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渤海近岸海域反渗透海水淡化预处理工艺研究

作　者: 程方
导　师: 马启敏；解利昕
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境工程
关键词: 混凝预氧化超滤预处理反渗透海水淡化
分类号: P747
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

反渗透脱盐技术作为海水淡化工程适用的主要方法之一，由于过程不发生相的转化，及新型能量回收装置的采用，与其他淡化方法相比优势明显。在渤海近岸海域实施大规模的反渗透海水淡化工程，海水的净化——预处理工艺是目前制约其发展的瓶颈，开展此项研究意义重大。针对渤海海域表层海水污染严重的特点，本文以预处理工艺出水满足反渗透膜进水要求为目的，进行了预氧化混凝静态烧杯试验，混凝—过滤／超滤试验。在海水预氧化混凝处理过程中，作者考察了不同混凝工艺参数、氧化剂和混凝剂种类、投加量对混凝效果的影响。研究结果表明：水温对混凝效果影响显著。氧化剂高铁酸钾具有优异的除藻、降COD、除浊效果。单独使用高铁酸钾，沉后除藻率大于70％；与混凝剂FeCl₃配合使用，除藻率大于80％；均高于单独使用FeCl₃的沉后除藻率。且K₂FeO₄除藻反应较快，投加5min后除藻率可达40～60％。高铁酸钾的强氧化性使混凝过程去除海水COD_Mn的效率大幅提高，当高铁酸钾投加浓度为5mg／l时，混凝沉淀后海水COD_Mn的去除率达到40％。次氯酸钠、高锰酸钾和高铁酸钾都具有明显的氧化助凝效果。在小剂量时，次氯酸钠与高铁酸钾除藻效果基本一致；当加大投加量至2mg／l后，高铁酸钾的除藻助凝效果优于次氯酸钠。而高锰酸钾在投加＜1mg／l时，除藻率略高于次氯酸钠和高铁酸钾，但继续加大投药量后无明显提高，且色度明显加大。在藻类爆发时，以高铁酸钾为最佳。在混凝—过滤／超滤试验中，对海水的悬浮物、微生物和胶体被介质过滤和超滤截留的效果进行了比较。介质过滤能够有效降低海水的浊度（＜1.0NTU），但海水的淤塞密度指数SDI仍然较高。超滤具有极高的浊度去除效果，不管进水水质如何变化，其出水浊度均小于0.05NTU。在有机物的处理方面，超滤能够部分降低COD_Mn（去除率小于40％）。在混凝—沉淀的基础上，经超滤处理后海水的淤塞指数SDI＜3，能够满足反渗透进水指标。实验研究了影响超滤膜性能衰减的主要因素，探索出能够有效维持长期稳定运行的超滤装置操作参数。超滤试验结果表明，采用部分浓水排放操作方式（排放浓水／进水＞5％），能够在膜表面形成错流，可以将污染物质冲出膜元件，减轻超滤膜的污染。在超滤膜起始透过速率601／m².h以内，采用工作30～40分钟，反冲洗30秒钟，正冲洗30秒钟的操作方式能够较长时间维持膜良好的截留和透水性能。

全文目录

0.前言  9-12
1.文献综述  12-30
  1.1 渤海近岸适用的主要海水淡化方法  12-14
    1.1.1 蒸馏法  12-13
    1.1.2 反渗透法  13-14
  1.2 反渗透海水淡化工艺的特殊性  14-19
    1.2.1 海水反渗透膜及组件  14-16
    1.2.2 反渗透预处理的重要性  16-17
    1.2.3 反渗透海水淡化预处理工艺的现状  17-19
  1.3 预处理工艺选择  19-30
    1.3.1 强化混凝工艺  20-23
      1.3.1.1 混凝过程和机理  20-21
      1.3.1.2 三价铁盐在海水中的絮凝作用  21-22
      1.3.1.3 海水中有机物及活性微生物对混凝的干扰  22-23
      1.3.1.4 强化混凝及其作用  23
    1.3.2 预氧化剂及起作用  23-25
    1.3.3 过滤  25-26
      1.3.3.1 过滤机理及分类  25
      1.3.3.2 混凝过滤  25-26
    1.3.4 超滤  26-30
      1.3.4.1 超滤过程  26-27
      1.3.4.2 超滤作为反渗透前处理的工艺  27-28
      1.3.4.3 超滤膜污染  28-30
2.预氧化混凝过程的研究  30-45
  2.1 试验海水水质  30
  2.2 试验及分析方法  30-32
    2.2.1 试验及分析仪器  30-31
    2.2.2 试验药剂  31
    2.2.3 分析监测项目和方法  31
    2.2.4 试验条件控制  31-32
  2.3 试验结果与分析  32-45
    2.3.1 混凝剂FeCl_3的除浊除藻效果  32-36
      2.3.1.1 FeCl_3的除浊效果  32-35
      2.3.1.2 FeCl_3的除藻效果  35
      2.3.1.3 FeCl_3混凝对有机物的去除  35-36
    2.3.2 高铁酸钾预氧化除藻  36-37
    2.3.3 高铁酸钾与FeCl_3联合使用效果  37-41
      2.3.3.1 高铁酸钾与FeCl_3联合对除藻率的影响  37-39
      2.3.3.2 强化混凝降低浊度的效果  39-41
      2.3.3.3 高铁酸盐强化混凝对有机物的去除效果  41
    2.3.4 高铁酸钾、高锰酸钾与次氯酸钠的预氧化性能比较  41-45
3.超滤过程预处理海水研究  45-59
  3.1 试验及测试  45-48
    3.1.1 实验流程及装置  45-47
    3.1.2 试验内容  47
    3.1.3 实验过程及操作  47-48
      3.1.3.1 砂滤装置  47
      3.1.3.2 超滤装置  47-48
    3.1.4 水质检测仪器  48
  3.2 试验结果与讨论  48-59
    3.2.1 介质过滤效果  48-50
    3.2.2 超滤过程的过滤效果  50-51
      3.2.2.1 超滤对浊度的去除效果  50-51
      3.2.2.2 超滤对SDI的影响  51
      3.2.2.3 超滤过程对COD的影响  51
    3.2.3 超滤过程中膜通量变化  51-59
      3.2.3.1 工作周期对超滤膜通量变化的影响  52-54
      3.2.3.2 超滤浓水流量对超滤膜通量变化的影响  54-57
      3.2.3.3 起始透过速率对超滤膜通量变化的影响  57
      3.2.3.4 反冲洗对超滤膜通量变化的影响  57-59
4.结论  59-61
参考文献  61-64
致谢  64

渤海近岸海域反渗透海水淡化预处理工艺研究

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