海水淡化预处理复合超滤膜技术
海水淡化预处理超滤膜
海水淡化预处理超滤膜中国面临严峻的水资源问题，是水资源贫乏的国家之一,人均水资源拥有量仅为世界平均水平的四分之一左右.我国水资源的总体情况是国内的许多大的水体大多已被污染水资源浪费现象严重工业用水效率总体水平较低科研部门及发电厂、石化厂、炼钢厂等众多企业都迫切要求在水的利用方面开发新技术,来解决目前水资源短缺的问题,利用非传统的水资源海水、生活污水及工业废水成为共同的研究方向, 而海水淡化成为水处理行业一个新的方向，利用膜技术将海水作为一个可开发的水资源已成为众多研究学者面临的新课题。
国内顶级海水淡化发电厂通过对国内外超滤膜用于海水淡化事业的分析，采用双膜法超滤+反渗透工艺进行海水淡化，在保证超滤装置产水水质前提下，将研究的重点放在如何寻找超滤膜的最佳膜通量经实验研究表明，当操作压力为0.1MPa，进水温度25℃，进水流速为0.3ms超滤膜膜通量可以达到最佳值，为80Lm2h通过实验和实际工程应用表明，采用双膜法超滤+反渗透工艺进行海水淡化，超滤系统完全适用于海水淡化预处理工艺，技术性与经济性都是可行的.该海水淡化设备的工艺流程如下：海水提升泵→盘式过滤器→活性炭过滤器→UF超滤→自制海水专用滤芯→保安过滤器→高压泵→反渗透RO1→能量转化装置→反渗透RO1→生活用淡水→二级增压泵→反渗透RO2→弱碱性过滤→生饮引用淡水→开停机淡水冲洗水箱。
淡水水箱的作用是，停机前，对机组进行淡水冲洗，使机组中的含盐海水进行淡化冲洗，冲洗完成后，关闭进水阀，出水阀，作用相当于机组保护液，开机时将机组中的保护水用准备淡化的海水进行冲洗，几分钟后即可进行淡化操作，不需要反冲洗装置，与加药装置。
海水提升泵：根据后级的需求将海水从海里或海水水箱中抽出，其工作压力为0.2Mpa，流量根据海水淡化设备的日产淡水量决定。
盘式过滤器：将流经海水中可视的悬浮物、絮状物、海藻、泥沙及不可视的明胶体进行有效吸附过滤排放，以解轻活性碳过滤器与UF超滤膜的负担，有效地将大量的泥沙，悬浮物、絮状物、海藻类，进行大范围的清楚，盘式过滤器几乎不消耗能源。
膜技术在海水淡化中的应用
膜技术在海水淡化中的应用海水淡化是指将海水中的盐分去掉，使其成为可以直接饮用或用于农业灌溉等用途的淡水。
由于全球淡水资源的日益枯竭和人口增长的不断加快，海水淡化技术已经成为一种重要的解决方案之一。
其中，膜技术作为一种新兴的海水淡化技术，正得到越来越广泛的应用。
膜技术是指利用半透膜的分离原理，通过对溶液进行过渡过膜分离，完成对物质的分离和净化的一种技术。
它通过选择性地限制某些物质的通过来实现分离和净化的效果。
在海水淡化领域，膜技术主要包括反渗透膜（RO）、电渗析膜（ED）、纳滤膜（NF）和超滤膜（UF）等。
反渗透膜，也叫逆渗透膜，是一种常见的膜技术。
它是利用高压在半透膜两侧形成化学势势差，驱动水由高浓度方向向低浓度方向移动，从而实现对海水中的盐分的分离和净化的。
RO的应用因其高效、无污染和能耗低等优点而受到广泛关注。
目前，RO技术已经成为了海水淡化领域中最为重要的技术之一。
电渗析膜是利用电场在离子交换膜中引起的电动势差和离子浓度梯度的作用，从而完成离子的分离。
在海水淡化领域，ED技术往往结合其他膜技术使用，能够实现高效的海水淡化效果。
ED技术通过电场驱动，能够将高浓度、高电荷的离子去除，降低了RO 的进水浓度和运行成本。
纳滤膜和超滤膜是利用不同孔径的半透膜来分离分子量、分子构型不同的物质。
纳滤膜能够去除颗粒物和有机物，优势在于对于较大的分子、胶体和乳液等具有很好的分离效果。
而超滤膜则更为适用于去除水中的悬浮物、细菌、病毒、蛋白类等物质，因此在预处理海水中的颗粒物、胶体物的过程中，这两类膜技术常常应用。
除了以上膜技术外，气泡空化膜技术也在海水淡化中得到了广泛应用。
其原理是将水从底部注入，同时加压送入空气，形成密集的气泡流，使得水体产生剧烈的流动和混合，加强了水体与膜间的接触，从而提高了海水淡化的水分离效果。
总之，膜技术作为高效、环保、低能耗的海水淡化技术，已经成为了海水淡化领域中最为重要的技术之一。
国产超滤膜在海水淡化预处理工艺中的应用
