利用纳滤膜软化浓海水研究

利用纳滤膜对海水淡化副产浓海水进行了纳滤软化试验,考察了操作压力、进水流量及盐度对膜通量和浓海水中主要离子截留效果的影响。结果表明,增大操作压力,膜通量呈线性增大趋势,离子截留率先增大后趋于定值;提高进水流量,膜通量增大,离子截留率变化不大;随着进料盐度升高,膜通量和离子截留率均呈下降趋势。在操作压力为1.2MPa、进水体积流量为300L/h条件下,浓海水含盐量为66.8g/L时,对K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-的截留率可达5.17%、-0.06%、58.41%、93.38%、100%、9.67%,NaCl的回收率可达54.32%,从而达到了软化浓海水的目的,为浓海水制盐提供了优质原料。     

碳酸氢铵为汲取液正渗透海水淡化研究

正渗透技术因低能耗、低膜污染和高回收率等优点逐渐成为膜分离技术的研究热点。本文以碳酸氢铵溶液为汲取液、0.6mol/L氯化钠溶液为模拟海水进行了正渗透实验,研究了不同操作条件下正渗透水通量的变化规律和汲取液部分解吸-吸收过程中氨解吸率、氨吸收率以及解吸能耗的变化。结果表明,提高进料流量和汲取液浓度,正渗透过程水通量增加;提高吸收塔进料流量,氨吸收率增加,操作条件对氨解吸率影响较小;海水淡化正渗透系统能耗主要用于汲取液解吸过程,降低解吸塔进料浓度可以降低解吸过程的能量消耗。在优化的工艺条件下,正渗透过程水通量为13.6L/(m~2·h),汲取液回收利用率达到99%,海水淡化产水总溶解固体(TDS)不高于1000mg/L,系统吨水耗电量约为195kW·h。实验结果对正渗透过程的工业化应用具有指导意义。     

海水淡化产量降低原因分析及提产实践

针对某钢铁公司低温多效蒸馏海水淡化(MED)装置满负荷运行近8年,换热管束出现腐蚀及结垢的现象,装置换热效率降低,产量逐年递减的情况,分析了蒸发器内腐蚀及结垢原因,并实施了化学清洗、换管等整体维护提产方案。实施后,单套MED产量由460 m3/h提升至500 m3/h,能耗下降6.7%,实现提产创收1 504万元/年,显著效果。     

利用低压膜淡化海水制城市杂用水研究

面向城市杂用水的水质需求,对低压膜海水淡化方法进行了研究。选取了NF270-2540、NF90-2540和时代沃顿低压反渗透膜(LPRO),分别考察了进料压力、流量、温度、海水含盐量及膜支数对海水淡化处理中膜通量、水回收率及脱盐率的影响。结果表明,在压力3.0～4.2 MP时,NF270-2540的脱盐率不足40%,而NF90-2540和LPRO的脱盐率则在95%以上,其中单支LPRO膜在进料压力为4.0 MPa、进料体积流量720 L/h、进料温度25℃操作条件下,水回收率为22.4%,产水TDS的质量浓度为0.936 g/L,产水水质达到GB/T 18920-2016城市杂用水的水质标准。     

热膜耦合方式下浓海水脱硬处理零排放实验研究

针对海水淡化副产高盐度浓海水直接排放会对生态环境造成破坏的问题,采用化学沉淀法与膜法相结合技术,从浓海水中提取70%以上有效碳酸钙,并控制透过液中Mg2+的质量浓度为15~20mg/L;浓海水硬度基本去除的同时,降低反渗透进水硬度,提高淡水回收率,降低药剂成本;反渗透产二次浓盐水可供给盐碱厂,可降低海水淡化成本、解决淡化后浓盐水的排放问题。     

