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1、国产超滤膜在海水淡化预处理中的应用分涂德贵（福建省环境保护设计院有限公司，福建福州350002）海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技 术，可以增加淡水总量，改善水资源匮乏问题的有效措施，在世界范 围内所起到的积极作用愈加突出，其工程规模也在持续扩大。现在所 用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸储法、反渗透法，目 前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护、节能和设备模 块化的优点迅速占领市场，逐步取代其他方法成为最广泛的方法。在 反渗透海水淡化处理工程中，预处理工艺作为一项重要的工艺环节, 设备总投资中占比超过40%以上，主要包括混凝、沉淀、过滤等一系 列工艺
2、过程，流程繁琐复杂，难以满足小型反渗透海水淡化处理工程 的需要。近年来超滤技术的出现，以效率高、操作便捷、工艺简单, 且出水水质良好等突出优势，逐渐成为反渗透海水淡化预处理过程的 主流工艺。通常采用超滤预处理系统，其出水SDI 一般小于2,相较于传统预处 理方法出水SDI值更低、更稳定，具备高截留率和高通量，有效提升 海水淡化处理效率的同时，能够将运营成本降到最低，具有良好的经 济效益。本文基于国产超滤膜在海水淡化预处理工艺中的应用情况进 行分析，并结合具体运行情况优化改进其操作工艺，实践结果表明可 以取得良好的出水水质和产水量，满足海水淡化工程预期设计要求。1超滤膜在海水淡化预处理中的优势超
3、滤是一种压力为动力膜分离技术(Ultrafil-tration简称UF)。能 够将溶液净化，分离或者浓缩。超滤是介于微滤与纳滤之间，且三者 之间无明显的分界线。超滤膜的孔径在0.01 Um1 nm之间，操作 压力为0. 10. 5 MPa0主要用于截留分子量分布在2000-5000道尔 顿的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质，广泛应用于海 水淡化预处理过程，优势特点较为鲜明，具体表现在以下几点： (1)海水中的固体悬浮物高效截留，同时还有部分微小细菌和胶体， 可以显著降低淤泥污染指数，即SDI,从而延缓反渗透装置污染和老 化趋势，又能规避原海水水质改变带来的不良影响，出水水质符合预 期
4、要求。代替传统预处理工艺系统里繁琐的步骤，精简以往预处理工艺流 程，超滤占地面积小，可以减少30%40%的空间，空间利用率高， 投资费用和运行成本都大大降低。加之工作操作简单、便捷，可以实 现统一管理1。现阶段海水淡化处理对超滤膜的选择，主要将超滤 膜的价格和使用寿命作为重要衡量指标，国产超滤膜在性价比方面具 有一定优势，该优势成为是否采用该产品的重要影响因素。规避对环境污染破坏。以往的预处理工艺需要加入大量的水质稳 定剂、杀生剂、絮凝剂以及阻垢剂等化学试剂，这些化学试剂伴随着 污水排放到自然环境中，不可避免的产生不良影响。选择超滤膜技术 可以减少化学试剂用量，满足海水淡化预处理需要的同时，最
5、大程度 上减少对环境的污染和破坏。2海水淡化预处理中国产超滤膜的应用分析1海水淡化预处理工艺中的超滤过程海水淡化预处理工艺采用超滤膜，首先需要对预处理工艺设计中产水 量设定，了解原水水质情况，投资、运营成本，并基于海水淡化反渗 透系统的工艺处理要求。具体如下：基于潜水泵中取出海水，借助自 清洗过滤器进行预处理，然后进入到连续超滤装置，将水中潜藏的微 小悬浮物等杂质进行截留，并通过加入适量的杀生剂消灭微生物；超 滤掺水输送到中间水箱后，抽取到保安过滤器进行过滤处理，然后基 于高压泵、能量回收装置进入反渗透膜组件，掺水矿化处理后输送到 储水设备中2。使用化学清洗系统来充分清洗超滤装置、反渗透装 置
6、，使用中间水箱的水来反洗超滤装置。2.2 超滤实验设备超滤过程一般采用CMF超滤试验装置进行，该装置主要由机架、原水 罐、工作泵、反洗泵、化学清洗罐、化学清洗泵、电器控制系统、加 药系统、自清洗过滤器、膜组件超滤装置等部分组成，其中超滤装置 是系统预处理的关键所在。超滤装置在长期运行中，不可避免的会有 大量很难清洗干净的物质，对膜组件造成污染和侵蚀，进而降低膜组 件的整体性能。因此，为了保障超滤装置安全、长期稳定运行，配备 了专门的压缩空气系统、化学清洗系统以及反洗系统，同时设置了加 药系统，用于控制微生物滋生和繁殖，最大程度上减少对超滤膜的不 良影响。结合现场具体运行调控，出水水质和产水量可
7、以满足反渗透 系统运行要求，切实提升系统运行效率3。2.3 国产中空纤维超滤膜组件国产中空纤维超滤膜组件参数：本实验采用膜天超滤膜，型号为 UOT-865,该产品采用耐化学药剂性能很强的聚偏氟乙烯(PVDF)材质, 膜孔径为0.03 nm,耐受pH值范围为110。依据实际情况选择全 流过滤或错流过滤，采用外压式过滤形式，膜丝则采用复合纺丝工艺 制成，中空纤维膜的膜丝外径1.3 mm、内径0.7 mm,膜丝有效过滤 面积则是65 m2,纯水初期通量是膜通量范围40100 L/(m2h)。3超滤装置的运行效果分析实验试运行阶段超滤装置在试运行阶段，依据超滤膜产品参数进行操作控制。通过 CMF超滤试
8、验装置循环往复进行处理，调整操作参数，系统运行一段 时间后收集相关数据。由运行一段时间后的数据信息分析，如果控制 超滤系统进水量恒定，伴随着装置运行时间推移，超滤系统的产水量 不可避免的呈现下降趋势，这主要是由于膜污染原因所导致。根据系 统运行参数来分析，间隔一定时间进行一次化学增强反洗，清洗后产 水量显著提升，随着清洗次数的增加，产水量随之衰减，而且系统进 水管与产水管压力恒定。在进行化学增强反洗处理后，系统产水量仍 然无法得到提升，则需要停止系统运行，可采用化学恢复性清洗方式 4,也可以适当提高系统操作压力，控制产水量符合要求。从试运行数据结果来看，原水浊度高，污染大，如果仍然是严格遵循
9、超滤膜预设操作参数，会延长化学增强反洗周期，产水量呈现快速衰 减趋势，难以为系统产水量与品质提供保障5。因此，需停止运行 进行一次化学恢复性清洗，此类情况会影响到装置运行效率。所以， 积极推动国产超滤膜工艺优化设计显得十分重要。2.4 国产超滤膜性能表现分析为确保能够从科学、严谨的角度，对国产超滤膜技术性能进行有效测 评，并验证其在海水淡化工程中的适用性。本实验采用特定海水水质 作为原料海水，同时将国产中空纤维超滤膜加入CMF超滤试验装置进 行综合评价，以确定所采用的国产超滤膜组件运行稳定性。3. 2. 1低温承受能力分析海水温度变化对于预处理过程中淡化、净化环节影响较为明显6。尤其是北方地区，低温环境对于淡化预处理效果产生一定的负面影响。国内大多数地区冬季海水温度一般在0 左右，本次实验过程中海 水温度在36寸区间。在本次实验的温度环境中，CMF超滤试验装 置能够正常运行，国产超滤膜在实验中各项参数均表现正常，可确保 产生成的淡水浊度