一、苦咸水淡化裝置概述

    水處理設(shè)備苦咸水淡化裝置：反滲透系統(tǒng)，食品行業(yè)純水，紙業(yè)電廠鍋爐用水超濾預(yù)處理，電廠脫鹽水，醫(yī)藥行業(yè)純水，一體化凈水器，離子交換軟化系統(tǒng)，河水凈化軟化系統(tǒng)，過濾給水系統(tǒng)，地下水凈化系統(tǒng)。

二、苦咸水淡化簡述

    苦咸水淡化設(shè)備適用于高鹽堿地區(qū)和海水倒灌地域，采用美國進(jìn)口的反滲透膜元件，國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的壓力容器，及德國進(jìn)口的高壓泵，配合合理的預(yù)處理設(shè)備，能有效去除水中無機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、細(xì)菌及病菌等有害成分，將苦咸水淡化為符合國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)水。根據(jù)客戶當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)進(jìn)行細(xì)致的分析和特殊設(shè)計(jì)，力求做到高效、耐用，并使淡化水質(zhì)達(dá)到國家生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-85），解決缺水地區(qū)的飲用水問題。

    苦咸水淡化是在壓力驅(qū)動下，用半透膜分離物質(zhì)的過程。反滲透膜表面活性只允許水透過，99%可溶性鹽及所有細(xì)菌、雜技被截留，且水沒有相變，所以反滲透脫鹽是的也是的一種脫鹽方式。

三、什么是苦咸水

    在水體中，當(dāng)氟含量大于1.2mg/L時(shí)，稱為氟超標(biāo)，也稱高氟水。溶解性固體含量>1500mg/L時(shí),稱為苦咸水。氟是一種非金屬化學(xué)元素，在元素周期表排列第九位，屬于第二周期第七族的主族元素，化學(xué)性質(zhì)非常活潑，幾乎不能單獨(dú)存在，自然界中都是以各種化合物的狀態(tài)存在，廣泛存在于巖石、土壤、海洋中，在地球上的分布是相當(dāng)廣泛的。氟高了以后容易造成氟中毒。 

    氟在日常生活中的應(yīng)用范圍還是很廣的，包括醫(yī)藥、化工、航天、原子能等方面都有應(yīng)用。比如氟化鈉本身是一種有毒物質(zhì)，但是也可以作為藥物或者殺蟲劑來使用。 地方性氟中毒是因?yàn)槿藗兩钤谶@種高氟環(huán)境中，長期過量攝入氟引起機(jī)體慢性中毒的改變，主要影響人體的硬組織，包括牙齒、骨骼，對其他一些軟組織也有損傷，當(dāng)然臨床表現(xiàn)的還是氟斑牙和氟骨癥。氟對于牙齒的損傷不僅僅是影響美觀，而且會影響到咀嚼和消化功能。氟骨癥一般多發(fā)于成年人，兒童也有發(fā)生氟骨癥的。氟骨癥的改變從臨床檢查上來看包括骨骼彎曲比如胳膊伸不開等，影響生活和勞動。地方性氟中毒危害是很大的，不僅給患者帶來痛苦，而且影響到了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展， 氟進(jìn)入體內(nèi)后使得鈣過量地在血管上沉積，造成血管鈣化，引起動脈硬化。飲用高氟水很容易引起氟中毒。在我國除了上海、海南、中國臺灣，還沒有發(fā)現(xiàn)氟中毒，其他各個(gè)省市自治區(qū)都有地方性氟中毒不同程度的流行。內(nèi)蒙現(xiàn)在101個(gè)旗縣中有77個(gè)旗縣存在飲水型氟中毒，生活在高氟地區(qū)的人口大約為600萬，氟斑牙患者現(xiàn)有170萬。據(jù)不統(tǒng)計(jì)，我國有近3000萬人飲用高氟水。我國苦咸水主要分布在北方和東部沿海地區(qū)。農(nóng)村飲用苦咸水的人口有3800多萬人?？嘞趟饕强诟锌酀?，很難直接飲用，長期飲用導(dǎo)致胃腸功能紊亂，免疫力低下。

四、苦咸水淡化裝置適用范圍

    苦咸水由于含有較高的硫酸鹽與氯化物，使水帶苦咸味，長期飲用苦咸水會損害人體的健康、直至殘疾。該設(shè)備適用于硫酸鹽、氯化物含量不大于500mg/L的水源，廣泛用于西部地區(qū)的苦咸水處理。產(chǎn)品特點(diǎn) 苦咸水淡化裝置采用專用的樹脂，經(jīng)吸附過濾后除去水中的硫酸根離子及氯根，并對傳統(tǒng)的苦咸水設(shè)備在材料上、技術(shù)上進(jìn)行了改進(jìn)和提高，達(dá)到操作簡便，處理成本低之目的，廣泛用于西部地區(qū)的苦咸水處理。

