海水淡化高效预处理及其联用工艺研究

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l司一种混凝剂而言，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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1国内外海水淡化技术研究现状

1.1.1国外海水淡化技术发展概况

1.1.2国内海水淡化技术发展概况

1.2几种常用的海水淡化技术

1.2.1多级闪蒸(MSF)

1.2.2多效蒸发(MED)

1.2.3压汽蒸馏(VC)

1.2.4反渗透(RO)

1.2.5电渗析(ED)

1.3海水淡化预处理技术

1.3.1强化混凝

1.3.2高锰酸钾预氧化技术

1.3.3改性沸石离子交换技术

1.3.4超滤

1.3.5纳滤

1.3.6预处理技术集成

1.4论文研究的目的、意义、内容和技术路线

1.4.1研究目的

1.4.2研究意义

1.4.3研究内容

1.4.4技术路线

第2章试验方法和设备及工艺

2.1原水水质

2.2试验分析和测试

2.2.1试验药剂

2.2.2试验分析项目及方法

2.3试验设备和工艺

2.3.1强化混凝设备与工艺流程

2.3.2强化过滤设备与工艺流程

2.3.3膜法设备与工艺流程

2.3.4纳滤-反渗透集成工艺方法与设备

第3章强化混凝预处理低浊度海水

3.1单独混凝试验研究

3.1.1对浑浊度的去除效果

3.1.2对有机物的去除效果

3.1.3对含盐量的去除效果

3.1.4不同混凝剂单独混凝的效果比较

3.2预氧化混凝试验研究

3.2.1对浑浊度的去除效果影响

3.2.2对有机物的去除效果影响

3.2.3对含盐量的去除效果影响

3.2.4不同氧化剂预氧化混凝的效果比较

3.3单独混凝和预氧化混凝的预处理效果比较

3.4本章小结

第4章强化过滤预处理低浊度海水

4.1单独过滤试验研究

4.1.1三氯化铁作为絮凝荆时的预处理效果

4.1.2 PAC作为絮凝剂时的预处理效果

4.2串联过滤试验研究

4.2.1三氯化铁作为絮凝剂时的预处理效果

4.2.2 PAC作为絮凝剂时的预处理效果

4.3单独过滤和串联过滤的预处理效果比较

4.3.1对浑浊度的去除效果比较

4.3.2对有机物的去除效果比较

4.3.3对含盐量的去除效果比较

4.4预氧化/单独过滤试验研究

4.4.1三氯化铁作为絮凝剂时的预处理效果

4.4.2PAC作为絮凝荆时的预处理效果

4.5预氧化/串联过滤试验研究

4.5.1三氯化铁作为絮凝剂时的预处理效果

4.5.2 PAC作为絮凝剂时的预处理效果

4.6预氧化/单独过滤和预氧化/串联过滤的预处理效果比较

4 6.1对浑浊度的去除效果比较

4.6.2对有机物的去除效果比较

4.6.3对含盐量的去除效果比较

4.7预氧化对强化过滤的影响

4.8混凝/沉淀/串联过滤试验研究

4.8.1三氯化铁作为混凝剂时的预处理效果

4.8.2 PAC作为混凝剂时的预处理效果

4.8.3不同混凝剂条件下各组混凝/沉淀/串联过滤工艺的预处理效果比较

4.9本章小结

第5章膜法预处理低浊度海水

5.1混凝/微滤膜工艺预处理低浊度海水

5.1.1对浑浊度的去除效果

5.1.2对有机物的去除效果

5.1.3对含盐量的去除效果

5.1.4不同混凝剂条件下混凝/微滤膜过滤的效果比较

5.2混凝/超滤膜工艺预处理低浊度海水

5.2.1对浑浊度的去除效果

5.2.2对有机物的去除效果

5.2.3对含盐量的去除效果

5.2.4不同混凝剂混条件下混凝/超滤膜过滤的效果比较

5.3混凝/微滤膜和混凝/超滤膜工艺的预处理效果比较

5.4本章小结

第6章纳滤反渗透集成工艺淡化低浊度海水

6.1絮凝条件下的NF-RO集成工艺淡化低浊度海水

6.1.1三氯化铁作絮凝荆时的处理效果

6.1.2 PAC作絮凝剂时的处理效果

6.1.3三氯化铁和PAC作絮凝剂时的处理效果比较

6.2预氧化/絮凝条件下的NF-RO集成工艺淡化低浊度海水

6.2.1高锰酸钾预氧化/三氯化铁絮凝时的处理效果

6.2.2高锰酸钾预氧化/PAC絮凝时的处理效果

6.2.3预氧化/三氯化铁絮凝和预氧化/PAC絮凝时的处理效果比较

6.3预氧化对NF-RO集成工艺处理效果的影响

6.4上海周边实际海水的淡化处理效果

6.4.1对浑浊度的去除效果

6.4.2对有机物的去除效果

6.4.3对含盐量的去除效果

6.5本章小结

第7章结论与建议

7.1结论

7.1.1强化混凝试验研究

7.1.2强化过滤试验研究

7.1.3膜法试验研究

7.1.4 NF-RO集成工艺试验研究

7.2建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果