高效結(jié)晶除硬技術(shù)處理高鹽廢水的研究-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　高鹽廢水零排放技術(shù)是環(huán)境保護(hù)的必然要求，特別是部分產(chǎn)業(yè)部門(mén)的高鹽廢水排放已經(jīng)嚴(yán)重制約了當(dāng)前企業(yè)的發(fā)展情況，是當(dāng)前和今后一段時(shí)間國(guó)內(nèi)外關(guān)注度極高的問(wèn)題之一。在傳統(tǒng)的高鹽廢水處理技術(shù)基礎(chǔ)上充分吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，以邯鄲熱電廠循環(huán)冷卻排污水為原水，對(duì)一套完整的廢水處理工藝進(jìn)行研究。主要工藝包括：藥劑軟化、弱酸樹(shù)脂離子交換軟化、反滲

2、透濃縮、正滲透及蒸發(fā)結(jié)晶，對(duì)各工藝主要影響因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定相關(guān)技術(shù)應(yīng)用研究的主要參數(shù)。</p><p>　　論文進(jìn)行了混凝沉淀預(yù)處理試驗(yàn)，通過(guò)投加氫氧化鈣和碳酸鈉對(duì)高鹽廢水進(jìn)行軟化處理。試驗(yàn)結(jié)果表明：在處理邯鄲熱電廠循環(huán)冷卻排水時(shí)，最佳投藥量Na2CO3為800mg/L ，Ca(OH)2為700mg/L。硬度則從1380mg/L 降到 125mg/L，而去除率為90.585%。</p><

3、;p>　　用D113--Ⅲ型弱酸陽(yáng)離子樹(shù)脂對(duì)藥劑軟化后的高鹽水做進(jìn)一步的軟化，以Ca2+、Mg2+全部被吸收為平衡濃度，得出D113--Ⅲ型樹(shù)脂對(duì)Ca2+、Mg2+的吸附容量為114000mg/L。</p><p>　　用反滲透對(duì)軟化后的高鹽廢水進(jìn)行預(yù)濃縮試驗(yàn)，在試驗(yàn)條件下，隨著原水水箱中含鹽量的增加，出水含鹽量也隨著增加，并且除鹽率與產(chǎn)水率會(huì)隨著降低。除鹽率從最初的99.35%降到98.54%，產(chǎn)水率由2

4、4.51%降至23.94%。</p><p>　　用某研究院自制正滲透膜對(duì)反滲透試驗(yàn)濃水進(jìn)行膜性能試驗(yàn)。隨著汲取液濃度的增加，本試驗(yàn)所用正滲透膜的水通量也隨著增加，水通量從5.3L/(m2·h)上升至23.1L/(m2·h)；而截鹽率汲取液濃度增加會(huì)較緩慢的下降，截鹽率由94.2%下降至93.8%；反向鹽通量會(huì)隨著增加，由3.5g/(m2·h)上升至14.9g/(m2·h)

5、。對(duì)特殊反向鹽通量無(wú)影響。隨著溫度緩慢上升，膜通量有明顯的上升趨勢(shì)，在溫度達(dá)到35℃時(shí)，水通量最大為14.9 L/(m2·h)，膜的截留率會(huì)有稍微的下降，反向鹽通量會(huì)先隨著溫度的升高而增加，在30℃時(shí)，反向鹽通量達(dá)到最大值11.3g/(m2·h)，然后隨著溫度的升高而下降。</p><p>　　用世韓4040正滲透卷式膜做小型實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著正滲透試驗(yàn)裝置的運(yùn)行，原料液電導(dǎo)率先增加較快后緩

6、慢增加，最后趨于平穩(wěn)。在汲取液濃度為1mol/L時(shí)，原料液電導(dǎo)率可濃縮至43800μS/cm；汲取液濃度為2mol/L時(shí)，原料液電導(dǎo)率可濃縮至69300μS/cm。水通量逐漸減小，最后趨近于零。</p><p>　　用柱蒸餾法、吹托蒸餾法和減壓蒸餾法三種作為汲取液回收與提純方法進(jìn)行比較，無(wú)論從回收率還是水的提純方面，吹托蒸餾法和減壓蒸餾法明顯優(yōu)于柱蒸餾法。溫度控制在50至60℃之間兩種方法的回收率可達(dá)60%以上。

7、在對(duì)含有氯化鈉和硫酸鈉的濃鹽水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)，溫度控制在65到75℃之間，有利于氯化鈉與硫酸鈉的提純。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高鹽廢水；藥劑軟化；離子交換軟化；正滲透；蒸發(fā)結(jié)晶。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Zero discharge technology of high salt wast

8、ewater is the inevitable requirement for environmental protection, especially the high salt wastewater treatment part industry has seriously restricted the production and development of enterprises, is one of the high de

9、gree of attention to the current and future period of time at home and abroad. On the basis of traditional high salt wastewater treatment technology, the domestic and foreign advanced technology is fully absorbed, and a

10、 complete set of </p><p>　　In this paper, the pretreatment of coagulation sedimentation was carried out, and the high salinity wastewater was treated by adding calcium hydroxide and sodium carbonate. The res

11、ults showed that the best dosage of Ca(OH) 2 was 700mg/L, Na2CO3 was 800mg/L . Hardness decreased from 1380mg/L to 125mg/L, the removal rate was 90.585%.</p><p>　　Further softening of high saline chemicals a

12、fter softening with D113-- type weak acid cation resin, Ca2+, Mg2+ all have been absorbed into the equilibrium concentration of the adsorption capacity of D113-- type resin for Ca2+, Mg2+ for 114000mg/L.</p><p

13、>　　By using reverse osmosis, the concentration of salt in the water tank was increased with the increase of salt content in the raw water tank. The salt removal rate decreased from 99.35% to about 98.54% and the water

14、 production rate decreased from 24.51% to 23.94%.</p><p>　　Experimental study on the performance of reverse osmosis test concentrated water by using a self-made positive osmosis membrane. Learn the effect of

15、 concentration on membrane performance: with the increased concentration of the draw, this experiment used the water flux of forward osmosis membrane also increased with the increase of water flux from 5.3L/(m2·h) u

16、p to 23.1L/(m2·h); and the salt concentration decreased with the increase rate of draw will slow, salt rejection </p><p>　　decreased from 94.2% to 93.8%; the reverse salt flux will increase, by 3.5g/(m2

17、·h)up to 14.9g/(m2·h). No effect on special reverse salt flux.</p><p>　　Effect of temperature on membrane performance: as the temperature rises slowly, membrane flux increased, the temperature reac

18、hed 35 degrees, the maximum water flux of 14.9 L/(m2·h), the retentate rate would be slightly decreased, reverse salt flux will increase with the increase of temperature, at 30 degrees and the reverse salt flux reac

19、hes the maximum value of 11.3g/(m2·h), and then decreased with temperature increasing. Effect on special reverse salt flux.</p><p>　　The 4040 is found with Saehan penetration roll film experiment, with

20、positive test, permeability test device operation, raw liquid conductivity first increases slowly increases rapidly, finally tends to be stable. When the concentration of is 1mol/L, the conductivity of the raw material c

21、an be concentrated to 43800μS/cm. When the concentration of the solution is 2mol/L, the conductivity of the raw material can be concentrated to 69300μS/cm. The water flux decreases gradually, and finally approac</p>

22、;<p>　　Blow supporting distillation and vacuum distillation three as draw solution recovery and purification methods were compared with column distillation, and from both the recovery and purification of water, bl

23、owing supporting distillation and vacuum distillation column distillation method was better than that of. Temperature control at 50 to 60 ℃, the recovery rate of the two methods can reach more than 60%.</p><p&

24、gt;　　The temperature is controlled between 65 and 75℃ when evaporating and crystallizing the concentrated brine containing sodium chloride and sodium sulfate, which is beneficial to the purification of sodium chloride an