五、苦咸水淡化的方法

    1.蒸餾法

      蒸餾法就是把苦咸水或海水加熱使之沸騰蒸發(fā),再把蒸汽冷凝成淡水的過程。蒸餾法是采用的淡化法,其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡單、操作容易、所得淡水水質(zhì)好。蒸餾法有許多種,如多效蒸發(fā)、多級閃蒸、壓汽蒸餾、膜蒸餾等。

    2.電滲析法

      A、電滲析法的基本原理、特點(diǎn)和適用范圍在苦咸水淡化中應(yīng)用的電滲析法簡稱ED ,是利用離子交換膜在電場作用下,分離鹽水中的陰、陽離子,從而使淡水室中鹽分濃度降低而得到淡水的一種膜分離技術(shù)。電滲析裝置是利用離子在電場的作用下定向遷移,通過選擇透過性的離子交換膜達(dá)到除鹽目的。在外加直流電場的作用下,水中的離子作定向遷移(陽離子交換膜只允許陽離子通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過),使一種水中大部分離子遷移到另一種水中去。該技術(shù)已比較成熟,具有工藝簡單、除鹽率高、制水成本低、操作方便、不污染環(huán)境等主要優(yōu)點(diǎn),但存在對水質(zhì)要求較嚴(yán)格、需對原水進(jìn)行預(yù)處理等缺點(diǎn)。20 世紀(jì)50 年代,美國、英國開始將這種方法用于苦咸水淡化,中國在20 世紀(jì)80 年代將此法用于苦咸水淡化、工業(yè)用純水和超純水制造。

      B、電滲析法在苦咸水淡化工程中的應(yīng)用特點(diǎn)

        (1)電滲析對鐵、鎂、鈣、鉀、氯化物等溶解性無機(jī)鹽類及毒理學(xué)指標(biāo)砷、氟化物的去除率達(dá)66 %～93 % ,可以滿足苦咸水淡化需求;

        (2)電滲析對耗氧量、N H32N、NO-32N 、NO22N及硅的去除率較低,僅15 %～45 % ,但由于原水中上述指標(biāo)含量較低,去除率雖低,尚能滿足生活飲用水衛(wèi)生要求;

        (3)電滲析對SO2 -4 的去除率為63. 8 % ,用以淡化SO-42Na 型和SO4 ·Cl2Na 型水,很難滿足生活飲用水衛(wèi)生要求;

        (4)電滲析過程的能耗與給水含鹽量有密切關(guān)系,給水含鹽量越高,能耗越大,因此電滲析比較適合低鹽苦咸水的淡化。 此外,由于電滲析不能去除水中有機(jī)物和細(xì)菌,加之設(shè)備運(yùn)行能耗較大,使其在苦咸水淡化工程中的應(yīng)用受到局限,因而原有電滲析裝置在苦咸水淡化方面逐漸被反滲透裝置所取代。

    3.反滲透法

      反滲透法的基本原理及特點(diǎn)用一種選擇透過性膜將一個(gè)容器分為兩半,在膜的兩側(cè)同時(shí)分別加入純水和鹽水,使膜兩側(cè)的液面一樣高,過了一定時(shí)間會發(fā)生鹽水側(cè)的液面在升高,純水側(cè)的液面在下降,這是由于水分子透過半透膜向鹽水側(cè)遷移的結(jié)果,這種現(xiàn)象稱為滲透。能夠?qū)λ蛉芤壕哂羞x擇透過性的膜稱為半透膜。如果在濃溶液一邊加上適當(dāng)?shù)膲毫?則可使?jié)B透停止。當(dāng)稀溶液向濃溶液的滲透停止時(shí)的壓力稱為滲透壓。反滲透則是在濃溶液一邊加上比自然滲透更高的壓力,扭轉(zhuǎn)自然滲透方向,把溶液中的離子壓到半透膜的另一邊,這與自然界的正常滲透過程相反,故稱之為“反滲透”,這種裝置稱為反滲透裝置。反滲透方法可以從水中除去90 %以上的溶解性鹽類和99 %以上的膠體微生物及有機(jī)物等。與其他水處理方法相比具有無相態(tài)變化、常溫操作、設(shè)備簡單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應(yīng)范圍廣、自動化程度高和出水質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。尤其以風(fēng)能、太陽能作動力的反滲透凈化苦咸水裝置,是解決無電和常規(guī)能源短缺地區(qū)人們生活用水問題的既經(jīng)濟(jì)又可靠的途徑。 反滲透淡化法不僅適用于苦咸水淡化,也適合于苦咸水淡化。現(xiàn)有的淡化法中,反滲透淡化法是的,它甚至已經(jīng)超過電滲析淡化法。由于反滲透過程的推動力是壓力,過程中沒有發(fā)生相變化,膜僅起著“篩分”的作用,因此反滲透分離過程所需能耗較低。在現(xiàn)有海水和苦咸水淡化中,反滲透法是的。反滲透膜分離的特點(diǎn)是它的“廣譜”分離,即它不但可以脫除水中的各種離子,而且可以脫除比離子大的微粒,如大部分的有機(jī)物、膠體、病毒、細(xì)菌、懸浮物等,故反滲透分離法又有廣譜分離法之稱。

