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海水淡化高效预处理及其联用工艺研究

胡玲  
【摘要】: 缺水问题是一个世界性问题。多年来,由于水资源不合理开发与利用,造成江河断流、湿地涸竭,湖面萎缩、地面下沉、水体污染等严重破坏环境的局面。国内外的经验证明,海水淡化是解决沿海地区淡水资源匮乏的一条重要途径,被称为21世纪的朝阳产业。其中反渗透海水淡化技术因能耗低而得到广泛的应用。由于反渗透膜对进水水质要求较高,所以预处理技术成为关键。 本文研究了强化混凝、预氧化技术、强化过滤、混凝/微滤、混凝/超滤预处理低浊度海水的效果,并采用絮凝-锰砂过滤-活性炭过滤-保安过滤-纳滤集成预处理工艺联用反渗透技术对不同盐度的低浊度海水进行了脱盐试验研究,以期针对上海周边近海岸海水提供合适的淡化处理技术。 氯化铝、PAC、三氯化铁和PFS四种混凝剂单独混凝预处理低浊度海水时,对浑浊度都有较好的去除效果,能去除一定的有机物,除盐能力均很差。采用预氧化混凝预处理低浊度海水时,氯预氧化对浑浊度和含盐量的去除基本没有改善,但是对有机物的去除率有所降低;高锰酸钾预氧化对有机物的去除能力明显提高,其最优化投加量为1mg/L。 单独过滤工艺预处理低浊度海水条件下,锰砂过滤的整体效果最差,活性炭过滤对有机物的去除效果最好,除盐能力均很低。串联过滤条件下,对有机物的去除率相对单独过滤有了显著的提高。混凝-沉淀-串联过滤工艺预处理低浊度海水时,对于同种滤料而言三氯化铁混凝预处理效果优于PAC混凝;对于同一种混凝剂而言,采用混凝-沉淀-锰砂/活性炭工艺预处理效果优于其余两组。 采用混凝/微滤和混凝/超滤工艺预处理低浊度海水时,氯化铝、PAC、三氯化铁和PFS四种混凝剂条件下对浑浊度均有较理想的去除效果,能去除部分有机物,除盐能力较差。铝系混凝剂的最优化投加量为3mg/L,铁系混凝剂的最优化投加量为10mg/L。 三氯化铁絮凝条件下,采用NF-RO集成工艺处理不同盐度的低浊度海水时,随着初始盐度的增大,处理效果逐渐变差,当盐度在3.7~12.2g/L时,NF-RO集成工艺对浑浊度和UV_(254)基本全部去除,出水中检测不出UV_(254),COD_(Mn)和含盐量的去除率均高达90%以上;当盐度在12.2~30.0g/L时,随着初始盐度的增大出水水质明显下降。PAC絮凝条件下,采用NF-RO集成工艺处理不同盐度的低浊度海水时,对浑浊度和UV_(254)的去除效果良好,去除率均在98%以上;对COD_(Mn)的去除率随着初始盐度的增大而降低;在低初始盐度情况下的除盐能力较强,当初始盐度达到19.2g/L时除盐能力显著下降。 采用NF-RO集成工艺处理上海周边海水时,加药絮凝的效果优于不加药,不加药会给后续的纳滤膜和反渗透膜带来较大的压力,可能增加其清洗的难度和导致其使用寿命缩短。


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