25、d sodium sulfate.</p><p>　　Keywords: High salinity wastewater; chemical softening; </p><p>　　ion exchange softening;forward osevaporation crystallization</p><p><b>　　目 錄</

26、b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractI</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1水資源現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2高鹽廢水來(lái)源、水質(zhì)特點(diǎn)及危害1</p>

27、;<p>　　1.3高鹽廢水處理現(xiàn)狀及其發(fā)展2</p><p>　　1.3.1預(yù)處理3</p><p>　　1.3.2膜技術(shù)4</p><p>　　1.3.3最終蒸發(fā)技術(shù)12</p><p>　　1.4課題研究目的、內(nèi)容及技術(shù)路線15</p><p>　　1.4.1本課題研究目的與意義15&l

28、t;/p><p>　　1.4.2本課題的主要研究?jī)?nèi)容15</p><p>　　1.4.3技術(shù)路線16</p><p>　　第2章 試驗(yàn)裝置、方法及試劑17</p><p>　　2.1試驗(yàn)水質(zhì)說(shuō)明17</p><p>　　2.2試驗(yàn)工藝流程說(shuō)明17</p><p>　　2.3試驗(yàn)裝置與方法

29、17</p><p>　　2.3.1藥劑軟化裝置與方法17</p><p>　　2.3.2離子交換軟化裝置與方法19</p><p>　　2.3.3反滲透裝置與方法19</p><p>　　2.3.4正滲透試驗(yàn)裝置及方法21</p><p>　　2.3.5正滲透小型試驗(yàn)25</p><p&

30、gt;　　2.3.6汲取液溶質(zhì)回收和水提純26</p><p>　　2.3.7蒸發(fā)結(jié)晶試驗(yàn)27</p><p>　　2.4試驗(yàn)分析方法、儀器與試劑27</p><p>　　2.4.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目27</p><p>　　2.4.2主要試驗(yàn)儀器28</p><p>　　2.4.3主要試驗(yàn)試劑及藥品28</p

31、><p>　　第3章 預(yù)軟化與預(yù)濃縮試驗(yàn)結(jié)果與分析30</p><p>　　3.1藥劑軟化試驗(yàn)結(jié)果與分析30</p><p>　　3.1.1石灰-蘇打法結(jié)果與分析30</p><p>　　3.1.2阻垢劑對(duì)藥劑軟化法的影響32</p><p>　　3.2離子交換軟化試驗(yàn)結(jié)果與分析32</p><

32、;p>　　3.3反滲透濃縮結(jié)果與分析33</p><p>　　3.3.1反滲透試驗(yàn)濃縮結(jié)果與分析33</p><p>　　3.3.2反滲透設(shè)計(jì)軟件模擬計(jì)算34</p><p>　　第4章 正滲透試驗(yàn)結(jié)果與分析39</p><p>　　4.1.正滲透試驗(yàn)結(jié)果與分析39</p><p>　　4.1.1汲取液

33、濃度對(duì)水通量、截鹽率與反向鹽通量的影響39</p><p>　　4.1.2溫度對(duì)水通量、截鹽率與反向鹽通量的影響42</p><p>　　4.2正滲透小型試驗(yàn)結(jié)果與分析44</p><p>　　4.3汲取液溶質(zhì)回收和水提純結(jié)果與分析47</p><p>　　第5章 濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶試驗(yàn)結(jié)果與分析49</p><p&

34、gt;　　第6章 結(jié)論與展望52</p><p><b>　　6.1結(jié)論52</b></p><p><b>　　6.2展望53</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)55</b></p><p><b>　　作者簡(jiǎn)介60</b></

35、p><p><b>　　論文發(fā)表情況60</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1水資源現(xiàn)狀</b></p><p>　　水資源對(duì)我們的生命起著重要的作用,它是生命的源泉,是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的最重要的物質(zhì)資源之一。目

36、前，水資源緊缺正在逐漸成為制約我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的主要因素之一。2015年8月，世界資源研究所發(fā)布了2040年國(guó)家水資源壓力排名，預(yù)計(jì)中國(guó)將從中等水資源壓力國(guó)家變?yōu)闃O高水資源壓力國(guó)家[1]。近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)展，廢水產(chǎn)生量也隨之迅速增大，自然而然地給當(dāng)前的廢水處理與回收利用帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。</p><p>　　例如，工業(yè)廢水如果直接被排放，會(huì)對(duì)周圍的水土環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染。另外，對(duì)廢水進(jìn)行處理

37、達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)后，若不再循環(huán)利用，就會(huì)造成水資源浪費(fèi)，加劇了資源短缺。而對(duì)于高鹽廢水，由于缺乏技術(shù)，缺乏經(jīng)濟(jì)可行性與可靠性，所以只能采取大部分稀釋流出方法。但是這種方法不但不能真正地減少污染物的排放量，而且會(huì)造成淡水的浪費(fèi)，尤其是鹽水的排放，必然導(dǎo)致土壤堿化和淡水水礦化。如果可以處理這一部分鹽水在水和鹽的過(guò)程中可以分離，這部分鹽可以進(jìn)行集中處理，這樣就可以實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”的效果，既避免了水土污染，還能提高經(jīng)營(yíng)效率。因此，廢水“零排放”技

38、術(shù)已成為企業(yè)和工業(yè)實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展的一種重要措施。</p><p>　　1.2高鹽廢水來(lái)源、水質(zhì)特點(diǎn)及危害</p><p>　　高鹽廢水是企業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)的相對(duì)常見(jiàn)的廢水類別。高鹽廢水是指含有生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)廢水中含有的無(wú)機(jī)鹽和生活污水的廢水中無(wú)機(jī)鹽（有鉀離子，鈣離子，鈉離子，氯離子，硫酸根離子等）的含量大于1％，通常高鹽廢水中也含一些有機(jī)物質(zhì)，如甘油和低碳鏈化合物等。本文主要研究的高鹽廢水

39、是通過(guò)熱濃縮處理或膜濃縮處理后上述工業(yè)含鹽廢水產(chǎn)生的濃鹽酸廢水，通過(guò)一些濃縮的清洗或反沖洗產(chǎn)生的鹽水設(shè)置統(tǒng)稱為高濃度鹽水。大多數(shù)工業(yè)廢水除了含有上述鉀鈉鈣等無(wú)機(jī)鹽離子外，不同領(lǐng)域的工業(yè)廢水所含的無(wú)機(jī)鹽離子都有很大差異，甚至有些高鹽廢水還含有一些重金屬元素。由于中國(guó)工業(yè)廢水排放量大，重金屬等重金屬濃縮，長(zhǎng)期排放工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境和環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。</p><p>　　高鹽廢水主要有三個(gè)來(lái)源，一是一些沿海缺水地區(qū)，利用

40、海水淡化淡水生產(chǎn)生產(chǎn)生產(chǎn)濃縮鹽水的過(guò)程;另外在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中直接排放高鹽廢水;此外，在工業(yè)生產(chǎn)廢水進(jìn)行循環(huán)利用和生成的鹽水。</p><p>　　隨著中國(guó)淡水使用量越來(lái)越大，淡水資源越來(lái)越緊張，尤其是在青島、威海等城市沿海地區(qū)更是稀缺，影響了人民的生活和城市的發(fā)展。為了緩解這種情況，一些沿海地區(qū)開(kāi)始將海水資源直接用于生活用水和工業(yè)生產(chǎn)。淡水從海水中提取的過(guò)程中，鹽水濃度約為50000mg / L?90000mg

