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反渗透膜法海水淡化工艺的设计

设计总说明：目前，水资源危机已是一个世界性的难题，很多国家淡

水资源已经相当匮乏，我国人均水资源占有量处于世界较低水平，而且淡

水资源分布及其不均匀。而发展海水淡化技术是解决水资源短缺的重要途

径之一。特别是对于部分沿海地区。

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本设计结合原水水质，设计了淡水产量为1000m/d的反渗透海水淡化

工艺系统，本方案能确保出水水质符合后续设备的要求，又不需添加任何

化学试剂，与传统的预处理方法相比，不会增加新的污染物。反渗透海水

淡化技术由于设备投资省、能量消耗低、建造周期短等优点，近十年来发

展迅速，将成为海水淡化的主导技术。

关键词:反渗透；海水淡化；预处理；

1海水淡化的意义

3，其中96.5%为海水，其他分布在陆地，大气和生物体中，约为2.53%，

其中多储存于冰川、雪盖和750米深度以上的地下，而可取用的河、湖水

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及浅层地下水等仅占0.2%左右，这里还包括相当大一部份的苦咸水。据

统计，全国600多个中等以上的城市，不同程度缺水的就达400多个其中

110个城市严重缺水，主要分布在华北、西北和沿海地区，水已经成为这

些地区经济发展的瓶颈。2010年后，我国将进入严重缺水期，专家估计，

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2030年前中国的缺水量将达到1000亿m。因此，开发利用海水资源、进

行海水淡化就成为解决我国淡水紧缺的一条有效的战略途径。

2本设计的研究方案

本文针对渤海海湾当地的自然环境条件、系统的实际生产状况及反渗

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透海水淡化的国内外实例，设计了淡水产量为1000m/d的反渗透海水淡化

工艺系统，实现了整套系统的自动控制。具体情况如下:

（1）根据自然条件、系统的实际生产状况确定采用一级反渗透海水淡

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化装置，设计产水量为1000m/d；

（2）海水预处理方案时应充分考虑以下方面:

①原水水源类型及水质情况；

②合理选择预处理和过滤器类型，使预处理出水水质符合要求；

③阻垢剂的种类选择与剂量的确定；

④根据反渗透装置具体情况，确定是否调节给水pH值等。

从上述因素出发,确定了采用超滤作为反渗透的预处理，并根据反渗

透系统的制水量确定过滤器选型、滤料级配和过滤速度，根据过滤器的累

积流量确定其反洗周期和反洗流量。将超滤和反渗透装置相结合，改善了

预处理工艺，提高了系统的稳定性、减少维护、延长了膜的使用寿命。

（3）高压泵和能量回收装置的使用能将反渗透膜对排放浓水90％

-95％的能量回收，能有效地降低能耗。

3反渗透原理及系统组成

反渗透的基本原理

μm(10埃)的物质。各种溶液都具有渗透压力，其渗透压力与溶液的浓

度大致成正比。自然渗透是指水从低浓度溶液向高浓度溶液渗透，直到建

[2]

立起等于渗透压差的压力平衡为止，如下图3-1（。

图3-1反渗透原理示意图

反渗透是通过对高浓度溶液加压，使之大于膜两侧的渗透压力差Δπ，

这时水将优先从高浓度溶液中析出，并透过膜进入低浓度溶液。因此，反

渗透是溶剂(水)的渗透方向与自然渗透的方向相反，见上图3-1（c）。透过

反渗透膜的透过液(产品水)含盐量减少，而膜的另一侧加压进料液(浓缩盐

水)的含盐量随之增加，这就是反渗透膜法的脱盐过程。由于没有热和相的

变化，这一过程中的主要能量是用来对进料溶液的加压。

在实际工艺过程中，海水由高压泵输送至半透膜的一侧被加压。当进

料液中的纯水透过半透膜时，截留溶液(浓缩盐水)则变得越来越浓。同时，

允许部分进料水(浓缩盐水)不经过膜而被排放，如果没有这种排放，进料

溶液中溶解盐类的浓度就会逐渐增加，从而