CN101844837A - 一种反渗透海水淡化超滤预处理方法 - Google Patents

一种反渗透海水淡化超滤预处理方法 Download PDF

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桂波
常春
杨瑜芳
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Abstract

本发明公开了一种反渗透海水淡化超滤预处理方法，向海水中加入混凝剂，在经过水力搅拌和机械搅拌联合混凝后，不经沉淀直接通过超滤膜进行超滤，其中包含对超滤膜的化学强化反冲洗。本发明联合水力搅拌和机械搅拌，提高了混凝搅拌的效率；采用混凝和化学强化反冲洗，控制膜污染的增长；和常规工艺相比，混凝后不需要沉淀池，减少了占地面积约2/3。

Description

一种反渗透海水淡化超滤预处理方法
技术领域
本发明属于海水淡化领域，具体涉及一种反渗透海水淡化的预处理方法。
背景技术
目前海水淡化技术主要有以低温多效为代表的热法和以反渗透为代表的膜法。反渗透技术的基本原理为：进水加压后进入膜组件，一部分透过膜，其中的离子被截留产生淡水；另一部分不透过膜形成浓水。反渗透技术在应用中不产生相变化，操作简易。随着反渗透膜价格的降低，降低能耗技术的进步，反渗透在海水淡化技术中占的比例逐渐增大。反渗透技术的核心为反渗透膜，该反渗透膜的核心作用为分离水和离子。反渗透膜对进水水质有一定要求，进入反渗透前必须进行预处理，去除海水中的固体颗粒、细菌、藻类等杂质，以防止反渗透膜的污染。
海水反渗透的预处理技术包括常规工艺和膜法预处理两种方法。常规工艺主要有混凝-沉淀-砂滤技术，膜法主要有超滤和微滤技术。超滤技术的基本原理为筛分原理，进水经过加压后过滤，水经过膜孔流过超滤膜，大于膜孔的颗粒被膜截留。和常规工艺相比，超滤和微滤技术主要有占地面积小、出水水质稳定和药剂成本低的优点。其主要问题为膜污染问题，即随着运行时间的增长膜的阻力增加。膜污染导致超滤膜运行压力的增加或者产水量的降低，必须采用化学清洗来恢复其性能。频繁的化学清洗降低运行稳定性，减少膜的寿命，提高运行成本。
发明内容
本发明的目的是针对超滤技术在海水淡化预处理领域应用的问题，提供一种能够控制超滤膜膜污染现象、延长超滤膜使用寿命的海水淡化预处理的方法。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种反渗透海水淡化超滤预处理方法，向海水中加入混凝剂，在经过水力搅拌和机械搅拌联合混凝后，不经沉淀直接通过超滤膜进行超滤，其中包含对超滤膜的化学强化反冲洗。其中混凝剂优选为氯化铁、硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、氯化铝或聚合氯化铝，混凝剂的投加量以混凝剂中的金属元素计一般为0.5～40mg/L。
本发明的水力搅拌通过将投加了混凝剂的海水经过一个或多个弯头来实现。水力搅拌后的原水，进入原水罐中，原水在原水罐中的停留时间为2～10min；机械搅拌通过在原水罐中转速为200～1000转/分钟的搅拌浆实现，转速优选为200～600转/分钟。
本发明的超滤膜为浸没式超滤膜，采用死端过滤，通量为0.8-1.5m3/m2/d，优选通量为0.8-1.3m3/m2/d，过滤周期为30-60min，反冲洗流速为1.0-1.5m3/m2/d，反冲洗时间为0.5～4min，优选反冲洗时间为1～2min。运行过程中包括化学强化反冲洗，频率为1次/天至1次/7天，优选为1次/2天。
上述化学强化反冲洗步骤为：在反冲洗过程中，在膜池中投加氧化剂40～500mg/L，氧化剂可采用次氯酸钠、双氧水，优选次氯酸钠。浸泡20～40min，排水后，再次进行反冲洗。
本发明可能是通过以下原理实现的：经过混凝处理后，尺寸在1微米到100000u的有机物可能是造成膜污染的主要物质。而采用本专利的技术后，混凝剂在膜表面形成滤饼层吸附污染超滤膜的污染物，从而保护膜免受污染。同时当采用化学强化反冲洗时，滤饼层及污染物被取出，防止了滤饼层的污染。本发明通过弯头及机械搅拌充分混凝后，克服再进行沉淀的常识，直接进行超滤，最后在强化反冲洗的配合下，起到了优异的效果。
本发明的优点为：
(1)联合水力搅拌和机械搅拌，提高了混凝搅拌的效率；
(2)采用混凝和化学强化反冲洗，控制膜污染的增长；
(3)和常规工艺相比，混凝后不需要沉淀池，减少了占地面积约2/3。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
测试方法：
(1)SDI：污泥污染指数，采用0.45微米过滤测定，对比前后15min，过滤500ml水过滤时间；
(2)CODMn：碱式高锰酸钾法
(3)浊度：HACH浊度计
测定频率：1次/2天
实施例1：
在某海水中应用本工艺。海水受到轻微污染，水质平均值见下表。海水中投加氯化铁4mg/L(以Fe计)，海水加入混凝剂后，经过一个360度弯头后进行水力搅拌后，然后进入原水罐中，采用600转/min的快速搅拌浆进行混凝，原水在该罐中水力停留时间为4min，混凝后海水打入膜池中；超滤膜采用浸没式超滤膜，通量1.0m/d，过滤时间30min，反冲洗时间1min，反冲洗通量1.3m/d；每两天进行一次化学强化反冲洗，在反洗水中投加次氯酸钠200mg/L，浸泡20min后，重新进行一次反冲洗；产品水浊度小于0.1NTU，SDI小于3，CODMn去除率为30％，可以直接进入反渗透***；膜污染得到有效控制，连续运行60天未进行化学清洗。
  CODMn(mg/L)   SDI  浊度(NTU)
  原水   5.0   ＞6.7  10
  产品水   3.5   2.5  0.08
实施例2：
向原水(海水)中投加20mg/L(以Fe计)硫酸铁混凝剂，经过两个弯头后进行水力搅拌后，然后进入原水罐中，采用400转/min的快速搅拌浆进行混凝，原水在原水罐中的停留时间为6min；然后进入超滤膜中。超滤膜为PVDF浸没式超滤膜，采用死端过滤，通量1.2m3/m2/d，运行周期30min，反冲洗流量为1.1m3/m2/d，每三天进行一次化学强化反冲洗，在反洗水中投加次氯酸钠300mg/L，浸泡30min后，重新进行一次反冲洗后重新开始运行。出水产品水浊度低于0.1NTU，SDI小于3，可以直接进入反渗透***。膜污染得到有效控制，连续运行60天未进行化学清洗。
对比例1：
采混凝-沉淀工艺作为超滤预处理，超滤膜为PES压入式超滤膜，采用死端过滤，通量0.7m3/m2/d，运行周期30min，反冲洗流量为1.1m3/m2/d，无化学强化反冲洗。连续运行15天后，运行压力超出运行上限，必须进行化学清洗。