41、/ L，即原始海水濃度的2?3倍。高鹽廢水中有兩種無(wú)機(jī)鹽，一種是來(lái)自原始海水的無(wú)機(jī)鹽，另一種是在海水淡化過(guò)程中加入的一些水處理化學(xué)物質(zhì)而產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽，例如阻垢劑、發(fā)泡劑或其它試劑。海水淡化高鹽廢水生產(chǎn)有二種方式，一是利用廢物回收利用經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)真正的“零排放”;二是直接將高鹽廢水排入污水處理系統(tǒng)，河流，湖泊或海洋。由于中國(guó)目前缺乏技術(shù)和經(jīng)濟(jì)成本，所以生產(chǎn)上一般選擇第二種處理方式。如果被排入海水，會(huì)造成海洋部件的鹽度增加，這將對(duì)生物功能

42、和海洋生物的生長(zhǎng)狀況產(chǎn)生不利影響，并將影響該城市地區(qū)海洋生物的組分，最終破壞海洋生態(tài)環(huán)境并帶來(lái)經(jīng)濟(jì)污染與損失。污水經(jīng)處理系統(tǒng)污水處理廠處理后，部分灌溉用途一段時(shí)間后需要無(wú)機(jī)鹽的農(nóng)田礦床，最終導(dǎo)致土壤堿化等危害。若排放到地表水中，增加的無(wú)機(jī)鹽可能導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)若直接生產(chǎn)高鹽廢水單元，例如在農(nóng)藥生產(chǎn)和印染生產(chǎn)過(guò)程中，由于不完全的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了無(wú)機(jī)鹽副產(chǎn)物而形成高鹽，高COD廢水，氨生

43、產(chǎn)蘇打灰生產(chǎn)將會(huì)生產(chǎn)廢水（主要是CaCl2和NaCl）的鹽含量可達(dá)15％?20％。</p><p>　　中國(guó)一些重點(diǎn)水務(wù)行業(yè)，如鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)，煉油廠，煤化工企業(yè)，石油化工等都是大排水的工業(yè)行業(yè)。為了節(jié)約能源和減少排放，在生產(chǎn)過(guò)程中回收大部分水的需要用于再利用，在再利用過(guò)程中也會(huì)有一定濃度的鹽水被產(chǎn)生。這部分濃鹽水若不經(jīng)過(guò)處理再排放，會(huì)造成很大的環(huán)境污染。處理后不同的工業(yè)廢水將產(chǎn)生高含量的廢水，如鈣，鎂，鉀，鈉，氯

44、離子，碳酸根離子等。這些高鹽廢水若直接被排放，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。例如，排放到地表水中不僅會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，更會(huì)破壞水環(huán)境的生態(tài)平衡，造成魚(yú)類死亡等嚴(yán)重后果。</p><p>　　1.3高鹽廢水處理現(xiàn)狀及其發(fā)展</p><p>　　到目前為止，鹽海淡化和脫鹽方法已達(dá)數(shù)十種，包括熱，膜，離子交換，水合物，溶劑萃取，電化學(xué)電離（EDI）和冷凍。 哪種熱法和膜脫鹽技術(shù)是大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的主要技

45、術(shù)[2]。 熱過(guò)程可分為多級(jí)閃蒸（MSF），多效蒸發(fā)（MED）和蒸汽蒸餾（VC）。 上海世紀(jì)海水淡化技術(shù)主要是無(wú)國(guó)界醫(yī)生，特別是中東地區(qū)，但后期技術(shù)由低溫多效蒸發(fā)和膜技術(shù)的巨大挑戰(zhàn)[3]。 以RO技術(shù)為代表的淡化淡化海水淡化技術(shù)，由于需要提供額外的熱量，大，中，小型鹽水淡化淡化淡化適用于近年來(lái)發(fā)展十分迅速。</p><p>　　對(duì)于高鹽廢水的零排放處理，直接蒸發(fā)結(jié)晶可以達(dá)到零排放目的，但是耗資耗能巨大，同時(shí)也浪費(fèi)

46、資源。這時(shí)我們采用膜技術(shù)將高鹽廢水進(jìn)一步濃縮成超高鹽廢水，淡水部分可以直接回用，被濃縮超高鹽的廢水再蒸發(fā)結(jié)晶達(dá)到零排放，這樣極大的減少了能源消耗又合理的利用了一部分水資源。然而，膜技術(shù)對(duì)于進(jìn)水的水質(zhì)又有一定的要求，所以，高鹽廢水必須經(jīng)過(guò)預(yù)處理（藥劑軟化、過(guò)濾、離子交換等），這樣就有效的減少了膜污染，對(duì)膜的使用壽命，出水水質(zhì)都有提高。所以高鹽廢水零排放關(guān)鍵技術(shù)可分為三個(gè)階段：預(yù)處理階段、膜處理階段、最后蒸發(fā)結(jié)晶階段。</p>

47、<p><b>　　1.3.1預(yù)處理</b></p><p>　　硬度分為總硬度，碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。自然水的硬度主要是Mg2+ 和Ca2 +，因此水的總硬度為Ca2+ 含量和Mg2 +含量的總和。碳酸鹽硬度（也稱臨時(shí)硬度），主要化學(xué)成分是鈣和碳酸氫鎂。在加熱和沸騰后，鹽會(huì)分解成碳酸鹽，硬度降低，因此也稱為臨時(shí)硬度。非碳酸鹽硬度（也稱永久硬度）主要是以水中的鈣，氯化鎂，硫酸

48、鹽，硝酸鹽等鹽計(jì)算含量。鹽后加熱相同的硬度煮沸后，也被稱為永久硬度。硬度是水質(zhì)的重要指標(biāo)，永久性硬度的一般計(jì)算，而水的軟化則是主要去除水的永久性硬度，而水分的硬度除去或除去所有的方法，稱之為水軟化。當(dāng)前，水軟化主要有沉淀軟化法，強(qiáng)化結(jié)晶技術(shù)，吸附離子交換法及膜技術(shù)等幾個(gè)方法，如下作簡(jiǎn)要介紹。</p><p><b>　　（1）藥劑軟化法</b></p><p>　?。?/p>

49、2）吸附與離子交換法</p><p>　　離子交換法是指將原水通過(guò)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行過(guò)濾,水中的離子會(huì)與固定在樹(shù)脂上的離子進(jìn)行交換。普遍的離子交換方法主要有硬水軟化和去離子法。其中硬水軟化是一種為了預(yù)先降低水質(zhì)硬度而在反滲透(R0)處理之前使用的方法。</p><p>　　從上世紀(jì)90年代至今,研究成本低、可再生的有機(jī)材料逐漸成為了吸附與離子交換研究的重點(diǎn)。特別是利用農(nóng)業(yè)廢物和生物質(zhì)(例如藻

50、類)去除金屬離子備受關(guān)注。其中O.K. Jiinior等利用乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)對(duì)絲光纖維素和甘蔗蜜進(jìn)行化學(xué)改性后進(jìn)行鈣離子和鎂離子的去除研究,其結(jié)果表現(xiàn)出了較好的除硬效果[7]。而N. Fatin-Rouge等從褐藻中提取出來(lái)一種無(wú)毒多聚糖一藻酸鹽[8],也取得了較好的效果，在實(shí)踐中得到了應(yīng)用。還有很多學(xué)者在杏核殼、泥炭等新材料方面也進(jìn)行了大量的研究。</p><p>　　除了吸附劑之外，通常用于去除

51、硬度的材料還包括離子交換樹(shù)脂等。離子交換樹(shù)脂是具有與水離子相應(yīng)官能團(tuán)的聚合物。 普遍的，常規(guī)的鈉離子交換樹(shù)脂會(huì)攜帶大量的鈉離子。 當(dāng)鈣離子和鎂離子含水量高時(shí)，離子交換樹(shù)脂就可以釋放鈉離子，官能團(tuán)和鈣離子和鎂離子，使鈣和鎂的含水量降低，從而水的硬度降低。當(dāng)前,更多研究者側(cè)重于混合使用陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,利用陰離子樹(shù)脂去除COD和陽(yáng)離子樹(shù)脂去除硬度來(lái)代替混凝與石灰軟化技術(shù),該法合理解決了混凝和石灰軟化技術(shù)中存在的污泥量、處理效果等問(wèn)題,效果更