磷酸铵镁沉淀与沸石吸附组合工艺处理海水中的氨氮

大量陆源营养物质的输入是导致我国近岸海域富营养化问题的主要原因, 传统生化法对海水中氮磷处理能力有限, 天然沸石凭借较强的选择性离子交换性能已成为一种较为经济和高效的水处理材料。本研究通过穿透实验考察了天然沸石对海水中氨氮的动态吸附性能, 采用磷酸铵镁(MAP)沉淀和沸石吸附组合工艺对海水中氨氮进行处理。实验结果表明, 天然沸石吸附氨氮达平衡时间随过滤速度的增大而减小, 随滤层高度的增加而增大, Logistic模型能较好反映天然沸石对海水中氨氮的动态吸附过程。MAP沉淀法与沸石吸附法联用可以将海水中氨氮含量降低至较低水平, 适宜的滤柱过滤条件为:滤速20L/h, 滤层高度100cm。通过焙烧或NaCl浸洗处理能够恢复天然沸石对海水中氨氮的吸附能力, 300℃焙烧2h和1.5mol/L NaCl溶液浸洗24h条件下的再生率分别为99.38%和122.22%。     

减压膜蒸馏海水淡化实验研究

利用减压膜蒸馏海水淡化实验台,以NaCl盐水代替海水进行了脱盐实验,研究了进料液温度、流量、质量分数和冷侧真空度对膜通量、截留率、淡水电导率、单位淡水能耗和回收率的影响。结果表明:膜组件入口进料液温度和冷侧真空度是影响系统性能的主要因素,进料液流量和质量分数的影响较小。聚丙烯膜(PP)表现出了良好的分离性能,产品淡水的电导率均小于30μs/cm,截留率大于99%。文中还讨论了淡水能耗高的原因和改进的途径。     

超滤技术在海水资源利用中的应用研究

为考察超滤技术在海水资源利用中的应用效果,进行中试试验,时间100d。试验探索了超滤系统对海水资源利用的技术可行性、经济性、系统平稳性等。通过试验可以得出,在海水资源利用中,超滤系统产水浊度0.1NTU,SDI_(15)3,跨膜压差在50~85k Pa之间,系统产水率可达95%以上,试验周期内设备能耗0.081k W·h/t。以上试验结果可为实际工程应用提供数据参考,为超滤、反渗透膜分离技术在海水资源综合利用提供技术保证。     

液化天然气深冷-膜蒸馏海水淡化系统集成与分析

提出了一种PRICO天然气液化-膜蒸馏（MD）海水淡化系统集成方法,利用PRICO过程压缩机出口的余热驱动MD海水淡化。采用Aspen Plus和GAMS建立了集成系统的数学模型,综合考虑系统的结构、物流物性、设备规模、操作参数等系统设计问题,分析不同设计下系统的投资、能耗、运行费用以及MD单位产水成本。模型应用于一个处理量为1 kmol/s的PRICO天然气液化系统与MD集成的案例研究。计算结果表明,单位产水成本最小时,系统产水成本为1.98 USD/m³,淡水产量为5.78 m³/h,与反渗透等海水淡化技术相比,MD在经济性方面具有较强的竞争力。     

膜法在某核电站海水淡化系统中的设计应用

海水淡化技术是解决核电站淡水资源缺乏的一个重要途径。针对某核电站10 000 m³/d海水淡化系统的要求,采用“原水预处理(混凝沉淀+V型滤池)+反渗透预处理(超滤)+脱盐(两级反渗透)+后处理(矿化处理)”的处理工艺。其中混凝沉淀池总处理水量为1 800 m³/h;V型滤池滤速为9 m/h;超滤系统平均膜通量为72.9 L/(m²·h),回收率≥92%;一级反渗透系统平均膜通量为13.79 L/(m²·h),回收率45%,脱盐率≥99.3%;二级反渗透系统A平均膜通量为29.31 L/(m²·h),回收率85%,脱盐率≥97%;二级反渗透系统B平均膜通量为27.18 L/(m²·h),回收率85%,脱盐率≥97%;反渗透产水经过矿化设备,产水水质稳定能满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求。该系统其运行成本为4.57元/m³。     