图 2 超滤系统管路压力变化 Fig.2 Pressure fluctuation of ultrafiltration system line
37.5 37.0 36.5 36.0 35.5 35.0 34.5 34.0 33.5 33.0
3 超滤装置运行效果
3.1 初试运行情况 初始运行时，采用超滤膜产品使用手册中推荐 的操作参数， 具体运行参数如表 2 所示。
正常产水 30 min， 进行 1 次常规反洗， 常规反冲 洗时投加浓度为 2 mg/L 的次氯酸钠；常规反洗 10 次， 进行 1 次化学增强反洗， 其中化学清洗药剂除采 用浓度为 20 mg/L 的次氯酸钠， 还增投浓度为 2%的
国产超滤膜在海水淡化预处理工艺中的应用 苏慧超等， 两种药剂交替进行投加。 柠檬酸钠， 3.3 产水量性能对比 选取系统运行一段时间的数据进行分析，对比 工艺优化前后， 超滤产水量的性能变化情况见图 4。
增强反洗依然不能保证系统要求的产水量时，则需 要暂时停机， 进行化学恢复性清洗； 或者通过适当提
高系统的操作压力， 来保证产水量。 试运行情况表明， 由于原水浊度较大， 依照超滤 膜使用手册中推荐的操作参数，化学增强反洗周期 较长， 产水量衰减较快， 不能长时间保证系统产水要 求， 很快就需停机进行化学恢复性清洗， 因而， 对超 滤膜组件的操作工艺进行优化设计非常必要。 3.2 工艺参数优化 根据原水水质情况以及实际运行情况，对超滤 膜组件的运行参数进行优化调整。根据以往工程运 行的实际经验，可通过适当提高清洗频率以及增加 清洗药剂的方式来改善清洗效果，以此对运行参数 进行调整， 优化后的操作参数如表 3 所示。
预处理工艺设计产水量为 750 m3/d， 采用 “自清 洗过滤器+超滤装置+保安过滤器” 的工艺组合， 其
超滤在海水淡化中的应用简介
双膜法海水淡化工程案例：
王滩电厂海水淡化系统工艺流程 (中国第一个投运的双膜法海水淡化项目)
案例说明：
• 原水水质：TDS:31000mg/L，水温：5-15℃（最低 0 ℃ ），浊度1015NTU（最高90）。
• 预处理：电解海水制氯，氯投加量为1ppm，150μm自清洗过滤器：3* 400T/H。
膜丝过滤形式
内压式
主要指PES、PVC膜：（PES：Norit/海德能/滢格，PVC：立升） 过滤精度：（0.01-0.03μm） 特点： 1.内压膜流道通畅，进水不与外表面接触，保证污垢不会在膜丝 间堆积。 2.清洗彻底，被截留的物质容易通过反洗或化学加强反洗去除。 3.内压膜对进水要求较高，反洗通量较大。
要求高
<70 5.0 要求低
≈110 8.0 不需要
<40
--
大、中、小 型海水及苦咸
水淡化
15-40
12-25
较小
较大，要加酸 和脱气
以火电厂或核电厂的背压或抽
汽式透平的低位蒸汽为热源的大型
海水淡化工程，为高中压锅炉提供
优质脱盐水。
成本分析
*数值统计， 以15000t/d 的海水淡化 工程为例
比较项目
• UF产水量：7*120T/H UF通量：60L/m2.h;回收率：95% 膜型号：SFP2660（陶氏，PVDF：0.03μm）
• 一级RO产水量：2*150 T/H，回收率：45% • 二级RO产水量: 2*105 T/H，回收率：85%
投运两年RO系统进行了两次CIP清洗，清洗后产水量和压差恢复较好。
Membrane, For Better Tomorrow
超滤在海水淡化中的应用简介
总结双膜法海水淡化技术的技术工艺
总结双膜法海水淡化技术的技术工艺
双膜法海水淡化基本工艺流程为预处理(混凝沉淀+超滤)→反渗透脱盐工艺。
混凝沉淀工艺可以去除海水中大部分悬浮物质。
超滤采用外压式超滤膜，化学性质稳定，耐氯范围广，抗污染性强，易清洗，能将大部分不溶解物质及有机物去除。
反渗透采用聚丙烯酰胺复合膜，脱盐效果极好，单支膜元件脱盐率高达99%以上。
1.超滤工作原理
超滤膜孔径较小，且具有拦截能力，物理截留水中特定大小的杂质，从而实现将溶液中不同成分分离的目的。
2.反渗透工作原理
反渗透是在压力作用下，利用半透膜的选择性将溶质和溶剂分开。