52、好,但該技術(shù)主要作為膜系統(tǒng)的預(yù)處理使用。此外,美國(guó)Orica Watercare公司最近研發(fā)出一種弱酸、磁性陽(yáng)離子樹(shù)脂,對(duì)于硬度去除效果極佳[9]。</p><p><b>　　1.3.2膜技術(shù)</b></p><p>　　對(duì)于低硬度水的深度處理,現(xiàn)今主要技術(shù)有電滲析(ED)、RO/電去離子(EDI)</p><p>　　反向電滲析（EDR）和

53、反向去離子（EDIR）。 電滲析指直流電場(chǎng)作用下離子交換膜在溶液中的作用。 R0 /電去離子（EDI）（也稱為填充床電滲析）軟水技術(shù)是指在水處理過(guò)程中加入直流電場(chǎng)作用下的鈣離子和鎂離子，該技術(shù)連續(xù)生產(chǎn)水， 深度硬化等特點(diǎn)。 目前，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)已得到廣泛的應(yīng)用[11]。在ED技術(shù)的基礎(chǔ)上，EDR技術(shù)解決了陽(yáng)離子交換膜池的問(wèn)題。而 EDIR系統(tǒng)由于含有離子交換樹(shù)脂，導(dǎo)致系統(tǒng)電阻降低導(dǎo)電性提高，從而可以有效降低功耗。</p>&

54、lt;p>　　微濾(MF)、超濾(UF)、納濾（NF）技術(shù)</p><p>　　在實(shí)際中，微濾和超濾技術(shù)在污水處理中應(yīng)用范圍廣泛。微濾有膜通量高，操作壓力低等優(yōu)點(diǎn)。但一般微濾膜有缺陷，容易污染，使用壽命低，從而影響其應(yīng)用范圍。 而新進(jìn)的MemcorR連續(xù)微濾技術(shù)發(fā)現(xiàn)在RO海水淡化廠的預(yù)處理應(yīng)用中有很好的效果，是一種工業(yè)廢水處理優(yōu)良的膜技術(shù)。通過(guò)連續(xù)微濾技術(shù)處理，一些細(xì)菌已被去除，使水質(zhì)更好，并且連續(xù)微濾后工

55、業(yè)廢水可直接使用。微濾和超濾技術(shù)有運(yùn)行壓力低，無(wú)相變，能耗低，應(yīng)用廣，分離效率高，可再利用的有用材料和水分等優(yōu)點(diǎn)，因此在污水處理中被大量應(yīng)用，可用于紙，紡織，城市污水治理等方面。</p><p>　　超濾是指利用超濾膜微孔蹄機(jī)構(gòu)，在強(qiáng)壓驅(qū)動(dòng)下，截留顆粒間的直徑為0.002-0.1μm和雜質(zhì)，并去除微生物和大分子等的技術(shù)，主要應(yīng)用于工業(yè)廢水處理，飲用水和高純度水準(zhǔn)備微濾還采用微孔膜的機(jī)械機(jī)構(gòu)，在壓力驅(qū)動(dòng)下，保留在0

56、.1-1μm顆粒，病毒等之間。超濾主要用于化工，制藥，水處理等領(lǐng)域。而微濾則主要用于水預(yù)處理，也可用于醫(yī)藥，化工，電子等領(lǐng)域行業(yè)。超濾和微濾也用于高鹽廢水的處理，但通常只能用作預(yù)處理。</p><p>　　超濾是指利用超濾膜微孔蹄機(jī)構(gòu)，在強(qiáng)壓驅(qū)動(dòng)下，截留顆粒間的直徑為0.002-0.1μm和雜質(zhì)，并去除微生物和大分子等的技術(shù)，主要應(yīng)用于工業(yè)廢水處理，飲用水和高純度水準(zhǔn)備微濾還采用微孔膜的機(jī)械機(jī)構(gòu)，在壓力驅(qū)動(dòng)下，保

57、留在0.1-1μm顆粒，病毒等之間。超濾主要用于化工，制藥，水處理等領(lǐng)域。而微濾則主要用于水預(yù)處理，也可用于醫(yī)藥，化工，電子等領(lǐng)域行業(yè)。超濾和微濾也用于高鹽廢水的處理，但通常只能用作預(yù)處理。</p><p>　　納濾技術(shù)是20世紀(jì)80年代末引進(jìn)的一種新型分離膜技術(shù)。納濾過(guò)程的分子量在反滲透和超濾膜之間[12]。推測(cè)NF膜可以具有約1nm的孔結(jié)構(gòu)，所以稱為“納濾”[13]。由于納濾膜的孔徑在納米級(jí)范圍內(nèi)，其中一些膜

58、在不同陰離子的Donnan位點(diǎn)有不同的差異，納濾過(guò)程的分子量為數(shù)百，而不同的陰離子有顯著的差異。部分或大部分無(wú)機(jī)鹽能夠通過(guò)，優(yōu)點(diǎn)是操作壓力低，能通過(guò)較大的量。因其特點(diǎn)，納濾技術(shù)在水軟化，有機(jī)物脫鹽凈化等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和顯著的節(jié)能效果[14]。</p><p><b>　?。?）反滲透</b></p><p>　　上世紀(jì)70年代末開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始釆用反滲透技術(shù)制備去除

59、鹽水,但存在膜的質(zhì)量和脫鹽效率較低等問(wèn)題,所以一直沒(méi)有得到廣泛的推廣應(yīng)用。而近年來(lái)，隨著反滲透技術(shù)的迅速發(fā)展,廢水經(jīng)處理后,能夠達(dá)到去除水中99%的鹽分和99.5%的鈣、鎂成分的效果[15]。反滲透脫鹽裝置主要應(yīng)用在電力、輕工、化工和城市用水等領(lǐng)域；而反滲透技術(shù)在工業(yè)化大規(guī)模的應(yīng)用也證明了其對(duì)有機(jī)物廢水的處理有很好的效果[16]。</p><p>　　1953年，美國(guó)弗羅里達(dá)大學(xué)的C.E.REID教授首先發(fā)現(xiàn)醋酸

60、纖維具有很好的半透性，標(biāo)志了反滲透技術(shù)作為新型的膜分離技術(shù)的開(kāi)始。同年, 在C.E.REID的建議下，反滲透研究被列為美國(guó)國(guó)家計(jì)劃[17]。中國(guó)于1965年開(kāi)始研究反滲透技術(shù),之后的2-4年國(guó)家海洋局和國(guó)家科委組織海水淡化研究，為醋酸纖維不對(duì)稱膜的開(kāi)發(fā)打下了良好基礎(chǔ)。在20世紀(jì)70年代開(kāi)始了中空纖維和卷式反滲透元件的研究,并于80年代實(shí)現(xiàn)了初步工業(yè)化。通過(guò)國(guó)家“七五”、“八五”等階段的科技攻關(guān),中國(guó)的反滲透技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研究開(kāi)始走向工業(yè)規(guī)

61、模的應(yīng)用,其中重點(diǎn)應(yīng)用是在海水淡化和廢水利用等領(lǐng)域。成功建立了國(guó)產(chǎn)反滲透裝置在電子工業(yè)超純水、海島地下苦咸水、醫(yī)藥用純水以及小型海水去鹽淡化等示范工程[18-19]。</p><p>　　現(xiàn)今，反滲透技術(shù)已經(jīng)成為海水脫鹽和咸水淡化最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，也是超純水純水設(shè)備的首選技術(shù)。另外，反滲透技術(shù)在各種材料的分離，鍋爐水的軟化，凈化和濃縮，廢物回收以及病毒和細(xì)菌控制分離等方面發(fā)揮了重要作用。</p><