基于冷冻过程的海水浓缩实验研究

基于冷冻法对NaCl质量分数分别为3%(模拟原海水)、6%(模拟淡化后浓海水)的盐水进行冷冻、重力、离心处理,分析其剩余浓海水NaCl含量及规律,观测达到日晒制卤NaCl质量分数17.7%的标准条件,并分析合理性。结果表明,考虑回收率等因素,采用冷冻法、重力法或离心法无法直接得到NaCl质量分数17.7%的盐水,但可以直接得到大量NaCl质量分数9%的盐水(淡化后浓海水最大NaCl含量)。若用于制盐,可以节约占地面积,加快制盐速度。     

电渗析浓缩垃圾焚烧飞灰水洗废水研究

采用间歇电渗析法和连续电渗析法对去除重金属后的垃圾焚烧飞灰水洗废水中KCl、CaCl₂、NaCl等混盐进行浓缩工艺的研究,考察了电压、水洗废水温度、补料流量、水洗废水盐含量等因素对电渗析浓缩过程中混盐质量浓度、混盐回收率以及膜堆单位能耗的影响。结果表明,电压、温度、补料流量、水洗废水盐含量影响较大。在电压为12 V,水洗废水温度为25 ℃,补料流量为5 L/h、水洗废水盐含量46.70 g/L条件下,浓缩后水洗废水中的混盐质量浓度从46.70 g/L浓缩至187.29 g/L,混盐回收率为50.53%,膜堆单位能耗为170.79 kWh/t_混盐,表现出了良好的盐浓缩性能。     

连续式电吸附海水淡化技术研究

针对海水淡化膜价格昂贵、能耗高、寿命短、预处理要求高、产水率低等缺点,研究了一种基于连续式电吸附工艺的海水淡化工艺,包括预处理集成系统、电吸附系统、反渗透系统。该工艺具有成本低、寿命长、能耗低、占地面积小、回收率高等优点。     

间歇式泡沫分离法回收海水中硼的研究

采用间歇式泡沫分离法研究了海水中硼的回收工艺。主要考察了表面活性剂种类及用量、溶液pH、气体流量等因素对海水中硼的分离性能的影响。实验结果表明：十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）、十四烷基三甲基氯化铵（TTAC）、十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）以及十八烷基三甲基氯化铵（OTAC） 4种表面活性剂中CTAC对海水中硼的分离效果最好;随溶液pH的增加,硼的回收率和富集比均先增大后减小;随CTAC用量的增加,硼的回收率逐渐增大并趋于稳定,而富集比先增大后减小;随气体流量的增加,硼的回收率先增大后减小,而富集比则逐渐减小。在实验条件范围内,当CTAC质量浓度为0.2 g/L、溶液pH为9、气体流量为200 mL/min时,硼的回收率达到90%,富集比达到8。     

反电渗析法海水淡化副产浓水盐差能利用

海水淡化是解决淡水资源短缺的有效途径,其副产的浓海水具有较高的浓度,而基于离子交换膜的反电渗析（RED）法发电是对盐差能利用的有效手段。通过模拟计算研究了以反渗透法海水淡化副产的浓水和海水为进料的情况下,RED装置发电的功率密度和能量效率,并探讨了多级操作对于RED系统功率密度和能量效率的影响。结果表明：单级RED的发电功率密度随水回收率的提高和隔板厚度的降低而增大,但过程的能量效率均低于30%。RED多级操作能显著提高系统的能量效率。探讨了影响淡化浓海水盐差能利用效果的因素,并提出多级RED作为提高浓水盐差能利用效率的手段,研究结果为海水淡化副产浓水的利用提供了一种新的思路。     

