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正滲透技術在鹵水濃縮中的應用

2019-08-13 10:53:46來源:杭州天創環境科技股份有限公司 編輯:程棋波閱讀量:23099

導讀:正滲透是近年來發展起來的一種用于污水處理和咸水淡化的新型膜分離技術。本文主要介紹以老鹵為汲取液,通過正滲透濃縮,以較低能耗實現精制鹵水的濃縮,從而降低經濟成本。該工藝主要以特種分離膜為核心,運行成本低,占地面積小。
  一般,我國海邊制鹽主要采用曬鹽工藝進行制鹽。曬鹽時主要先將海水引入蒸發池,經日曬蒸發水分到一定程度時,再倒入結晶池,繼續日曬,海水就會成為食鹽的飽和溶液,再曬就會逐漸析出食鹽來。
 
  然而采用曬鹽工藝進行制鹽,占用場地大,制鹽周期長,受天氣影響大。隨著鹽產量的不斷增大,鹽田的面積需求不斷增大。而由于曬鹽產地的區域的局限性,導致鹽場周邊土地資源緊張,無法擴大鹽產量。
 
  正滲透是近年來發展起來的一種用于污水處理和咸水淡化的新型膜分離技術。正滲透是指水通過半透膜從高水化學勢區域(或較低滲透壓)自發地向低水化學勢區域(或較高滲透壓)傳遞的過程 。水和鹽水兩種不同滲透壓的溶液分別放置在被半透膜隔開的容器兩側,在沒有外界壓力時,水會通過半透膜自發地從純水側擴散至鹽水側,使鹽水側液位升高,直到膜兩側的液位壓力差與膜兩側的滲透壓差相等時停止,這就是正滲透過程。 與壓力驅動膜分離過程相比,正滲透過程無需外加壓力,而僅僅依靠滲透壓驅動。因此,正滲透運行過程中的能耗小,膜污染情況也會相對較少,可以長時間的運行而不需要頻繁清洗。
 
  超濾+納濾+正滲透耦合工藝可以實現鹵水的精制和濃縮。通過超濾+納濾工藝,將鹵水中較大的污染物以及水中的二價離子除去,實現鹵水的精制。本文主要介紹以老鹵為汲取液,通過正滲透濃縮,以較低能耗實現精制鹵水的濃縮,從而降低經濟成本。該工藝主要以特種分離膜為核心,運行成本低,占地面積小。

試驗裝置圖
 
  如上圖所示,老鹵和鹵水分別在正滲透膜的兩側循環流動,利用正滲透膜選擇性透過的特性,以膜兩側滲透壓差作為驅動力,將水從鹵水側遷移到老鹵側,從而達到鹵水濃縮的目的。在實驗中,濃縮過程分兩步進行:首先以稀釋過的老鹵(老鹵-1)作為驅動液對納濾產水(鹵水-0)進行一級濃縮,濃縮過程中膜通量會逐漸減小,到達預定值時,停止濃縮得到鹵水-1;然后以新的老鹵(老鹵-0)對鹵水-1進行二級濃縮,得到老鹵-1和最終產物鹵水-2,如圖4所示。

正滲透兩段濃縮流程示意圖
 
  在山東某鹽場兩個月的中試試驗,通過優化試驗參數,最終得到以下結論:
 
  采用正滲透濃縮工藝,以精制后的鹵水為進料液,以28°Be’(波美度)的老鹵進行濃縮時,當老鹵:鹵水(體積比=1:1)時,可將鹵水從5.5°Be’濃縮至16.1°Be’,平均運行通量為8.14LMH時,噸水能耗為4.77kW.h;當老鹵:鹵水(體積比=1.5:1)時,將鹵水從5.5°Be’濃縮至17.7°Be’,平均運行通量為9.01LMH時,噸水能耗為4.32kW.h;當老鹵:鹵水(體積比=1.5:1)時,將鹵水從5.5°Be’濃縮至16.4°Be’,平均運行通量為10.46LMH時,噸水能耗為3.72kW.h。而電滲析將鹽水濃縮至19%,折算成噸鹽能耗約為200kW.h,因此,采用正滲透技術進行濃縮,能耗約為電滲析的1/4。
 
  綜合來看,采用正滲透技術進行濃縮,能耗較低。且無需額外推動力,正滲透膜耐污染效果好,使用壽命長,故運行成本較低。
 
  然而,目前正滲透技術應用于工業化仍受許多因素的制約,其中關鍵的是正滲透膜和汲取液選擇問題。在該項目中,正滲透膜的截留率偏低,離子擴散現象嚴重,導致進料液水質下降,需經進一步除去鈣鎂、硫酸根離子,才可進一步使用。因此,開發一種截留率高、通量大的正滲透膜,是正滲透技術工業化的關鍵。

相關閱讀:MBR一體化設備在農村生活污水處理中的應用
 
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