62、;p>　　目前，反滲透作為一種較為成熟的技術(shù)，在處理高鹽廢水問(wèn)題上起著不可替代的作用，并且隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)膜的成熟，其成本也逐漸降低。反滲透處理高鹽廢水雖然不是一件新鮮事，但通過(guò)反滲透處理的高鹽廢水，電導(dǎo)率大于25000us/cm，膜通量也迅速衰減，膜莢現(xiàn)象更加嚴(yán)重。但是如果通過(guò)反滲透工藝加入優(yōu)質(zhì)結(jié)晶技術(shù)，這樣就可以延長(zhǎng)薄膜部件的使用壽命，增加反滲透處理量，而且還要處理更多的高鹽廢水，不然這部分廢水會(huì)造成二次污染。</p&g

63、t;<p>　?。?）正滲透（FO）</p><p>　　作為一種新興的膜分離技術(shù)，正滲透（Forward osmosis，F(xiàn)O）擁有巨大的應(yīng)用發(fā)展前景。在正滲透中，主要以 FO 膜兩側(cè)的汲取液和原料液之間的滲透壓差作為分離的驅(qū)動(dòng)力，使水從原料液（即較低滲透壓）一側(cè)自發(fā)地傳遞到汲取液（即較高滲透壓）。與傳統(tǒng)的以壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離技術(shù)，比如微濾、超濾、納濾與反滲透等不同，正滲透由于其運(yùn)行的原理不同，故

64、而有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如施加較低或不施加壓力，可降低能耗，降低運(yùn)行成本[20]；其次，正滲透的分離能力更強(qiáng)，對(duì)污染物有著較高的截留率[21-23]；再次，正滲透污染幾乎為可逆污染，因而有較高的清洗效率 [24,25]；而且正滲透的膜裝置組成簡(jiǎn)單，容易操作。</p><p>　　理想的正滲透膜應(yīng)需具備截留率高、水通量高、親水性好的功能層，厚度薄、孔隙率高、曲折因子低、機(jī)械強(qiáng)度高的支撐層，同時(shí)還需具備耐腐蝕能力較強(qiáng)和應(yīng)

65、用范圍較廣等特征．最早研究中使用的正滲透膜主要是反滲透膜和改性的納濾膜[26-28]。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)由于反滲透膜具有較厚的多孔支撐層，其內(nèi)濃差極化較大，導(dǎo)致水通量降低較快。為此，國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展了正滲透膜的研發(fā)工作。美國(guó)HTI公司是世界上較早從事正滲透膜研發(fā)的公司，其商品化的FO 膜極具代表性，在正滲透膜市場(chǎng)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　在正滲透膜研制過(guò)程中，特別是利用諸如醋酸纖維素為

66、材料制備對(duì)稱膜或利用同一材料合成非對(duì)稱膜時(shí)，采用的主要制備方法是相轉(zhuǎn)換法，包括浸沉凝膠法、蒸氣相凝膠法、熱凝膠法、控制凝膠法和溶劑蒸發(fā)凝膠法，但通常相轉(zhuǎn)化法制成的膜分離層較厚。</p><p>　　美國(guó)HTI 公司在早期的正滲透膜研究中，采用的膜材料主要是二醋酸纖維素(醋酸含量小于55%)。然而研究發(fā)現(xiàn)二醋酸纖維素不夠穩(wěn)定，長(zhǎng)期浸沒(méi)在水中時(shí)易發(fā)生水解。之后，三醋酸纖維素( 醋酸含量大于55%) 逐漸替代了二醋酸纖

67、維素。三醋酸纖維素正滲透膜(CTA) 以親水性較好的三乙酸纖維素或三乙酸纖維素與其衍生物的混合物作為致密皮層和多孔支撐層，以聚酯網(wǎng)絲為骨架嵌入支撐層中來(lái)提供主要的承載強(qiáng)度。 聚酯網(wǎng)嵌入支撐層的方式大大縮小了膜的厚度，膜整體厚度僅約為50μm 左右，較薄的膜支撐層使溶質(zhì)通過(guò)多孔支撐層的傳質(zhì)阻力減小，從而大大減小了正滲透膜的內(nèi)濃差極化。</p><p>　　隨著研究的深入，出現(xiàn)了第三代新生膜—復(fù)合膜。復(fù)合膜通常是利用

68、層層組裝法在多孔支撐層的上面利用不同的材料構(gòu)成致密的活性層。復(fù)合膜可以通過(guò)對(duì)活性層材料的優(yōu)選使其具有較高的分離能力，其合成方法包括: 界面聚合法、原位聚合、溶液涂敷法和等離子體聚合法，其中界面聚合法和原位聚合為主要采用方法。</p><p>　　HTI公司開(kāi)發(fā)了一種TFC 膜合成方法，該方法通過(guò)非溶劑致相分離法將聚砜支撐層附于聚酯纖維上以提供主要的強(qiáng)度支撐，以聚酰胺為材料，利用界面聚合法合成膜活性層。盡管聚酰胺材

69、料活性層膜污染大于醋酸纖維素活性層膜污染，且膜厚度約為115μm，大于CTA膜，但其結(jié)構(gòu)參數(shù)卻與CTA膜相近，表明其有較高的孔隙率和較低的曲折度，其水通量約為CTA 膜的2～3 倍，且與CTA 的適用pH范圍(3～8)相比，TFC 正滲透膜的適用范圍更廣( pH 2～12)[26] 。這種合成方法是目前TFC正滲透膜制備的主要方法，國(guó)內(nèi)外多數(shù)研究者在TFC 正滲透膜的研發(fā)中參考了這種方法。Ｒen 和McCutcheon 等[27]對(duì)HT

70、I公司的TFC 膜進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滲透膜活性層朝向原料液時(shí)，以1 mol/L的氯化鈉為汲取液，純水為原料液，水通量可達(dá)22.9L/(m2·h)，鹽通量為6.4 g/(m2·h)．Yang等[28]研發(fā)了一種中空纖維型正滲透膜，在23℃時(shí)，利用5 mol/L 的氯化鎂作為汲取液，純水為原料液，水通量可達(dá)33.8 L/(m2·h)，鹽通量小于1g/(m2·h) ．Wang 等[29]</

71、p><p>　　近年來(lái)，正滲透膜的制造方法在不斷增加，制造水平有了較大的提高，并已開(kāi)發(fā)出包括平板型、中空纖維型和螺旋管式等多種型式的膜，但是正滲透膜的研制仍在水通量、截鹽率、抗污染能力、性價(jià)比等幾個(gè)因素中尋求折衷點(diǎn)，難以做到面面俱到，需要進(jìn)一步從新型膜材料、膜改性、膜合成方法等多個(gè)方面開(kāi)展進(jìn)一步的深入研究。 Ma 和Tang 等[31]首次將合成的沸石－聚酰胺納米復(fù)合材料滲透膜應(yīng)用在正滲透當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)加入沸石后正滲透膜

72、的水通量最大可提高50%，但截鹽率有所降低。Nguyen 和Zou 等[32]利用納米銀和納米二氧化鈦對(duì)正滲透膜表面進(jìn)行修飾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)改性后的正滲透膜具有良好的抑菌功能，細(xì)菌去除率是原膜細(xì)菌去除率的11 倍。同時(shí)，膜污染清洗后，改性膜的通量可恢復(fù)至初始通量的67%～72%，高于未修飾膜可恢復(fù)的初始通量33% ，表明改性膜防污能力增強(qiáng)。Lv 和Ma 等[33]利用聚乙二醇衍生物對(duì)FO膜表面進(jìn)行原位化學(xué)改性，盡管水通量比原膜低，但原子力顯微

