反渗透水处理技术及其应用前景
2000年第4期 Energy能源工程
EngineeringNo.42000・53・
环保与生活
反渗透水处理技术及其应用前景
秦悦慧1,何斯征1,GaryZong2)
(11浙江省能源研究所,浙江杭州310012;21美国TOYEAR技术公司)
摘 要:介绍了反渗透水处理技术的原理、。关键词:反渗透;水处理;反渗透膜;应用
中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A-3950(2000)04-0053-03
RTreatmentTechnologyand
ApplicationProspect
QINYue2hui1,HESi2zheng1,GaryZong2)
(1.ZhejiangEnergyResearchInstitute,HangzhouZhejiang310012,China;2.AmericanTOYEARTechnologyInc.)Abstract:Theprinciples,operatingsystemsandapplicationprospectofthereverseosmosiswatertreatmenttechnologywerein2troduced.
Keywords:reverseosmosis;watertreatment;ROmembrane;application
1 前言
水资源是人类不可缺少的自然资源,也是生
物赖以生存的环境资源。随着水资源危机的加剧和水环境质量不断恶化,水资源已演变成备受全世界关注的环境问题。对工业和生活废水进行处理从而转化成可饮用水已经成为解决水资源危机的一个重要途径。目前世界上最先进的水处理技术是薄膜反渗透(RO)过滤。反渗透过滤工艺由于不发生相变化和不需要酸碱再生,在能源紧张的今天具有非常重要的意义;并且,反渗透工艺生产过程中不使用酸、碱等对环境有害物。因此,在环境污染日益严重和人们的环保意识日益增强的今天,反渗透过滤工艺有着广阔的应用前景。
两侧时,稀溶液中的溶剂将自发地透过半透膜向浓溶液一侧流动,这一现象称为渗透。
图1是渗透膜的选择性示意图。当渗透过程达到平衡时,浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度,即形成一个压差,称为渗透压。渗透压的大小取决于溶液的固有性质,即与溶液的种类、浓度和温度有关而与半透膜的性质无关。若在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力,溶剂的流动方向将与原来的渗透方向相反,开始从浓溶液向稀溶液一侧流动,这一现象称为反渗透(见图2)
。
2 反渗透原理
对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想的半透膜,当把相同体积的稀溶液(例如淡水)和浓溶液(例如盐水)分别置于半透膜的
收稿日期:2000-06-16
作者简介:秦悦慧(1974-),女,浙江大学能源系研究生毕业,硕士,浙江省能源研究所工作,目前就读于美国密歇根州立大学,攻读博士
学位。
图1 渗透示意图
反渗透装置就是利用上述这一原理,利用高
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这种膜结构是将膜沿管绕制而成,在膜的两半部分之间还安置了筛网。膜被粘贴在管上,膜间还放置了一个间隔筛网,并在三个开口边予以粘合,最后整张膜被紧紧的缠绕在产品管上。模块的这种结构比管状结构能够提供更多的接触面积。然而,图2 反渗透示意图
,,一般推荐使用5压泵将待处理水增压后,
借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子的,高压情况下,,钙、锌、病毒、,水。
3 反渗透运行系统
为了避免膜的淤塞,必须经常冲洗盐水侧。当水渗透通过膜后,
大部分的盐被留在盐水侧,因此盐水侧的溶液浓度变得越来越大。如果不把废弃溶液排掉,盐水侧的矿物质浓度最终会超出溶质的溶解度范围,会析出而在膜上形成水垢。为了避免盐水侧的浓度过大,在低压系统中,回收的渗透物的体积一般保持在给水体积的
