近來,物理化學處理技術、光照射技術及膜過濾技術已形成三大水處理技術。在這些技術中引人注目的是膜分離法污水處理技術。膜分離是通過膜對混合物中各組分的選擇滲透作用的差異,以外界能量或化學位差為推動力對雙組分或多組分混合物的氣體或液體進行分離、分級、提純和富集的方法。而反滲透膜分離技術作為當今世界水處理先進的技術,具有清潔、高效、無污染等優點,已在海水淡化、城市給水處理、純水和超純水制備、城市污水處理及利用、工業廢水處理、放射性廢水處理等方面得到廣泛的應用。本文僅對反滲透(RO)膜法在水處理中的應用進行探討。
1 反滲透的原理在相同的外壓下,用一張半透膜將純水和某種鹽溶液隔開,由于該膜只讓溶劑通過,而不讓溶質通過,純水側的水分子就會自動地透過半透膜進入到鹽水側去,這種現象叫做滲透。隨著滲透過程的進行,純水一側的液面不斷下降,鹽水一側的液面則不斷上升。當液面不再變化時,滲透便達到了平衡狀態。此時,兩側液面的高度差稱為該種溶液的滲透壓。通常溶液愈濃,溶液的滲透壓愈大。如果加在溶液上的壓力超過了滲透壓,則反而使溶液中的溶劑向純溶劑方向流動,這個過程叫做反滲透。
2 反滲透的常用工藝流程反滲透的流程是由反滲透的設計依據確定的。常見的流程有如下幾種:2.1一級一段法這種方式是料液進入膜組件后,濃縮和產水被連續引出,這種方式水的回收率不高,工業應用較少。另一種形式是一級一段循環式工藝,它是濃水一部分返回料液槽,這樣濃縮液的濃度不斷提高,因此產水量大,但產水水質下降。2.2一級多段法當用反滲透作為濃縮過程時,一次濃縮達不到要求,可以采用多步濃縮方式,這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高,產水量相應加大。2.3兩級一段法當一級達不到要求時,可分為兩步進行。若膜的除鹽率低,而水的滲透性又高時,采用兩步法比較經濟,同時在低壓低濃度下運行時,可提高膜的使用壽命。2.4多級反滲透流程在此流程中,將第一級透過
3 反滲透在水處理中的應用3.1海水、苦咸水淡化我國對反滲透技術的研究始于1965年,1967后到1969年在國家科委和國家海洋局組織的海水淡化會戰中為醋酸纖維素不對稱膜的開發打下了良好的基礎。在反滲透海水淡化方面,1997年,浙江省重大科技攻關項目“500t/d反滲透海水淡化示范工程”在浙江省嵊泗縣嵊山島建成投產。首次采用了透平式能量回收裝置,使海水淡化工程單位產水能耗降至5.5kWh/t以下,填補了我國反滲透海水淡化工程的空白。2000年,在國家科技部重點科技攻關項目“日產千噸級反滲透海水淡化系統及工程技術開發”的支持下,先后在山東長島、浙江嵊泗建成了1000t/d級的反滲透海水淡化示范工程,各項技術經濟指標達到國際先進水平。我國已建成百噸級以上反滲透海水淡化工程十余個,合計日產水近30kt。但總體上講,我國反滲透海水淡化技術和產業與美國、日本等發達國家相比尚有一定差距。
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