73、鏡的分析結(jié)果顯示，改性膜與有機(jī)污染物間的粘附力較原膜減小，表明改性膜對(duì)有機(jī)物的抗污染能力增強(qiáng)。鐘溢健和王秀蘅等[34]利用聚乙烯醇修飾準(zhǔn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)薄膜，修</p><p>　　正滲透作為擁有巨大潛力的膜分離技術(shù)，在各國(guó)例如美國(guó)、英國(guó)、韓國(guó)、以色列、丹麥、和新加坡等都有大量的相關(guān)研究，并且取得了優(yōu)異的成績(jī)。除HTI 公司外，目前，國(guó)際上對(duì)正滲透膜進(jìn)行商業(yè)推廣的公司還主要有美國(guó)Oasys 公司、丹麥Aquapori

74、n 公司、美國(guó)Porifera 公司和英國(guó)Modern Water 公司。另外，國(guó)內(nèi)外許多高校、研究機(jī)構(gòu)，如耶魯大學(xué)、南洋理工大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué)、中國(guó)海洋大學(xué)、中科院上海高等研究院等在正滲透膜制備與研究領(lǐng)域也做出了突出貢獻(xiàn)。</p><p>　　在眾多領(lǐng)域內(nèi)，正滲透近幾十年來(lái)均有著廣泛的應(yīng)用，特別的，在一些重要領(lǐng)域如海水淡化[35]、水處理[36]，食品及藥品加工[37]和利用滲透發(fā)電[38]等方面表現(xiàn)出良好的

75、應(yīng)用前景，是目前世界膜分離領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 </p><p><b>　?、俸Ｋ?lt;/b></p><p>　　早在二十世紀(jì)六，七十年代，專家就提出采用正滲透法進(jìn)行脫鹽，但尋求適當(dāng)?shù)奶崛『驼凉B透膜的研發(fā)問(wèn)題。所以海水淡化的技術(shù)并沒(méi)有得到很好的實(shí)施。近年來(lái)，滲透技術(shù)一直是能源與環(huán)境危機(jī)的一個(gè)階段，近幾年水資源嚴(yán)重短缺和美國(guó)HTI生產(chǎn)的商業(yè)正滲透膜在海水淡化中得到廣

76、泛應(yīng)用。積極滲透技術(shù)水的脫鹽已成為科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。一般滲透脫鹽方法基本上由稀釋提取物和從提取物中回收淡水。根據(jù)提取物淡水回收率的差異，陽(yáng)性滲透脫鹽工藝分為兩類：一類是利用可溶性鹽作為液體溶質(zhì)的提取，再通過(guò)再濃縮等分離技術(shù)回收淡水;另一種被加熱稀釋提取物將溶解的溶質(zhì)提取到揮發(fā)性氣體中以獲得淡水，并且氣體溶質(zhì)可以再循環(huán)。研究人員以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式對(duì)含鹽提取物中的淡水進(jìn)行了大量的研究，Khaydarov等人建議使用太陽(yáng)能可以提取稀釋

77、的液體進(jìn)行濃縮，從而可以實(shí)現(xiàn)提取物和淡水的回收。 Tan和Ng使用正和納濾過(guò)的海水淡化成功地將提取物再次濃縮并再循環(huán)淡水。 Zhao et al。建議使用二價(jià)鹽作為提取物，當(dāng)?shù)乃|(zhì)較高時(shí)，可以獲得使用正滲透和納濾合并脫鹽的方法。凱斯等將滲透技術(shù)和反滲透技術(shù)相結(jié)合，從海水中獲得高水得到飲用水。當(dāng)滲透技術(shù)與</p><p><b>　?、谒幚?lt;/b></p><p>

78、;　　隨著過(guò)程的深入滲透，低能耗，低污染的綠色薄膜技術(shù)已逐漸應(yīng)用于污水處理和水凈化等領(lǐng)域。早在二十世紀(jì)70年代，就有研究將技術(shù)滲透到工業(yè)廢水應(yīng)用中。研究人員使用模擬海水作為濃縮含銅和鉻的廢水的驅(qū)動(dòng)解決方案，但半透膜使用市售的纖維素RO膜。由于RO膜的性能不佳，下一次試驗(yàn)失敗了。 Osmotek于1998年在美國(guó)俄亥俄州科瓦利斯的棺木垃圾填埋場(chǎng)建立了濃縮垃圾滲濾液的滲透試驗(yàn)設(shè)施，水回收率為91.9％。積極滲透技術(shù)也可用于消化污泥，濃縮污泥

79、可用于農(nóng)業(yè)施肥。此外，預(yù)滲透技術(shù)也被用作RO的預(yù)處理。它還用于空間站的廢水回收系統(tǒng)，將可食用驅(qū)動(dòng)液（如糖溶液或飲料）裝入由FO膜制成的密封袋中，使水袋在行進(jìn)或緊急救援情況下，但缺水清水，水袋浸在水溶液中，可以將驅(qū)動(dòng)液稀釋到緊急狀態(tài)。這是美國(guó)HTI采用FO技術(shù)開(kāi)發(fā)的新型水設(shè)備。</p><p><b>　?、凼称泛退幤沸袠I(yè)</b></p><p>　　雖然滲透處理在食品

80、工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，但正面滲透技術(shù)在飲料和液體食品濃縮處理中的應(yīng)用仍處于初步探索階段。正面滲透技術(shù)可以應(yīng)用于食品工業(yè)，因?yàn)樗诘蜏睾偷蛪翰僮鳁l件下可以實(shí)現(xiàn)，這非常有利于保存食品和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的保存;而且原料在溶質(zhì)中的滲透率非常高，而膜污染趨勢(shì)非常低，能耗低。波普等管狀扁平醋酸纖維素反滲透膜作為陽(yáng)性滲透膜，用飽和氯化鈉作為平行液，利用正滲透技術(shù)對(duì)果汁濃縮，結(jié)果表明在一定時(shí)間內(nèi)可以濃縮果汁，但也有一些缺點(diǎn)，如膜通量不高，濃縮液中的汁液有部分

81、氯化鈉增殖。赫朗在橙汁和咖啡中浸潤(rùn)濃縮濃度為50％-85％的糖溶液作為平皿，實(shí)驗(yàn)表明該方法可以取得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果?；贖erron的實(shí)驗(yàn)方法，Petrotos等使用NaCl，CaCl2，葡萄糖，蔗糖，Ca（NO）2和PEG400作為驅(qū)動(dòng)溶液和聚氨酯復(fù)合膜，探討濃縮番茄汁FO過(guò)程的最佳運(yùn)行條件。驅(qū)動(dòng)液的粘度是影響FO過(guò)程水通量的主要因素。薄膜越薄，驅(qū)動(dòng)液體的粘度越小，水通量就越高。雖然在處理食品應(yīng)用方面，正面滲透技術(shù)與傳統(tǒng)濃縮技術(shù)相比具有

82、很多優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在一些緊迫的問(wèn)題，如制備高性能正滲透膜和低反向擴(kuò)散提取物。</p><p>　　正面滲透技術(shù)在制藥行業(yè)的應(yīng)用主要集中在藥品濃縮和藥物釋放控制上。在一些特殊情況下，特別是對(duì)于一些慢性疾病，口服處方藥需要靶向給藥，要求藥物在體內(nèi)緩慢釋放，劑量要求非常準(zhǔn)確。 FO膜孔徑小，通常納米級(jí)，擴(kuò)散作用是其通道中的材料通過(guò)主要機(jī)制，因此可以控制膜孔徑改變材料擴(kuò)散速率，這可以適當(dāng)延長(zhǎng)藥物釋放時(shí)間，然后將藥物定量輸

