納濾海水軟化中試工藝優(yōu)化及結(jié)垢趨勢預(yù)測研究.pdf

1、淡水資源已經(jīng)成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素，而傳統(tǒng)的跨流域調(diào)水、節(jié)水措施已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)階段的生產(chǎn)實際和國民發(fā)展需求，隨著科技的發(fā)展海水淡化技術(shù)逐漸成為解決水資源短缺的有效途徑之一。膜法（反滲透法）是一種最主要的海水淡化技術(shù)，目前的裝機容量約占61.1％。納濾膜能夠有效地去除海水中的二價鈣、鎂和硫酸根離子，降低海水的硬度，是一種很有前景的海水淡化預(yù)處理技術(shù)。在海水淡化過程中，膜面離子濃度升高，結(jié)垢不可避免的產(chǎn)生。結(jié)垢現(xiàn)象會增加膜清洗的

2、頻率、減少膜的使用壽命、提高操作成本，這限制了海水淡化的進一步推廣。隨著膜技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用，如何盡可能的降低能耗、減少投資決定了膜法海水淡化技術(shù)的大規(guī)模的推廣。
　　本論文運用適用于高濃度溶液的Pitzer理論求取在高濃度下的活度系數(shù)，結(jié)合濃差極化模型對于各操作條件下的結(jié)垢趨勢（用過飽和指數(shù)SI表示）進行了預(yù)測;結(jié)合濃差極化模型和通量計算公式以及Pitzer滲透系數(shù)計算公式，通過迭代的方式求得膜末端的通量，并對納濾膜組件末

3、端的結(jié)垢趨勢進行了預(yù)測;分別對納濾2支、4支、6支膜組的有機物去除率、截留率、產(chǎn)水流量、能耗、過飽和度指數(shù)進行了研究;探討了兩種提高回收率的方式對納濾系統(tǒng)性能影響;并考察了循環(huán)泵對納濾系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果如下:
　　1、膜面結(jié)垢趨勢預(yù)測模型的建立。將海水看作鈉、鉀、鈣、鎂、硫酸根、氯離子六種離子組成的混合溶液，利用Pitzer理論計算了結(jié)垢離子的活度系數(shù)，結(jié)合濃差極化及通量模型，構(gòu)建了預(yù)測膜面結(jié)垢趨勢的模型。
　　2、納濾膜

4、組數(shù)量探討。在相同操作條件下，不同納濾膜組對有機物和離子的平均去除率、平均產(chǎn)水通量、以及平均能耗均相差較大。2支、4支納濾膜組對有機物的去除率相對較高，大多在90％左右，而6支膜組對有機物的去除率相對較低。2支納濾膜組的各離子截留率高于4支膜組，6支膜組的離子截留率最低;但各膜組對于二價離子的截留率均較高。6支納濾膜組的平均產(chǎn)水通量小于4支膜組，而2支膜組的平均產(chǎn)水通量最大。2支納濾膜組的平均能耗明顯高于4支、6支膜組的平均能耗，6支膜

5、組的平均能耗最小。
　　3、兩種提高回收率方式探討。在總進水量保持不變的條件下，采用了兩種提高回收率的方式（回收率模式1:通過提高壓力的方式提高回收率;回收率模式2:通過提高循環(huán)流量（不使用循環(huán)泵）的方式提高回收率）。在相同回收率下，6支膜組的截留率均高于4支膜組，6支膜組的平均能耗均低于4支膜組。對于回收率模式1，隨著回收率的增大，產(chǎn)水流量逐漸增大;對于回收率模式2，隨著回收率的增大，產(chǎn)水流量逐漸降低。回收率模式1與回收率模式2

6、相比，在相同回收率下，前者離子截留率均高于者;低回收率下前者的能耗大于后者，高回收率下則相反。
　　4、濃水循環(huán)對膜的性能影響。在不改變進水壓力和補充進水量的條件下，通過循環(huán)泵增加進水流量對有機物截留率和產(chǎn)水流量均沒有明顯影響，但各膜組能耗均低于無循環(huán)泵條件下的能耗。
　　5、末端結(jié)垢趨勢預(yù)測。在回收率模式1和回收率模式2條件下，4、6支膜組均隨著回收率的增大，結(jié)垢趨勢逐漸上升，在相同壓力回收率下，4支膜組的結(jié)垢趨勢要大于6