膜技術(shù)在飲用水深度處理中應(yīng)用

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1、第25卷第5期水處理技術(shù)Vol.25No.51999年10月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTOct.,1999①膜技術(shù)在飲用水深度處理中的應(yīng)用徐榮安(國家海洋局杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心,浙江杭州310012)摘要:本文綜合介紹了反滲透、電滲析、納濾、超濾和微濾等膜技術(shù)進(jìn)展和在飲用水深度處理中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:膜技術(shù);進(jìn)展;深度水處理;應(yīng)用中圖分類號(hào):TQ028.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):100023770(1999)0520249206農(nóng)業(yè)化肥、殺蟲劑的大量持續(xù)使用,工業(yè)廢氣、廢水的超標(biāo)排放,和人們生活污水的大

2、量增加,導(dǎo)致水源污染日趨嚴(yán)重。另一方面,隨著生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)的技術(shù)進(jìn)步和人民生活水平的提高,人們對(duì)飲用水的品質(zhì)提出了新的概念和要求,飲用水與人體健康這一話題,引起了各級(jí)人民政府和廣大群眾,比以往任何時(shí)間都要關(guān)切。飲水安全、衛(wèi)生已成為當(dāng)前消費(fèi)者的主導(dǎo)潮流。膜技術(shù)是近30年來發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù),也是當(dāng)前促進(jìn)和保證社會(huì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,已在能源、電子、化工、醫(yī)藥、食品、汽車、家電、環(huán)保等領(lǐng)域,發(fā)揮著其獨(dú)特的重要作44用,1.3×10t?d的海水淡化大型工廠,2.4×10t?d苦咸水電滲析淡化工廠,用膜近萬平方米的大型超濾退漿廢水

3、處理廠,2400t?d的地表水微孔過濾凈化工廠,每年救治幾十萬人生命的人工腎(透析器)已成為現(xiàn)代的重要醫(yī)療手段,膜法制取的礦泉水、純凈水、優(yōu)質(zhì)飲用水等已進(jìn)入千家萬戶??,這些已充分了顯示了膜技術(shù)應(yīng)用規(guī)模、水平和重要作用。本文就膜技術(shù)的進(jìn)展和在飲用水深度處理中的應(yīng)用作一綜合介紹。1膜技術(shù)的進(jìn)展1.1電滲析電滲析(ED)是以直流電為推動(dòng)力,利用陰陽離子交換膜對(duì)水溶液中陰陽離子的選擇透過性,使一個(gè)水體中的離子通過膜遷移到另一水體中的物質(zhì)分離過程。1952年,美國Ionics公司,根據(jù)電滲析原理,研制成功世界上第一臺(tái)電滲析器,用于苦咸水淡

4、化制取生活飲用水。70年代頻繁倒極電滲析技術(shù)(EDR)開發(fā)成功,使電滲析裝置運(yùn)行更加方便,工作應(yīng)用更加穩(wěn)定;日本50年代末開發(fā)這一技術(shù),60年代用于海水濃縮制鹽和氯堿工業(yè)制濃鹽水;我國1958年開始研究開發(fā)電滲析技術(shù),1965年我國第一臺(tái)電滲析裝置試用于成昆鐵路建設(shè),1967年完成了異相離子交換膜的工業(yè)化生產(chǎn),三十年來,已在海水、苦咸水淡化制取生活飲用水和工業(yè)用純水、超純水制造,發(fā)揮了顯著的效果。其應(yīng)用面遍布全國各地的各行各業(yè),其應(yīng)用面之廣和膜產(chǎn)量大均居世界同行前列。在我國,電滲析已成為一種成熟的水處理工藝技術(shù)。電滲析本體已①收稿

5、日期:1998209218250水處理技術(shù)第25卷第5期按專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn),制水量從每小時(shí)幾十升到幾十噸多種規(guī)格可選,工程應(yīng)用可由單臺(tái)至幾十臺(tái)組合排列,以滿足不同制水量和不同脫鹽效果的要求。與國際水平相比,我國電滲析工藝工程水平已接近世界先進(jìn)水平,差距較大的是離子交換膜的品種單一,限止了這一技術(shù)在高濃度濃縮和不同離子分離等方面的應(yīng)用,就水處理行業(yè)而言,盡管有少數(shù)電滲析裝置進(jìn)口,但由于進(jìn)口電滲析價(jià)格大大地貴于國產(chǎn)裝置,所以目前國內(nèi)6電滲析仍由國貨所統(tǒng)治。1995年統(tǒng)計(jì),電滲析用于苦咸水淡化,總造水量達(dá)1.07×10t?d。1.2反滲

6、透反滲透(RO)是以壓力為推動(dòng)力,利用反滲透膜只能透過水而不能透過溶質(zhì)的選擇透過性,從某一含有各種無機(jī)物、有機(jī)物和微生物的水體中,提取純水的物質(zhì)分離過程。1960年Loeb和Sourirajan,根據(jù)上述原理制備了世界上第一張高脫鹽率、高通量的不對(duì)稱膜醋酸纖維素(CA)反滲透膜。70年代初美國杜邦(Dupont)公司開發(fā)成功了芳族聚酰胺(PA)中空纖維反滲透膜;80年代初聚酰胺復(fù)合膜及卷式元件研究成功,80年代末,高脫鹽率復(fù)合膜及卷式元件投入生產(chǎn);90年代中,超低壓高脫鹽度聚酰胺復(fù)合膜及元件投放市場(chǎng)。我國反滲透膜技術(shù)的研究開發(fā),始

7、于1965年,1967-1969年的“全國海水淡化會(huì)戰(zhàn)”為CA不對(duì)稱反滲透膜的開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ),1982年我國第一個(gè)CA卷式膜元件研究成功,1983年CTA中空纖維組件研制成功;1984年大型8"卷式組件研制成功;1985年8"大型中空纖維組件研制成功。這些組件成功地應(yīng)用于18M8-cm超純水,高壓鍋爐補(bǔ)給水,無菌無熱源水和食用純凈水??的制造。并產(chǎn)生了重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,近三年來,由于國外卷式PA復(fù)合膜的大量進(jìn)入中國市場(chǎng),對(duì)國產(chǎn)CA卷式膜的沖擊很大,目前國產(chǎn)CA卷式膜已停產(chǎn),而國產(chǎn)CTA低壓中空纖維膜組件,雖其脫鹽率低于進(jìn)

8、口PA復(fù)合膜,但其由于相對(duì)價(jià)格低,供貨充足,目前仍在生產(chǎn),以滿足市場(chǎng)的需求。在反滲透工藝研究和工程應(yīng)用方面,80年代末,國家“七·五”科技攻關(guān)期間,電子工業(yè)用18M8-cm大型工業(yè)化超純水系統(tǒng)、高壓鍋爐補(bǔ)給水用大型反滲透裝置,和海島苦咸水反滲透淡化