83、送到指定的人體?？刂扑幬镝尫畔到y(tǒng)的原理是以滲透壓作為自發(fā)釋放有效藥物的動(dòng)力。滲透泵系統(tǒng)是利用正滲透以實(shí)現(xiàn)藥物在體內(nèi)持續(xù)和準(zhǔn)確釋放以控制藥物釋放的常見(jiàn)系統(tǒng)。在滲透泵系統(tǒng)中，體液的滲透壓小于提取物的滲透壓，產(chǎn)生一定的滲透壓差，將促使體液通過(guò)半透膜進(jìn)入提取液，活塞將被稀釋稀釋引起的體積藥物從出口釋放，所用藥物在體系條件下在正常體溫中應(yīng)保持一定的持久穩(wěn)定性，藥物釋放時(shí)間一般可延長(zhǎng)到3個(gè)月甚至1年。目前，研究人員已經(jīng)研制出了一種玫瑰 - 尼爾森，

84、元素，Higuchi-Theeuwes，Higuchi-Leeper等滲透泵。</p><p><b>　?、軌毫ρ舆t滲透發(fā)電</b></p><p>　　隨著能源的快速消耗和資源短缺等問(wèn)題的日益嚴(yán)重，尋求可再生資源越來(lái)越多的人關(guān)心社會(huì)問(wèn)題。如何從自然豐富的資源生產(chǎn)和生產(chǎn)可再生綠色能源已成為科學(xué)家研究的熱點(diǎn)，因此有可能用電來(lái)延緩海水中的能量滲透發(fā)電受到重視，讓人們看到

85、重用資源的希望。壓力延遲滲透（也稱為真空滲透性）是使用滲透壓來(lái)進(jìn)行滲透過(guò)程。沿著半滲透膜的非加壓側(cè)的淡水不斷流過(guò)由水驅(qū)動(dòng)的滲透壓通過(guò)膜到加壓側(cè)的膜側(cè)，并通過(guò)海水的側(cè)面，將稀釋的水通過(guò)海水變成兩股，A下游驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)下游發(fā)電，而另一方則是交換水壓的后續(xù)交換壓力。發(fā)電廠減壓可以建在地下或地下50?150m，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳等溫室氣體排放，對(duì)周邊環(huán)境的影響;施工面積可能很小，基礎(chǔ)設(shè)施成本較低;穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單靈活。近年來(lái)，歐洲大力支持挪威

86、，德意志銀行，葡萄牙和芬蘭等國(guó)家的研究團(tuán)隊(duì)，致力于延遲發(fā)電的研究。相信壓力延遲滲透技術(shù)將隨著能源危機(jī)和水資源日益嚴(yán)重的急劇發(fā)展和成熟而發(fā)生。</p><p>　　1.3.3最終蒸發(fā)技術(shù)</p><p>　　海水淡化濃鹽水含量具有特殊性，所以濃鹽水的排放存在著危害環(huán)境的嚴(yán)重問(wèn)題。因此，濃鹽水的濃縮技術(shù)聚焦了很大的關(guān)注?，F(xiàn)今研究最多的是濃鹽水的濃縮技術(shù)，主要目的是進(jìn)一步濃縮濃鹽水，甚至達(dá)到結(jié)晶

87、程度，而其副產(chǎn)品供給鹽化工廠，從而達(dá)到零排放的目的(零排放就是進(jìn)一步濃縮與結(jié)晶濃鹽水，使回收率達(dá)到80% 以上，使?jié)恹}水盡量變?yōu)楦苫虬敫傻墓腆w，以便后續(xù)的再利用與運(yùn)輸)，進(jìn)而避免對(duì)環(huán)境的污染并提高經(jīng)濟(jì)收入。</p><p><b>　?。?）自然蒸發(fā)</b></p><p>　　自然蒸發(fā)是依靠太陽(yáng)能在自然條件下蒸發(fā)的高鹽水，使之在飽和后飽和后結(jié)晶成鹽，蒸發(fā)結(jié)構(gòu)稱為蒸發(fā)

88、池。作為太陽(yáng)能的熱源，所以天氣干燥，干燥氣候晴朗，加工成本低，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，沖擊載荷好等優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)，大唐科奇，大唐福新，國(guó)電赤峰“3052”工程，新疆清華等主要廠房配套建設(shè)了蒸發(fā)池項(xiàng)目的廢水濃度[45]。一些中東海水淡化廠也利用蒸發(fā)池處理濃縮水。在蒸發(fā)池研究領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外關(guān)于鹽水性質(zhì)和處理方法，蒸發(fā)速率，蒸發(fā)效率和濃縮濃度等關(guān)鍵問(wèn)題的相關(guān)學(xué)者相對(duì)集中研究。蒸發(fā)池是開(kāi)放系統(tǒng)，原水中揮發(fā)成分直接放入空氣中容易引起空氣污染;同時(shí)應(yīng)

89、防止?jié)B透和防溢出處理措施，防止地下水和土壤污染[46];蒸發(fā)池一般占地面積大，造成土地資源浪費(fèi);除了蒸發(fā)過(guò)程難以回收淡水，這些是蒸發(fā)池中高鹽水濃度需要解決的。因此，蒸發(fā)池技術(shù)具有簡(jiǎn)單易行的優(yōu)點(diǎn)，但在當(dāng)今環(huán)保意識(shí)日益提高的地區(qū)有明顯的地域限制，其可能的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)限制了進(jìn)一步的應(yīng)用。</p><p><b>　?。?）噴霧蒸發(fā)</b></p><p>　　采用蒸發(fā)方法處理濃

90、鹽水與海水淡化的原理及設(shè)備基本一致，不同之處在于海水淡化最終的收集物是水蒸氣冷凝之后的淡水，而處理濃鹽水的目的是獲得濃鹽水結(jié)晶。其原理是使?jié)恹}水霧化，并在熱空氣中迅速地蒸發(fā)，所產(chǎn)生的水蒸氣能夠再被冷凝成淡水予以回收［47］。因?yàn)槠錆饪s倍數(shù)很高，近年來(lái)的研究趨勢(shì)是將噴霧技術(shù)與其他技術(shù)耦合起來(lái)，用于共同處理濃鹽水。</p><p>　　然而，噴霧蒸發(fā)淡化技術(shù)處理濃鹽水尚處于研究階段。噴霧蒸發(fā)在海水淡化中可用于處理熱法

91、和膜法技術(shù)產(chǎn)生的濃鹽水，從而提高海水淡化的產(chǎn)水量。但是噴霧蒸發(fā)淡化技術(shù)具有靈活分散、維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，且成本和操作費(fèi)用較低。隨著噴霧蒸發(fā)技術(shù)不斷地發(fā)展，人們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上提出了利用高溫常壓太陽(yáng)能熱能來(lái)進(jìn)行蒸發(fā)噴霧高濃度鹽水使之濃縮的技術(shù)，因其是以太陽(yáng)能為能量，故消耗的能量有望是常規(guī)技術(shù)的40%甚至更低，并且溶液濃度也越高，越能體現(xiàn)其免結(jié)垢考慮和實(shí)現(xiàn)液體零排放的目標(biāo)，而且因?yàn)檎舭l(fā)過(guò)程不存在固定的實(shí)體傳熱面，所以完全不怕鈣、鎂離子等形成的無(wú)機(jī)難

92、溶鹽。因此，高溫常壓太陽(yáng)能蒸發(fā)噴霧高濃度鹽水技術(shù)在特定的淡化環(huán)境中將大有用武之地，具有顯著的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p><b>　　（3）熱法</b></p><p>　　熱法零排放技術(shù)的基礎(chǔ)是熱法鹽水脫鹽淡化系統(tǒng)，多效蒸發(fā)已作為當(dāng)今主流的鹽水脫鹽淡化三大技術(shù)[53]，因?yàn)槠淠芎妮^低，以此技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的多效蒸發(fā)-蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)也越發(fā)成熟。Zarzo等[54]報(bào)道了

