膜法海水淡化预处理工艺系统研究

摘要

近年来，反渗透海水淡化作为应对全球水危机的战略性手段，越来越受到人们关注，超滤作为反渗透预处理的研究和应用已广泛展开。但是，浓差极化和膜污染等问题严重阻碍了超滤工艺的推广应用。因此进行以超滤为核心的海水淡化预处理工艺系统研究，在实际运行中优化操作参数和组合工艺，对反渗透海水淡化工程的稳定性有重要的意义。
　　试验对直接超滤和混凝-超滤的通量衰减变化进行了研究，在混凝过程的研究中，分别考察了氯化铁、氯化铝、聚合氯化铝和复配氯化铝-聚丙烯酰胺四种混凝剂的处理效果。结果表明，三氯化铁可在较低投加量条件下实现较好的混凝效果，形成大而密实的絮体矾花。氯化铝单独使用时，絮凝效果不佳，但与聚丙烯酰胺复配后絮凝效果有很大提升。聚合氯化铝的混凝效果与三氯化铁接近，但其形成的絮体较松散。研究了pH值和搅拌速度对三氯化铁混凝效果的影响，结果表明三氯化铁混凝的适宜pH条件为中性或弱碱性，提高混凝搅拌速率有助于提升混凝过程的除浊效果。相对于直接超滤过程，混凝-超滤的通量衰减相对缓慢，趋于平稳时的通量值较高，表明混凝沉淀过程有效地降低了超滤膜的污染趋势。
　　采用混凝-超滤工艺对渤海湾海水进行了预处理中试试验，考察了不同通量下混凝-超滤系统的运行稳定性，研究了混凝过程对超滤系统出水水质、跨膜压差及膜表面污染程度的影响。在膜组件运行通量不超过60LMH，混凝剂投加量为6mg/L、温度高于14℃的条件下，超滤系统可在60-90kPa的跨膜压差下长期稳定运行，出水浊度小于0.15NTU，SDI15稳定在2.0左右，满足反渗透要求的进水指标。对膜表面及孔内阻力进行了研究，采用FeCl3混凝预处理可有效减缓因膜孔内污染物堵塞和吸附产生的阻力。
　　进行了中试系统在低温条件下的预处理优化试验，对包括直接超滤、混凝沉淀+超滤、砂滤+超滤、混凝沉淀+砂滤+超滤的集成预处理工艺效能进行了对比，分析了不同过程中膜比通量的衰减值，并计算膜平均污染速率。在混凝-两级砂滤-UF的运行工况下，膜比通量衰减最慢，膜污染的速率为0.008L/（m5·h·m）。

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 海水淡化技术的应用与发展

1.3 反渗透海水淡化的发展

1.4 反渗透预处理技术

1.5 超滤技术

1.6 混凝预处理技术

1.7 本课题研究目的与意义

1.8 课题研究内容

第二章 混凝剂及混凝条件的研究

2.1 试验目的与方法

2.2 试验装置

2.3 试验材料与设备

2.4 试验结果与讨论

2.5 本章小结

第三章 混凝-超滤中试研究

3.1 试验目的

3.2 试验流程及试验系统组成

3.3 试验内容与方法

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第四章 集成预处理中试研究

4.1 试验目的与内容

4.2 试验流程及试验系统组成

4.3 试验方法

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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