膜分離技術與水資源再生利用

時間：2007-03-08 來源： 作者：

1. 前言

水是生命的源泉，是人類寶貴的、不可替代的自然資源，也是社會和經濟發展的命脈。水資源的匱乏和日益嚴重的水污染已成為制約社會進步和經濟發展的瓶頸，解決這一難題，對我國可持續發展是非常迫切的和極其重要的。除水資源的科學管理和優化配置之外，充分發揮高新科技手段在水再利用中的作用也是十分關鍵的。

    膜分離作為一高新技術在近40年來迅速發展為產業化的高效節能分離過程。40年來，電滲析、反滲透、微濾、超濾、納濾、滲透汽化、膜接觸和膜反應等過程相繼發展起來，在能源、電子、石化、醫藥衛生、重工、輕工、食品、飲料行業和人民日常生活及環保等領域均獲得廣泛的應用，產生了顯著的經濟和社會效益。社會的需求使膜技術應允而生，也是社會的需求促使膜技術迅速發展，使膜技術不斷創新、進步、完善，成為單元操作，成為集成過程中的關鍵。下面就膜技術在水再利用中的作用簡述如下，包括海水和苦咸水淡化，飲用水凈化，地下水補救，廢水深度處理回用與資源化，傳統工藝改造和實現清潔生產等，這些已成為社會的共識，而且發展潛力很大，前景誘人。

 2.水資源開發、保護和飲用水凈化

    2.1　海水和苦咸水淡化[1,2,3,4,5,6]

    50年代提出反滲透(RO)的研發的目的是為了海水淡化，現在反滲透已成為海水和苦咸水淡化制取飲用水最經濟的手段，世界上反滲透淡化的水日產量達1千萬噸，是中東、沙漠地區、濱海和島嶼地區社會和經濟發展的生命線。我國部分海島，艦船，濱海電廠，眾多苦咸水地區，包括西部地區，也用淡化水解決飲用水和工業的急需，可以預期，不久的將來，北方濱海城市會將海水淡化作為應急用水和補充用水。

    近幾年來,在國際海水淡化招標中，SWRO以投資最低，能耗最省，成本最低，建造周期短等優勢而屢屢中標。是從海水制取飲用水最經濟的方法，一般電耗4－5 kWh/m3淡水。就是用二級RO生產含鹽量小于20mg/L的水，與離子交換結合生產純水，其經濟性也可與其他方法競爭的。SWRO所以能如此成功，與其在膜、組器、設備和工藝等方面的創新性開拓是分不開的。

    在反滲透膜的發展方面，不對稱膜和復合膜是創新的兩個范例；反滲透膜組器技術的創新，使膜的性能得以充分的發揮，這里主要的是中空纖維反滲透器和卷式反滲透元件；與此同時，膜脫鹽用的關鍵設備，如高壓泵和能量回收裝置也得到快速的發展，特別是第三代能量回收產品---壓力交換器，它直接將壓力由濃海水傳給新進的海水，效率大于90％，這樣反滲透海水淡化的本體耗電降到3kWh/m3以下；據反滲透膜和組器技術的進步，SWRO工藝也不斷地發展，除上世紀80年代一級海水淡化工藝外，近年來又提出兩項新工藝---- 高壓一級海水淡化工藝和高效兩段法工藝，　進一步提高回收率達60％，這樣海水預處理省了，試劑用量少了，能耗更低了。

    2.2 飲用水凈化[1,2]

    環境的污染影響到飲用水的質量，飲用水的質量直接影響人們的健康，而人們生活水平的提高，對飲用水水質要求越來越高，世界各國都在不斷改進飲用水的制備技術，如日本的MAC-21和新MAC-21計劃對微濾(MF)、超濾(UF)和納濾(NF)在除菌、去濁、去大分子膠體、TXM、農藥、異味及部分SO42-、NO3-、F-、As等方面的作用進行了深入研發和肯定；反滲透幾乎可除去各種雜質……家用MF、UF、NF和RO凈水器以及瓶裝、桶裝純凈水和礦泉水等，在國內已很普遍。另外，電滲析可脫鹽和除氟，電化膜過程可對水消毒及可產生酸性水和堿性水，膜接觸器（MC）可去除水中揮發性有害物質。所以，隨著城市化進程的加快，膜技術作為飲用水的預處理和深度處理，其作用也越來越顯著，將成為本世紀飲用水凈化的優選技術之一。

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