用反渗透技术将海水中的胶体、细菌病毒等有害杂质去除，从而获得高品质淡水。
双膜法海水淡化技术特点
1.超滤膜和反渗透膜产水水质稳定可靠。
2.系统脱盐率高达99%。
3.通过不同等级的反渗透组合设计，能够满足用户不同要求。
4.通过能量回收装置，回收排水压力，降低海水淡化成本。
5.超滤和反渗透系统采用模块化设计，灵活性及可靠性高。
6.自动化程度高，运行维护简单方便。
7.通过开发低热源以及利用热电厂海水取排水设施，有效降低海水淡化成本。
超滤膜技术在水处理领域中的应用及发展
超滤膜技术在水处理领域中的应用及发展超滤膜技术是一种新型的分离技术，它通过超滤膜对水中的杂质、颗粒、胶体等进行过滤分离，从而实现水的净化、浓缩和回收利用。
超滤膜技术具有处理效率高、操作简单、设备结构紧凑等优点，因此在水处理领域得到了广泛的应用，并且在过去几年中取得了令人瞩目的发展。
超滤膜技术在生活饮用水处理中发挥着重要作用。
传统的饮用水处理工艺中，常常需要使用化学药剂对水进行处理，而超滤膜技术可以直接对水进行物理过滤，无需使用化学药剂，从而降低了对水质的二次污染。
超滤膜技术可以有效地去除水中的悬浮物、胶体、细菌等，提高了水质的净化效果。
超滤膜技术在海水淡化领域也有着广泛的应用。
海水淡化是指将海水中的盐分进行去除，从而获得淡水的过程。
传统的海水淡化技术大多采用蒸发结晶法或多级闪蒸法，这些方法需要大量的热能和能源投入。
而超滤膜技术可以直接将海水进行过滤，去除其中的盐分和杂质，实现海水的快速淡化，同时节约了能源和成本。
超滤膜技术还广泛应用于污水处理、废水回用以及工业生产中的液体分离等领域。
污水处理中，超滤膜技术可以对污水进行物理过滤，去除其中的悬浮物、颗粒以及部分有机物质，提高了污水处理效率。
废水回用中，超滤膜技术可以将经过处理的废水进行再处理，去除其中的溶解性杂质，从而实现水的循环利用。
在某些工业生产过程中，超滤膜技术可以对液体进行浓缩、分离等操作，提高了生产效率和产品质量。
超滤膜技术在水处理领域中的发展也十分迅速。
从最早的膜材料的研发到膜组件的优化设计，再到膜模块与膜组件的扩大化生产，超滤膜技术的发展经历了多个阶段。
近年来，随着膜材料的不断改进和制造工艺的提高，超滤膜技术的分离效果和耐污染性得到了明显的提高，在处理水质复杂的情况下也能保持较好的稳定性和性能。
超滤膜技术也逐渐向更大通量、更高效率、更低能耗的方向发展。
超滤膜技术在水处理领域中有着广泛的应用和发展前景。
它可以提高水的净化效果、实现水资源的回收利用，同时在海水淡化、污水处理和液体分离等领域具有巨大的潜力。
科技成果——海水淡化反渗透复合膜元件制备技术
科技成果——海水淡化反渗透复合膜元件制备技术成果简介界面聚合法制备高性能的复合反渗透膜是目前国际上应用最广泛的复合膜制备技术，通过该方式制备的反渗透膜元件广泛应用于饮用水、工艺用水、废水资源化、中水回用以及海水淡化等技术领域。
目前，全球95%以上反渗透水处理工程采用复合反渗透膜元件。
海水淡化用反渗透复合膜元件是SWRO技术成为最具竞争力的海水淡化技术的关键，海水淡化用反渗透膜元件性能及其工业化水平体现了一个国家的反渗透膜制造技术和整个分离膜技术的总体水平。
国外海水淡化反渗透复合膜技术研究始于20世纪60年代，其目的是为了克服不对称反渗透膜易压密、膜产水阻力大、醋酸纤维素膜易水解和pH适用范围窄等缺点，复合反渗透膜可实现分别对支撑层和脱盐层进行优化，有利于膜材料的选择和膜性能的提高，使获得高水通量、高脱盐性能的反渗透膜成为可能，但同时对反渗透膜的制备工艺技术和生产设备提出了更高的要求；经过近二十年的研究和开发，在海水淡化反渗透复合膜与膜材料、复合膜制备技术、卷式膜元件制作材料和技术等方面取得重大突破，并于20世纪80年代初由美国Filmtec公司成功实现商品化生产；而后美、日等国的其它膜技术公司，又相继成功开发出了各自的海水淡化用反渗透复合膜产品；通过开发新型功能膜材料、提高膜材料性能、优化制备技术、改变复合膜表面结构和性能、优化膜元件结构和制作材料及工艺等措施，海水淡化反渗透复合膜元件制造技术及其产品性能有了更大的发展和进步；海水淡化反渗透复合膜产品性能发展趋势主要表现在以下几个方面：（1）高脱盐率：海水淡化用反渗透复合膜元件的脱盐率由上世纪末的平均99.2%提高到目前的平均99.5%，已完全能满足一级反渗透海水淡化制备饮用水的要求。
