3.3关键设备的不断改进
与此同时,膜脱盐用的关键设备,如高压泵和能量装置也得到快速的发展。除高压泵的品种和型号不断增多,容量不断增大,以及效率不断提高之外,特别应提及的是能量装置,反渗透海水淡化所以能成为有竞争力的过程,能量回收装置的作用功不可没。
第一代能量回收装置是与高压泵电机主轴相连的涡轮机,用脱盐后的高压浓海水冲击来回收能量,效率约50%;第二代产品是水力涡轮增压器,其优点是不必与泵的主轴相连,安装方面,效率也在50%左右;第三代产品为功或压力交换器,互接将压力由浓海水传给新进的海水,效率大于90%,这样反渗透海水淡化的本体耗电降到3kwh/m3以上。
3.4工艺过程的持续开发
据反渗透膜和组器技术的进步,SWRO工艺也不断地发展,主要工艺过程如下:
3.4.1二级海水淡化工艺1970年代商用RO膜脱盐率仅在95一98%时,为了从海水中制取饮用水而采用此工艺,第一级的产水(约2000mg/L),再经第二级进一步淡化为饮用水,第二级的浓水返回第一级作为部分进水,显然该过程能耗是高的,约10kwh/rn3以上。
3.4.2一级海水淡化工艺1970年代末,特别是1980年代中期以后,RO膜的脱盐率达99.2%以上,这为一级SWRO创造了条件。海水经一级RO后,产水即为饮用水(300-400mg/1),水回收率30—35%。
3.4.3高压一级海水淡化工艺这是近年来,为了进一步提高回收率而提出的新工艺之一。通常一级SWRO的操作压力在5.5MPa,而若提高到8.4MPa下操作,则可达60%的回收率,这样海水预处理省了,试剂用量少了,能耗也低了,新建的SWRO厂可采用该工艺
3.4.4高效两段法这也是提高回收率的新工艺,这是一级两段工艺的改进,在两段间设增压部分,第一段的浓海水经增压和最终的能量回收部分相结合进入第二段,这也可使回收率达60%。该工艺不仅适合于新建的研件SWRO厂,且可将以前的一级SWRO厂增设第二段,变其产量增加一半。
另外沙特海水转化公司的研发中心提出纳滤(NF)-RO)一蒸馏的新工艺;也有人提出利用深海的静压力进行SWRO淡化,相似地,上海一环境公司提出用人造水柱的静压力进行SWRO淡化等。
4.SWRO技术的延伸
4.1RO脱盐技术
除SWRO淡化,解决沿海地区和岛屿用水紧张状况之外,RO广泛用于苦咸水淡化以及纯水和超纯水的制备,并成为最经济的工艺过程。其中,纯水和超纯水的制备约占RO市场的70—80%,涉及电子、电力、化工、石化、医药、饮料、食品、冶金等各;苦咸水淡化将在西部大开发中进一步发挥作用。
4.2RO预浓缩技术
在膜下游获得淡水的同时,上游料液被浓缩,由于渗透压的限制,将无机盐和小分子物质浓缩到10%左右是经济的,这已在化工、医药、食品和中草药等领域得以应用,在环保方面,RO也用于电镀、矿山、放射、垃圾渗滤等的浓缩处理,水回用或达标排放。
4.3RO集成工艺
RO膜过程有其特点也有其限度和使用要求,为了发挥RO的优势,采用集成膜过程是十分重要的。如上述的纯水和超纯水制备、物料的浓缩、海水的全利用等基本上都是RO与其他技术集成的。RO发挥了其脱盐和预浓缩的作用。
4.4纳滤(NF)
纳和工艺都是在RO膜和工艺研发的基础上形成的,NF膜的孔径在纳米级,其对单价盐类易透过,而对多价盐和分子量1000以下的物质截留率很高,这一特点,决定了其在饮用水净化、水软化及生物、医药、化工等的分离、净化和浓缩中的广泛应用,成为改造传统生产工艺,开发新工艺过程方面的一项重要技术。
5、海水淡化的技术经济评价
海水淡化的技术经济评价是正确把握技术方案的重要环节之一,在大多数情况下是决定性的。该评价是在统一可比的条件下,对各方案进行综合分析,既考虑技术上的先进、高效、可靠性、安全、简便和灵活等,又要考虑经济上的降耗、投资省、成本低、人工少等,还应考虑环境因素,如是否有三废和处理措施及对环境的影响等。
严格按照技术经济评价的原则、标准和方法,遵循评价采用的各个步骤,在技术经济综合分析的基础上,确定各方案的优劣并提出取舍意见。下面仅给出近几年国际和咨询的一个海水淡化工程的例子。
6、结语
40多年来,RO从一个概念,至实验室最终成为目前股盐技术中的姣姣者,是大量创新的思维,创新的技术编织而成的结果。RO技术可认为已接近发展的顶峰期,但仍有相当大的余地可进一步发展,特别是集成工艺方面,将是RO更大发挥优势的主要方向。