93、始于蒸發(fā)結(jié)晶的零排放系統(tǒng)，即利用蒸發(fā)的蒸汽來(lái)加熱進(jìn)入蒸發(fā)器的水，這種技術(shù)能源效率比傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)高。Guo等開(kāi)發(fā)研究零排放系統(tǒng)，主要包括預(yù)處理、熱處理系統(tǒng)及蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。Turek[55]研究ED-MSF-結(jié)晶海水淡化系統(tǒng)，ED系統(tǒng)的水回收率為66.4%。</p><p>　?。?）風(fēng)能輔助強(qiáng)力蒸發(fā)</p><p>　　現(xiàn)今，風(fēng)能的應(yīng)用可基本分為兩種：第一種是風(fēng)力發(fā)電，即將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能

94、，用來(lái)驅(qū)動(dòng)電力裝置；第二種是直接利用風(fēng)能作為機(jī)械裝置的驅(qū)動(dòng)力。Pesrtana等[56]開(kāi)發(fā)研究了風(fēng)電直接驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化的系統(tǒng)，其裝置可以運(yùn)行超過(guò)7000小時(shí)，回收率設(shè)定40%～43%。但是由于風(fēng)力發(fā)電容易受到自然因素影響，穩(wěn)定性不高，雖然儲(chǔ)存再利用可以使得用電裝置運(yùn)行基本平穩(wěn)，但轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存過(guò)程中會(huì)損耗較多的能量。故而Park 等設(shè)計(jì)研究了一種擁有超級(jí)電容器的風(fēng)電儲(chǔ)能海水淡化工藝，極大地提高了風(fēng)電能利用率和穩(wěn)定性[57]。例如陳暉等設(shè)

95、計(jì)了一種新型風(fēng)能和太陽(yáng)能聯(lián)合海水淡化裝置[58]。利用垂直軸風(fēng)力機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)攪拌加熱器，將風(fēng)能直接轉(zhuǎn)化成熱能，從而提高海水蒸發(fā)室的溫度，提升蒸發(fā)速度。</p><p>　　目前，風(fēng)能在海水淡化等等工藝中的實(shí)際應(yīng)用，主要還是通過(guò)風(fēng)力發(fā)電。例如，煙臺(tái)萬(wàn)華工業(yè)園綜合利用海水工業(yè)中，是以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)獲得的電能，用來(lái)驅(qū)動(dòng)反滲透海水淡化工藝[59]。而大豐1萬(wàn)m³/d非并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電淡化海水示范項(xiàng)目，則是將風(fēng)力發(fā)電、海水

96、淡化以及瓶裝飲用水生產(chǎn)融為一體。這個(gè)工程采用了1臺(tái) 25MW 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其每年至少可發(fā)電達(dá) 525萬(wàn)KWh[60]。</p><p><b>　?。?）太陽(yáng)池</b></p><p>　　飽和溶液的濃度，然后用這些溶液再去灌注一個(gè)新的太陽(yáng)池，還提供了零排放海水淡化和多級(jí)閃蒸海水淡化和設(shè)備的測(cè)試結(jié)果，并給出用于參考了ElPaso太陽(yáng)池16年的操作經(jīng)驗(yàn)。</p

97、><p>　　SAL-PROC技術(shù)[63]是一種將太陽(yáng)池底層高鹽度濃水等，通過(guò)多效蒸發(fā)和濃鹽廢水脫硫反應(yīng)、冷卻、結(jié)晶、洗滌和脫水等過(guò)程提取出各種鹽類礦物質(zhì)、泥漿以及液體化合物，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的零排放技術(shù)。Farahbod等[64]研究設(shè)計(jì)了以太陽(yáng)池作為中間技術(shù)來(lái)濃縮鹽水進(jìn)行零排放的工藝并且對(duì)成本進(jìn)行了分析，首先將濃鹽水進(jìn)入太陽(yáng)池進(jìn)行濃縮，達(dá)到一定濃度后再進(jìn)入到結(jié)晶池，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到16.4kg/(㎡·d)時(shí)

98、，能夠節(jié)能7.78kWh。</p><p>　　本課題分析比較各高鹽廢水零排放工藝，分別在3個(gè)階段選取石灰純堿和離子交換軟化、反滲透與正滲透膜處理、最后蒸發(fā)結(jié)晶工藝來(lái)對(duì)高鹽廢水進(jìn)行零排放處理。對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)工藝進(jìn)行分析研究，確定最佳參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)配置。</p><p>　　1.4課題研究目的、內(nèi)容及技術(shù)路線</p><p>　　1.4.1本課題研究目的及意義&l

99、t;/p><p>　　本課題立足于我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)水處理現(xiàn)狀，調(diào)研分析高鹽廢水水質(zhì)特征，對(duì)高鹽廢水零排放技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。課題通過(guò)理論分析，結(jié)合工程實(shí)踐，在傳統(tǒng)的高鹽廢水處理技術(shù)基礎(chǔ)上充分吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，對(duì)一套完整的廢水處理工藝進(jìn)行研究。主要工藝包括：藥劑軟化、弱酸樹(shù)脂離子交換軟化、反滲透濃縮、正滲透及蒸發(fā)結(jié)晶，對(duì)各工藝主要影響因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究的主要參數(shù)。該研究有助于工業(yè)水的循環(huán)利用，在石油

100、、化工、煤炭、電力、鋼鐵等工業(yè)高鹽廢水處理領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　1.4.2本課題的主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　研究的主要內(nèi)容是用于處理各行業(yè)高鹽廢水，用于循環(huán)水回用，達(dá)到零排放目的，確定主要工藝運(yùn)行參數(shù)及投藥量參數(shù)。</p><p><b>　　藥劑軟化</b></p><p>　　確定藥劑軟

101、化中石灰與碳酸鈉的最佳投加量。</p><p>　　弱酸樹(shù)脂離子交換軟化 </p><p>　　在正常運(yùn)行情況下，控制濾速，對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，分析離子交換樹(shù)脂失效過(guò)程，確定樹(shù)脂的吸附容量。</p><p><b>　　反滲透</b></

102、p><p>　　在正常運(yùn)行情況下，對(duì)裝置的進(jìn)水壓力、高壓泵出水壓力、濃水壓力、淡水流量、濃水流量進(jìn)行觀察，監(jiān)測(cè)出水淡水濃度及濃水濃度，計(jì)算截鹽率及膜通量，以確定最佳運(yùn)行參數(shù)。</p><p>　　利用海德能膜系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件IMSDesign2010模擬計(jì)算高濃度鹽水，探究反滲透膜對(duì)高濃度鹽水的濃縮情況。</p><p><b>　　正滲透</b>&l

103、t;/p><p>　　探究在不同汲取液濃度及不同溫度下，正滲透膜的性能（包括水通量，截鹽率及反向鹽通量）。在正滲透試驗(yàn)的基礎(chǔ)上做了小型試驗(yàn)，對(duì)世韓的正滲透對(duì)原料液的濃縮程度及膜的水通量做了探究。</p><p>　　汲取液溶質(zhì)回收及水提純</p><p>　　利用柱蒸餾法、吹托蒸餾法及減壓蒸餾法進(jìn)行試驗(yàn)研究，并對(duì)三種試驗(yàn)方法結(jié)果進(jìn)行比較分析。</p>&l

104、t;p><b>　　蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)</b></p><p>　　分析確定濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶工序的操作溫度和濃縮倍數(shù)。</p><p><b>　　1.4.3技術(shù)路線</b></p><p>　　圖 1-1 技術(shù)路線圖</p><p>　　Figure1-1 Technology roadmap<