反渗透水质及处理苦咸水淡化处理工艺设计.doc

1、摘 要本文简要的介绍了我国水资源的现状，说明了苦咸水淡化的意义和应用价值；概括了苦咸水淡化的主要方法：蒸馏法、膜法、电渗析法；分析了反渗透法在水处理领域的基本原理及特点；论证了反渗透苦咸水淡化处理的技术经济可靠性和可行性；讲述了反渗透法的国内外发展研究、应用现状及最新进展和趋势；主要论述了利用反渗透法淡化苦咸水的原理、方法、要求及设计说明，进行反渗透苦咸水淡化处理的工艺设计计算，包括预处理系统、反渗透系统和后处理系统，并进行经济技术分析；用CAD绘制了平面布置图、处理工艺流程图、反渗透膜组件详图、机械过滤器详图、活性炭过滤器详图和滤器管道图等主体设备结构工程图作为设计附图；最后对苦咸水淡化的发

2、展前景进行展望。关键词：苦咸水；淡化；反渗透ABSTRACTThis pape briefly describes the status of water resources in Cina. Illustrates the significance and brackish water desalination application. Smmarizes the major brackish water desalination methods: distillation,membrane,electrodialysis. The anti-osmosis water treatment

3、field in the basic principles and characteristics. Demonstrates the brackish water reverse osmosis desalinatiom and the reliability of the technical and economic feasibility. About the recent development of rexerse osmosis method. The application status and the lastet developments and trends. Major

4、discusses the use of brackish water reverse osmosis desalination principles, methods, requirements and design specifications. The reversr osmosis treatment of brackish water desalination process design calculations, including pre-treament system, reverse osmosis systems, and post-processing systems,

5、 and economic and technical analysis. Drawn with CAD floor plan, process flow diagram, reverse osmosis membrane module details, the mechanical filter details, the activated carbon filter and filter pipe diagrams detailing the main equipment of the structure as a design drawing drawings. Final of bra

6、ckish water desalination prospects for the future development.Key words： painstakingly salty water；desalination；reverse osmosis目 录第一章 绪 论11.1 我国水资源概况11.2 苦咸水淡化的意义及应用价值11.3 苦咸水淡化的主要方法21.3.1 蒸馏法21.3.2 电渗析法21.3.3 反渗透法3第二章 反渗透淡化技术42.1 反渗透法的基本原理及特点42.2 反渗透的研究进展42.2.1 国内外反渗透研究42.2.2 反渗透技术的应用现状52.2.3 反渗透膜最

7、新进展和趋势52.3 苦咸水反渗透淡化技术的组成62.3.1 预处理系统62.3.2 反渗透系统82.3.3后处理系统112.4 本设计工艺流程11第三章 设计任务及计算说明123.1 设计任务及要求123.1.1 设计背景123.1.2 设计要求123.1.3 设计说明123.2 设计计算133.2.1 预处理系统133.2.2 反渗透系统193.2.3 后处理系统223.2.4 经济技术分析23第四章 总结及展望25参考文献26外文资料中文译文致谢2第一章 绪 论1.1 我国水资源概况水是一切生命的源泉，是工业的血液、社会经济发展的命脉，也是人类最为宝贵、不可替代的自然资源。由于人类文明的

8、飞速发展带来都市化的加快，加上工业发展对地表水的污染，供水不足已经成为世界性的难题。水的问题已经引起政治家、哲学家、经济学家、科学家、企业家等大批有识之士的高度关注。联合国水资源委员会早在1977 年3 月就向世界各国发出警报“供水不足将成为一个深刻的社会危机。世界上在石油危机之后的下一个危机便是水的危机”。我国水资源总量居世界第6 位，但人均水资源占有量仅居世界第108 位，是世界上21 个严重缺水国之一。我国水资源的地区性分布极不均匀，南方水多地少，北方水少地多。南方的人均水量是北方人均水量的4 倍多，公顷均水量是北方的9 倍多。水资源年内和年际分配也不均匀。由于季风的影响，洪涝和干旱连年

9、不断。遇到干旱年份不仅严重影响正常的工农业生产，也影响到人的生活。据有关专家估计，到2030 年，中国的缺水量将达到600 亿m3。水的不足已经影响到了社会经济的发展和生活水平的提高，国家和地方政府对水的问题十分重视，兴建了一批大型跨流域调水工程和蓄水工程，提倡和推动污水回用和水的再利用，推广和应用节水技术等，在一定程度上缓解了供水不足的矛盾；产业结构调整使得工业用水增长减缓。目前，沿海城市的用水基本可以适应需求。但是，随着调水的距离越来越远，调水的成本越来越高，加上水资源的普遍短缺，使人们越来越多的关注被引水地区的环境危害和间接经济影响，并对远距离调水等解决水资源问题的传统办法提出了疑问。1

