[发明专利]反渗透海水淡化微滤膜预处理方法

说明书

本发明涉及海水淡化技术，特别是一种反渗透海水淡化微滤膜预处理方法。

水是人类赖以生存的基础，但地球上可供人类使用的资源却很有限。世界上94％的水为海水，6％的为淡水；而这6％的淡水中，又有27％为冰川，72％为地下水。随着社会的发展，淡水资源的短缺逐渐显现出来。仅中国就有300多个城市缺水，50多个城市严重缺水。而大量地抽取地下水，又会对城市造成负面影响，如地面下陷等。

众所周知，地球上的绝大部分的水为海水，如果能够利用海水资源，就可以完全解决人们的饮水问题，尤其是对沿海城市，海水淡化是真正解决缺水问题的方法。但海水中的含盐量为3—4％，而能够作为饮用水的含盐量要小于1000PPM，所以必须利用有效的方式来降低含盐量，使得产水符合饮用水标准。

海水淡化技术经过了数十年的发展，技术也发生巨大变化，目前使用的技术主要有多级闪蒸、多效蒸发、蒸汽压缩、膜分离、电渗析等。经常使用的淡化技术主要为多级闪蒸和反渗透膜分离，该两种技术约占总淡化装置能力86％，反渗透约占42％，目前新建的装置多为反渗透装置。现在世界上每天淡化水的产量为2300万吨，其中主要集中于沙特阿拉伯和美国。最大的反渗透(RO)脱盐装置的处理能力为270,000吨/天。

反渗透脱盐技术是近十多年来发展起来新的淡化技术，短短的时间内迅速发展，已经成为海水淡化的未来发展趋势。反渗透是一种依靠压力进行分离的过程，主要的能耗为进水的增压，基本原理为：进水由泵加压进入膜分离单元，在膜的表面进水分成两股，一部分水通过膜，其中的无机离子被拦截而变成脱盐水；另一部分水则不通过膜变成含盐富集的浓缩水。反渗透海水淡化系统通常由三部分组成：预处理、反渗透过程(高压泵＋膜组件)和后处理。其中，预处理过程在反渗透过程中是非常重要的，因为膜的表面必须保持清洁干净，因而必须预先移出悬浮物，使得在膜的表面不会出现盐的沉积和微生物。通常预处理由精密过滤和加酸或其它化学品——防止沉淀和微生物的生长过程组成。反渗透过程是海水脱盐的核心，高压泵提供压力使得水通过膜并脱盐，通过提高压力使水通过膜。RO膜有几种类型，商业化的主要有卷式膜和中空纤维膜，两种构型均用于苦咸水和海水脱盐。后处理过程则包括淡化水脱气，如硫化氢和调整PH值。

反渗透海水淡化应用的关键是降低设备的操作费用，使得产水成本能够降低到几元/吨淡化水。近十几年来，在降低反渗透装置的操作费用方面，主要在开发更有效的膜和使用能量回收装置。目前许多膜已经有更高的水通量、增加了脱盐率、降低了成本、寿命也更长。

海水淡化设备的核心是反渗透脱盐装置，它直接关系是否能够达到从海水直接生成饮用水的目的，不能脱盐也就无法完成海水的淡化，这是首要的前提。当采用的反渗透能够完成脱盐任务后，接下来的问题就是如何保证装置长期稳定地运行以及如何降低水的处理成本。

装置的长期稳定运行，也就意味着膜的更换周期变化，相应地也就降低了设备的运行费用。实现RO系统的稳定运行，除了反渗透系统本身设计之外，另一个重要因素就是前处理的设计。前处理设计的合理可以减轻反渗透过程的负担，同时延长膜的使用寿命，并可以增加系统的生产能力。

反渗透海水淡化装置运行的好坏取决于下面三个因素：海水的预处理、膜组件的选用和流程设计、膜污染的清洗，反渗透装置的长期使用表明，预处理设计是反渗透系统能否成功的关键，预处理步骤处理水质的好坏，直接影响后面反渗透系统膜的寿命，若不加预处理，海水直接进入反渗透，1小是之内就会使反渗透膜失效。