到反滲透膜系統(tǒng)的要求。
該預(yù)處理系統(tǒng)中，陶瓷膜為ZrO2材料，公稱(chēng)孔徑為50nm，外形為19通道圓管狀，單根膜組件，5級(jí)串聯(lián)。
實(shí)施例5一種反滲透海水淡化過(guò)程中陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理方法，將曬鹽場(chǎng)上清液海水加壓至0.8MPa后進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元，經(jīng)過(guò)陶瓷膜終端過(guò)濾預(yù)處理的出水濁度為0.05NTU，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到反滲透膜系統(tǒng)的要求。
該預(yù)處理系統(tǒng)中，陶瓷膜為ZrO2材料，公稱(chēng)孔徑為20nm，外形為37通道圓管狀，12根膜組件，1級(jí)串聯(lián)。
權(quán)利要求
1.一種反滲透海水淡化陶瓷膜預(yù)處理方法，其特征在于將加壓至0.05～0.8MPa后進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元，從過(guò)濾單元流出的透過(guò)液完全滿足反滲透系統(tǒng)的要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于當(dāng)壓力增長(zhǎng)到一定程度或滲透通量下降時(shí)，打開(kāi)排污口對(duì)膜面進(jìn)行快速?zèng)_洗，即終端過(guò)濾與錯(cuò)流過(guò)濾交叉實(shí)施。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于海水進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元前，首先對(duì)海水進(jìn)行殺菌、絮凝沉降和粗過(guò)濾處理，除去其中的固體顆粒等懸浮物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征在于陶瓷膜孔徑范圍為10nm～10μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)處理方法，其特征是所述陶瓷膜終端過(guò)濾單元配有反沖洗裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反滲透海水淡化陶瓷膜預(yù)處理方法，其特征是將加壓至0.05～0.8MPa后進(jìn)入陶瓷膜終端過(guò)濾單元，從終端過(guò)濾單元流出的透過(guò)液完全滿足反滲透系統(tǒng)的要求。進(jìn)入膜管的海水在壓力的推動(dòng)下經(jīng)膜管壁面上的微孔滲透出來(lái)，進(jìn)水量與滲透出水量相等。通過(guò)本發(fā)明的陶瓷膜終端分離過(guò)程，極大地減輕反滲透處理負(fù)擔(dān)，提高出水水質(zhì)，能取代現(xiàn)有的反滲透海水淡化預(yù)處理工藝，提高海水的回收率。
文檔編號(hào)C02F103/08GK1760140SQ20051004159
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者徐南平, 范益群, 邢衛(wèi)紅, 李衛(wèi)星 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)