Claims (9)

1.一种反渗透海水淡化超滤预处理方法，其特征在于，向海水中加入混凝剂，在经过水力搅拌和机械搅拌联合混凝后，不经沉淀直接通过超滤膜进行超滤，其中包含对超滤膜的化学强化反冲洗。
2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述的混凝剂为氯化铁、硫酸铁、聚合氯化铁、聚合硫酸铁、氯化铝或聚合氯化铝。
3.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于，所述的混凝剂的投加量以混凝剂中的金属元素计为0.5～40mg/L。
4.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述的水力搅拌通过将投加了混凝剂的海水经过一个或多个弯头来实现。
5.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，机械搅拌的转速为200～1000转/分钟。
6.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述的超滤膜为浸没式超滤膜，其通量为0.8～1.3m3/m2/d，过滤周期为30～60min，反冲洗流速为1.0～1.5m3/m2/d，反冲洗时间为0.5～4min。
7.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，所述的化学强化反冲洗的频率为1次/天至1次/7天。
8.根据权利要求1或7所述的预处理方法，其特征在于，所述的化学强化反冲洗的步骤为：在反冲洗过程中，在膜池中投加氧化剂40～500mg/L，浸泡20～40min，排水后，再次进行反冲洗。
9.根据权利要求8所述的预处理方法，其特征在于，所述的氧化剂为次氯酸钠或双氧水。
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