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膜法技术在处理海水淡化时的应用发展

  目前,海水淡化装置的年销售额达到 100 多亿美元,且以 20 %左右的年增长速度持续发展供应商,应用地区主要是中东地区、地中海地区和加勒比海地区,其次是东南亚和北非地区。我国海水淡化技术的应用从上世纪七十年代初推广用小型电渗析( ED )海水淡化器开始, 1981 年建成了 200m 3 / d ED 淡化装置, “ 九五 ” 期间相继建成了 RO 淡水装置,多为小型或示范工程,并向马尔代夫和基里巴斯输出了 ED 和世韩反渗透Ro膜海水淡化装置。

  据国际脱盐协会统计,截止 1995 年底,全球日产水量在 100m 3 以上的装置有 11066 台,每天生产淡水 2030 万 m 3 。截止 1997 年底,装置总数 12451 台,每天产水 2273 万 m 3 ,其中海水淡化为 1337 万 m 3 、苦咸水淡化为 5840 万 m 3 ,且以年 10-30 %的速度增长。就海水淡化而言,装机容量以 MSF 为主,但近年来 RO 发展很快。 MSF 除极大型装置外, 1995 年以来合同额极少。 MSF 从 1989 年的 84.4 %下降为 1997 年的 76.04 %。而 RO 从 1989 年的 5.6 %上升为 1997 年的 14 %。 MED1989 年占 6.7 %,至 1997 年仅占 5.47 %。

  海水淡化是指将 35000mg / L 的海水淡化至 500mg / L 以下的饮用水。目前,世界上装机应用的海水淡化方法主要有多级闪蒸( MSF )、多效蒸发( MED )和反渗透法( RO ),半个世纪以来己养活了世界上 1 亿多的人口,世韩反渗透Ro膜促进了干旱沙漠地区和发达国家沿海经济和社会发展。对沿海苦咸水脱盐 RO 占绝对优势,占 76.23 %,投资和造水成本更低。对废水和水净化 RO 也分别占到约 65 %和 94 %。 1995 年后,新增海水淡化和苦咸水淡化装机容量 RO 为 90 %。最大规模的 RO 海水淡化厂建在沙特阿拉伯,日产淡水 12.8 万 /m 3 。最大规模的 RO 苦咸水淡化装置建在美国,日产 27 万 m 3 。

  韩国世韩膜反渗透将成为新世纪的主要海水淡化技术。工程稳定可靠与造水成本低廉是吸引用户的主要原因。世界各生产膜组件的公司仍十分重视 RO 膜与组件的技术创新,目的在于开发抗氧化、耐细菌侵蚀的新膜提高膜与组件的产水量、脱盐率等,这些工作已取得一定的进展。海德能公司SW系列反渗透膜是专门针对海水淡化研制开发的膜产品,其平均脱盐率已达99.2%以上,平均透过水量可达22.7M3/d。

  韩国世韩膜采用功交换器( WOrk Exchanrye Enerar Recovear ),将从 RO 组件排出的高压浓水的压力回收并传递给组件进水,其转换效率可高达 89 - 96 %。 Scott A.Shumway 报导,一种新型的能量回收装置己成功 应用到 13600m 3 / d 和 5000m 3 / d 的反渗透海水淡化装置上,过程能耗为 2.6kwh / m 3 。 Gord F.Leitner 指出加上预处理能耗,总能耗为 2.83kwh/m 3 。这是近几年在工艺方面的突出进展。1990 年膜组件价格,按消费价格指数折算,仅为 1973 年的 40 %。 1990 年之后又有明显的下降。按从标准海水生产淡水计, 目前工程投资为 MSF 在 1800-2000US $/ m 3 .d ,低温 MED 在 1100 - 1600 US $/ m 3 .d , RO 在 700-900US $ m 3 .d ,且 RO 海水淡化厂建设快, l 万 m3 的 RO 海水淡化厂可在 7 个月交付使用。

  目前各种淡化方法在能耗方面都无法与 RO 竞争。 RO 为 4 - 5kwh / m 3 、 ED 为 14 - 16kwh / m 3 、 MED 为 9 - 10kwh / m 3 、 MFS 为 12-14kwh / m 3 。

  海水淡化为高食盐水的深度脱盐技术,为提高原水回收率,对排放浓水的浓度也有一定要术这与超滤、微滤处理污染或微污染水的技术特性大不相同,与高浓度废水处理,特别是无机系废水处理存有较多共性技术,但要特别注意膜对料液环境的适用程度。由于 ED 海水淡化的耗电为 RO 的 3 倍, ED 在海水淡化中的应用愈来愈少,其在苦咸水脱盐中仍有较大竞争优势。离子交换膜具有很强的耐酸、碱性,耐氧化性,在含酸、碱、盐高的废水处理中应用十分广泛。

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