高回收率反渗透海水淡化工艺

目前反渗透海水淡化的回收率小于40％。本文研究开发死端超滤预处理技术和反渗透一纳滤联合脱盐相结合的膜集成海水淡化新工艺,与传统工艺比较,具有装置体积小,产水回收率高等优点。文章介绍了采用新工艺的海水淡化装置样机的试制情况及现场运行结果。沿岸海水为料液,操作压力1为5．1MPa条件下,操作压力2为2.0MPa条件下,装置脱盐率99．21％,产水量3971.3L/h,产水回收率55％。海水淡化装置对海水中Ca^2 、Mg^2 、Na^ 、HCO3^-、Cl^-、SO4^2-、TDS,总碱度,总硬度的脱除率分别为99％,99．6％,99．21％,95％,99．35％,98．48％,99.21％,95％,99．42％。     

正渗透策略和化学清洗海水淡化反渗透膜

为解决海水淡化过程中反渗透膜的污染问题,研究了基于正渗透策略的反渗透产水、模拟反渗透浓水、模拟海水不同的组合清洗和清洗时间对膜通量和截留率的影响。针对不可逆污染,研究了不同化学清洗药剂、浸泡时间、浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明,正渗透策略清洗方式中,淡水/模拟反渗透浓水的组合清洗方式效果最佳,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至13.6 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至92.80%。此外,经质量分数为2%的柠檬酸溶液浸泡2 h后,再使用质量分数为1%的乙二胺四乙酸四钠盐和0.3%的三聚磷酸钠溶液浸泡1.5 h,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至14.3 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至96.27%。从SEM和AFM图可以看出,正渗透清洗策略并未对膜表面选择层造成损坏,且可以清洗膜表面的有机污染物和无机污染物,因此,应用这种方法对污染的反渗透膜进行清洗,可延长化学清洗周期,减少化学清洗剂用量,具有一定的工业应用前景。     

大型反渗透海水淡化工程能耗降低方法探讨

探讨了降低海水淡化能耗的方法,对能量回收装置性能进行了对比分析,并对大型反渗透海水淡化工程提出了"深井取水 预处理(UF/MF) 高产水量RO膜 AT TURBO/PX"工艺,提高反渗透装置进膜压力、平均膜通量、回收率,降低吨水能耗,对今后大型反渗透海水淡化工程设计有一定的借鉴意义.     

海水体系碳酸钠水合物结晶形成过程研究及应用

海水淡化副产浓海水中含有大量的化学资源，将浓海水增浓精制可以得到高浓度的盐水，得到的高浓度盐水可以作为氨碱法纯碱生产的原料。采用等温法测定了0℃时Na₂CO₃-Na₂SO₄-Na Cl-H₂O四元体系相平衡溶解度数据，绘制了相图并对其进行了分析。研究表明，0℃时该体系生成1个等温共饱点和3个结晶区，其中Na₂CO₃·10H₂O结晶区面积较大，可用于碳酸钠水合物法增浓海水的工艺研究。物料守恒计算得出，该技术可使浓海水增浓80.56%，浓缩后氯化钠的浓度为原浓海水的5.14倍。碳酸钠水合物法增浓盐水用于纯碱生产的原料，可以减少原有纯碱生产工艺的化盐过程，有利于实现副产浓海水利用的最大化。该技术为浓海水高效综合利用提供理论和数据支持。     

创新实施海水综合利用

随着公司产量的增加,日趋紧张的淡水资源成为制约生产的关键因素,为了加强企业节能降耗,保证公司生产稳产、高产的用水要求,公司大胆创新,将海水淡化工程副产浓海水引入纯碱生产系统进行综合利用,替代循环冷却水吸收生产系统化工废热再浓缩,并将高浓盐水用于生产化盐。本项目实施后节约了大量化盐淡水,也大大降低了水系统循环过程淡水补充量,缓解了纯碱公司淡水资源紧张局面,同时大量回收利用海水淡化副产高浓海水盐分,减少了海水淡化处理废水排放,创新性地开创了一条化工产业链资源综合利用的循环经济道路。