（2）大水通量：海水淡化用反渗透复合膜元件水通量提高了35%以上，单支膜元件（规格8040）的产水量早期仅为4500GPD（17.1m3/d）左右，目前最高已达到大于9000GPD（34m3/d）；膜元件水通量的提高，不仅提高了系统的回收率，同时还降低了系统的投资成本和淡水的制水成本，促进了反渗透海水淡化技术的推广应用。
海水淡化超滤预处理中膜过程优化及前处理工艺设计
摘要反渗透海水淡化已成为解决全球水资源危机的重要战略手段。
超滤可高效去除悬浮物、胶体，为反渗透提供高品质进水，已经取代砂滤等传统技术，成为反渗透海水淡化预处理首选工艺。
然而，膜污染等问题仍严重影响超滤的使用效果。
因此，开展针对海水的超滤膜过程及组合工艺研究，解决膜污染等问题，将有助于优化超滤操作参数，充分发挥系统性能，对反渗透海水淡化工程稳定运行具有重要意义。
试验对海水预处理超滤过程工艺进行研究，考察了海水对膜通量的影响，分析不同物理清洗工艺跨膜压差的恢复效果，研究了不同过滤方式下的膜阻力，考察了不同运行方式下的膜污染速率。
结果表明，海水水质及水温对超滤通量影响显著；气擦洗、气水双洗是较为有效的物理清洗工艺，气水双洗可实现TMP100%恢复；过滤试验海水时，错流过滤较全量过滤膜总阻力仅降低2%~3%；低通量的运行方式膜过滤性能更好，系统更稳定，40L/(m2·h)通量，40min方式运行时，平均膜比通量14.07L/(m2·h·mH2O)，膜污染速率K仅为0.76m-1。
试验对短流程超滤海水淡化预处理工艺的处理效果、稳定性进行研究，结果显示，在70、80L/(m2·h)通量下，产水浊度<0.2NTU，SDI15值<2.5。
中试运行中TMP、膜比通量保持稳定。
过滤水质相对较好的海水时超滤表现出更佳的过滤性能与稳定性，TMP保持27.5~51.4kPa，膜比通量保持14.33~18.67L/ (m2∙h∙mH2O)。
进行了包括混凝沉淀、砂滤、超滤在内的联合预处理中试研究，优化了混凝沉淀的操作条件，研究不同组合工艺对膜污染速率的影响情况，考察不同工艺处理效果。
结果显示，联合预处理工艺可有效降低跨膜压差、提高膜比通量，混凝沉淀+砂滤+超滤工艺的膜过滤性能改善效果>混凝沉淀+超滤>砂滤+超滤，较直接超滤过滤时平均膜比通量可分别提高43.1%、24.6%、11.3%、膜污染速率分别降低了50.6%、36.5%、21.4%。
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精品整理
海水淡化预处理复合超滤膜技术
一、技术概述
超滤膜产品的核心是膜材料，膜材料性能优劣直接影响产品使用寿命、投资成本和运行成本。
在国家科技计划支持下，通过不断研究开发，突破了高品质中空纤维膜制备技术、产业化技术以及应用技术，国产超滤技术产品逐渐赶超国际先进水平，尤其十二五期间，海水淡化预处理超滤膜得到国家科技支撑计划支持，已经开发出高性能海水淡化预处理膜组件，采用自主知识产权的复合热致相中空纤维膜制备技术开发出具有较高综合性能的膜产品，表现在膜强度较原有湿法纺丝膜提高3倍以上，耐压性提高2倍以上，基于此膜通量较原产品有较大提高，膜综合性能达到国际先进水平。
二、技术优势
本技术主要包括：高强度复合超滤膜组件及成套装备，膜组件有6quot;和8quot;产品，装备单机处理规模1000～10000m3/d，可根据工程规模进行模块化组合。
该产品可用于膜法海水淡化工程预处理，高过滤精度可为反渗透提供可靠的进水水质保障，出水SDI3，浊度0.1NTU。
模块化设计可根据工程处理规模进行有机组合，灵活方便。
装备系统包括：超滤膜单元、自控系统、清洗系统等辅助设备，可广泛应用于膜法海水淡化、苦咸水淡化及再生水回用等工程。
三、适用范围
可作为反渗透前处理用于膜法海水淡化及苦咸水淡化工程。
此外在饮用水净化，污水深度处理回用方面已经广泛应用。