六、苦咸水淡化相關(guān)的研究

    我國是一個(gè)缺水國家，全國有 300多個(gè)城市缺水，110個(gè)城市嚴(yán)重缺水，14個(gè)沿海開放城市中有9個(gè)嚴(yán)重缺水。在我國的西北干旱地區(qū)，可供利用的淡水資源更加有限。此外我國沿海有人居住的島嶼有幾千個(gè)，但其淡水資源短缺，只能靠積聚雨水和用船從陸地運(yùn)水來解決飲用水問題，成本很高，遇到惡劣天氣，供水還經(jīng)常得不到保障。

    在我國的西北干旱地區(qū) ，雖然淡水資源嚴(yán)重缺乏卻蘊(yùn)含豐富的地下苦咸水或苦咸水湖。沿海地區(qū)具有豐富的海水資源。由此可見 研究開發(fā)并推廣有效的苦咸水淡化技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，是解決中國沿海地區(qū)水資源危機(jī)，解決我國華北西部和西北某些苦咸水地區(qū)淡水資源緊缺、解決我國沿海許多島嶼居民的生活用水等問題現(xiàn)實(shí)可行的根本舉措。

    本項(xiàng)目的主要研究目標(biāo)是針對傳統(tǒng)反滲透預(yù)處理的缺點(diǎn)，探索一種新的反滲透苦咸水淡化工藝，降低淡化成本，為我國淡水缺乏但咸水資源豐富的地區(qū)提供安全的飲用水提供技術(shù)基礎(chǔ)。

    本項(xiàng)目在調(diào)研及資料分析的基礎(chǔ)上，確定了一種全新的苦咸水反滲透工藝流程：全膜法工藝流程。該全膜法工藝流程的主要優(yōu)點(diǎn)為：工藝簡單，流程路線短，設(shè)備體積小，易于集成化，投資、運(yùn)行費(fèi)用低、易實(shí)現(xiàn)整機(jī)的自動化控制。

    對高分子膜材料進(jìn)行了比較分析，選擇確定了各工藝過程中采用的膜：級微濾采用聚乙烯燒結(jié)微濾膜，精度為 5μm，用于粗濾；第二級微濾采用聚丙烯折疊膜，選用精度為0.2μm，用于保安過濾。超濾膜選用聚砜材料，紡制成中空纖維膜(30000道爾頓)。反滲透膜材料選用具有高抗張強(qiáng)度、耐溶劑性的芳香聚酰胺。

    研制組裝了一套可移動的苦咸水淡化裝置，把裝置制作成可移動的，可以適應(yīng)不同地區(qū)的需要。該裝置采用了操作壓力、進(jìn)水流量、淡化水流量和濃水流量連續(xù)在線監(jiān)測和超限報(bào)警控制，設(shè)置了反滲透進(jìn)水欠壓和高壓泵出口過壓的停機(jī)和報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)置了反滲透膜清洗和防止膜損壞的安全保護(hù)裝置。采用變頻控制，以控制合理的輸出功率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

    根據(jù)我國各地苦咸水水質(zhì)，用上述裝置進(jìn)行了苦咸水淡化模擬試驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明原水的總?cè)芙夤腆w（ TDS）高達(dá)22g/L時(shí)，淡出水的TDS僅為368mg/L,能夠達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(我國生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定TDS<1000mg/L)。對于所有的模擬苦咸水，TDS的去除率在95%以上，電導(dǎo)率的降低率也達(dá)95%以上。

七、總結(jié)

    苦咸水淡化裝置控制系統(tǒng)這套控制系統(tǒng)經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過進(jìn)一步的總結(jié)，為今后的不斷完善和推廣應(yīng)用積累了理論和實(shí)踐的寶貴經(jīng)驗(yàn)。