1%～30%。比如说,每输入5L的水可回收1L的渗透
图4 螺旋绕制膜
5 反渗透系统的运行
所有RO模块的运行原理是相同的。给水通过膜时被分离成两部分,一部分渗透通过形成渗透物,另一部分成为将矿物质带走的浓缩物。低压RO运行系统一般指给水压小于100Pa的系统,大部分可以用在厨房水池的装备和那些被称为柜台上部模块的系统都属于这一类。图5和图6给出了这些系统中常用的部件和它们的布置。对于
物,这时的膜就是以20%的回收率运行。
4 反渗透系统中的半透膜
RO系统中所用的半透膜是由密度不均匀的
薄层浇铸而成的聚合体。也就是说,它们有一层极薄的(大约是1英寸的百万分之几)、高密度的阻碍层,底下为多孔性的大约有千分之几英寸厚的支撑层。图3表示了膜的横截面的密度差异。
图6 水池下部系统
柜台上部的反渗透模块和耐用设备来说,储存罐处于大气压力下的,大部分的水池下设备都采用
图3 半透膜的横截面
现在已经设计出了各具优点的不同结构的膜,最普遍的膜结构是螺旋形绕制的,如图4所示。
了储存容器。当罐中的水增加时,空气被压缩,罐
中的压力也随之增大。正是利用了这个增大的压差来把饮用水推动到水龙头处。这个压差同时也充当了膜的背压。当罐中的压力增大时,膜两侧的差压就减小。
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由水和盐通过膜的过程可知,当罐中的压力增大时,水的产出率下降,而盐的流量保持不变,因此当允许差压降低到很小时,获得的水的质量就会明显的下降。所以,大部分的设备都采取了防止储存罐压力小于线压的防范措施。2/3的压差比率是通常选取的范围,其在连续流动系统中的应用如图7所示。
当储存罐中水充满到其相应的压力等于线压的2/3时,渗透物就会被排入下水道。
另一种被称为“关门”的阀门控制措施,如图8所示。当达到预先设计好的压差比率时,储存罐中的压力就会使阀门关闭,避免向系统继续输入水。当储存罐达到足够大的压降时,阀门会再次打开。
图8 利用关闭阀门控制系统
6 结论
率先应用于航天工业的高技术RO系统已经显示出其强大的商业价值和市场前景。由于反渗透工艺对水中的无机盐、有机盐、微生物、热源、胶
图7 户用连续运行系统
体等具有良好的去除效果,因此发展与推广很快,目前已经广泛应用于饮料、食品、医药、化工、电子等领域。有资料预测反渗透工艺将取代其它工艺成为适用于任何水源的首选水处理方案。
为了节约反渗透装置的用水,设计中采用了
报道
浙江省能源研究所出席“OPET启动会议”
浙江省能源研究所作为欧盟能源技术推广组织(OPET)网络的中国成员,派代表参加了由欧盟能源交通总司举办,于2000年6月29日至30日在比利时布鲁塞尔召开的“OPET启动会议”。欧盟项目官员就新千年OPET的运作特点、管理协调、网络合作、信息交流、成员活动业绩的评估标准等作了全面介绍,帮助2000年的新成员进一步了解OPET网络的运作。
会议期间,浙江省能源研究所代表与欧盟项目官员及与会的成员代表进行了广泛交流,共同探寻国际合作机会,并就OPET网络的国际行动与意大利国家新技术、能源和环境研究院(ENEA)和瑞典Kanenergi公司以及南部非洲共同体
OPET成员达成合作协定,会后将开展实质性的合作活动。通过此会议,浙江省能源研究所将与OPET成员就共同关心的
问题开展广泛合作,促进中欧双方的技术交流和创新技术的推广应用。
欧盟能源交通总司的司长Ristori先生出席会议并发表讲话,他对中国首次加入OPET网络表示了热烈的欢迎,并希望中国OPET成员———浙江省能源研究所能够为中欧的科技及工业界的广泛合作架起联系的桥梁,在全球一体化时代,中欧双方将得到共同发展。
黄东风 丁丽霞
一句话消息
2000年上半年,我国工业形势继续向好,表现在以下方面:国有企业生产增长加快;工业产品出口
继续保持强劲增势;产销率继续提高;信息通信类产品继续保持快速增长;政府总量控制的要求初见成效,钢生产低速增长,原煤生产继续下降。
———本 刊