10、.2 苦咸水淡化的意义及应用价值随着经济持续的发展和人民生活水平的提高，对水量的需求越来越大，对水质的要求越来越高，而水资源的不足，时空分布的不均，加上超限度的开采，无节制的浪费，随地的污染，使本来紧张的水资源供需矛盾更加尖锐。解决缺水的方法除了传统意义上的调水和蓄水工程、节水以及污水回用之外，海水淡化技术受到越来越多的重视。尤其在沿海城市和岛屿地区，其中的水资源大部分是苦咸水，缺水现象更为严重。设计开发新型给水技术，利用苦咸水，缓解水危机，为社会和城乡人民提供安全、可靠、卫生的生产、生活用水，是当前国内外给水领域的一个重大课题之一。苦咸水淡化作为使淡水资源总量增加的开源措施，越来越多地受到人

11、们的关注，我国政府对海水淡化技术也十分重视，并将其列入中国21 世纪议程中，作为实现水资源持续利用的推广示范技术；中国海洋21 世纪议程更是将发展海水淡化技术和建立海水淡化示范工程并在有条件的地区推广列为优先发展项目。科技部对海水淡化技术已经给予数个五年计划的扶持，党和国家领导人对发展海水淡化技术也作过专门的批示。在国际上，世界淡化水的总产量从20 世纪60 年代至今已经增长到2300 万t/d ，而且还在以10 %30 %的年增长率攀升。据估算，目前世界海水淡化的市场年成交额已达到数十亿美元。海水淡化供养的人口不仅有中东的若干国家，而且还有美国、俄国、日本、意大利、西班牙等发达国家的部分地区

12、，人口达1 亿之众。由此可知，发展海水淡化技术，向海洋要淡水，是世界各国的共同趋势。拥有海水淡化技术的国家，除了以色列以外，都不是真正意义上的贫水国，美国、日本、法国、德国、意大利以及韩国等都是通过开拓国外市场，在推广了技术的同时取得了显著的经济效益。1.3 苦咸水淡化的主要方法苦咸水淡化方法主要有蒸馏法、膜法、电渗析法。蒸馏法主要有多效蒸馏（ME）、多级闪蒸（MSF）、压汽蒸馏（VC）；膜法主要有反渗透（RO）、纳滤（NF）；电渗析法主要有电渗析（ED）、频繁倒极电渗析（EDR）等。1.3.1 蒸馏法蒸馏法就是把苦咸水或海水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法有许多种，如多效蒸

13、发（multiple-effect evaporation）、多级闪蒸（MSF）、压汽蒸馏（vapour compression distillation）、膜蒸馏（SGMD）等。蒸馏法是最早采用的淡化方法，它的优点是结构较简单，操作容易，淡化水的水质好，但设备易结垢腐蚀。一般来说，蒸馏法处理苦咸水的成本高于膜法，但它在处理高浓度苦咸水方面有一定优势。到目前为止，多级闪蒸是处理高浓度苦咸水一种有效的方法。1.3.2 电渗析法电渗析法简称ED,是利用离子交换膜在电场作用下,分离盐水中的阴、阳离子,从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移,通

14、过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。在外加直流电场的作用下,水中的离子作定向迁移(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过),使一种水中大部分离子迁移到另一种水中去。该技术已比较成熟,具有工艺简单、除盐率高、制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点,但存在对水质要求较严格、需对原水进行预处理等缺点。淡化水的成本，与电解质浓度成正比，电解质浓度高时，电流密度大，淡化吨水的成本也就高。电渗析技术在低浓度苦咸水淡化方面最先占据了较大的市场。至今，产水量约60104 m3/d，年产离子交换膜40 多万m2以上。目前，有140 余套日产量在10005000 m3的苦咸水ED装置在运

15、转，将含盐量在15003000 mg/L的苦咸水淡化成生活用水。1.3.3 反渗透法反渗透（Reverse Osmosis，RO）是以压力为推动力，利用反渗透膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从某一含有各种无机物、有机物和微生物的水体中，提取纯水的物质分离过程。与其他水处理方法相比反渗透法具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。反渗透法脱盐率及产水纯净程度都比电渗析法高,出水水质优于我国生活饮用水卫生标准,对高氟低矿化度苦咸水通过反渗透法淡化,出水水质可达到我国饮用纯净水卫生标准。有资料表明,反渗透法淡化苦咸水的能耗电耗、水耗均低于电渗析法,而且反渗透法设备结构紧凑、占地面积小、运行效果稳定可靠、符合“清洁生产”要求,反渗透法是较其他方法更为合理、有效的苦咸水淡化方法。而缺点是需要高压设备，原水利用率只有7580 %，膜要定期清洗1。现有的苦咸水淡化法中，反渗透淡化法是最经济的，它甚至已经超过电渗析淡化法。反渗透淡化法不仅适用于海水淡化,也适合于苦咸水淡化。由于反渗透过程的推动力是压力，过程中没有发生相变化，膜仅起着“筛分”的作用，因此反渗透分离过程所需能耗较低。在现有海水和苦咸水淡化中，反渗透法是最节能的。反渗透膜分离的特点是它的“广谱”分离，即它不但可以脱除水中的各种离子，而且可以脱除比离