反渗透设备在饮用水和电厂中的应用

时间:2013-07-12 作者:admin 点击:688次

 水是人类赖以生存的*基本的物质之一,人们主要喝自来水、矿泉水、纯净水。然而并不是所有的水都适合于人类饮用,很多地区人饮用的水源不符合国家饮用水标准。

自来水主要指城市自来水公司经过简单处理的地表水或地下水;矿泉水是指那些含有一定矿物质的水,可能是山涧泉水,也可能是地下水;纯净水主要是指经过除盐、净化、杀菌处理的瓶装或桶装饮用水。
由于城市工业发展的迅速,自来水受污染的事例比比皆是。长期以来,人们的饮用水主要是自来水,人们习惯于认为喝开水是*的,其实,水中的有害物质并不单单是细菌,开水只是简单地杀死了部分细菌,但水中的有害重金属盐类、有毒农药及工业污染物是不能通过煮沸的方法来去除的,人为污染对饮用水有着不可逆转的不良影响,对人类健康的危害是不言面喻的。
由于城市自来水的供应量大,对污染进行彻底净化是不可能的。而且,污染水的净化是一个艰难的过程,一般城市自来水公司所采用的净水过程是“混凝---澄清---过滤---加氯杀菌”模式,这一过程可以保持自来水的澄清,但是,水中溶解性污染物和天然有害杂质在这种简单处理过程中是无法完全被清除的,*有害的恰恰是那些肉眼看不到的溶解物。
首先,铅污染是被世界卫生组织视为环境污染中对人类健康的头号威胁,铅污染除了来源于工业废水外,还来源于含铅汽油和印刷品。含铅汽油燃烧后,其中的铅随汽车尾气进入空气,由雨水携带进入地表并渗入地下。据报道,铅污染在人体内逐渐累积,危害生殖能力、肾功能和神经系统,特别对儿童的危害更为严重。
其次,长期饮用经过氯气或漂白粉消毒剂消毒的自来水会对人体产生多方面的危害,这些化学品与水中有机杂质和细菌反应产生一种叫三氯甲烷的物质,该物质是已知的致癌物质之一。
再次,水中其它杂质也会对健康造成危害。源于工业废水的汞,会对神经系统和肾造成危害;源于地层的氟会使牙齿变黄,改变人体骨质强度;高硬度和高含盐量的水易造成结石症、心血管疾病、动脉硬化等病症;源于化工企业排放物、工业污染物及其分解物使很多有机物进入饮用水,这些污染是致癌的主要来源,对人类的危害都是相当严重的。
去除上述饮用水中有害物的方法有通常有蒸馏法、离子交换法和反渗透法。在这三种方法中,*彻底**的当属反渗透法。
反渗透技术的研究是60 年代美国率先开展的,逐步发展臻于完善,反渗透的原理是利用压力使水分子透过反渗透膜成为纯水,水中的杂质被反渗透膜截留成为浓水带出而完成过滤过程。反渗透装置的关键部件是反渗透膜,它是一种化学合成的高分子膜,这种膜允许水分子透过,而不允许盐分透过,它可以将水中97%—99%的盐类除去,利用反渗透技术可以有效地去除水中的溶解盐、胶体、细菌、病毒、和大部分有机物等杂质。由于所有有害杂质的体积都比水分子大,所以反渗透出水是纯净的水,其质量远远高于国家饮用水标准。而含有其它溶盐、细菌、杂质在内的浓水则被排出。
纯净水的矿物质含量很低,可以有效降低人体肾脏的工作压力,对结石病、心血管、高血压等症的缓解会有适当帮助。但是任何事物都存在两面性,目前,社会上对饮用纯净水存在争议,争议的焦点是长期饮用纯净水会不会导致人体矿物质缺乏。一种观点认为,由于人体存在一个盐量平衡,如果每天饮用没有盐分的纯净水(特别是嗜好饮茶者),而人体不断排出含盐水,造成人体盐分稀释,从而导致人体抵抗疾病的能力降低,特别是儿童处在生长发育阶段更应注意;另一种观点认为,人体主要是从食物中吸收与蛋白质结合在一起的矿物质,而从水中吸取无机矿物质的能力很低,人体中钙的主要来源是食物而不是饮水中的物质。目前两种观点仍在争论,未有定论。随着地球水资源的污染日益严重以及水资源的日益匮乏,相信发展并饮用纯净水是人类必然的趋势。
反渗透不仅应用于饮用水方面,在化工、冶金、电力、食品、医药等领域得到了广泛的运用,特别在电力行业正越来越多地得到运用,在电厂水处理方面的应用已经是非常成熟。
火力发电厂锅炉补给水的水质是根据锅炉蒸汽压力的不同而要求不同,高压以上的锅炉补给水需要进行较彻底地除盐处理,补给水电导率一般应不大于0.2μS/cm,火电厂主要运用如下几种除盐方法:
(1)离子交换法(IE)
(2)反渗透设备(RO)+离子交换法(IE)
(3)反渗透设备(RO)+电除盐(EDI)
目前普遍采用的除盐方法是离子交换法(IE)。离子交换法需要消耗大量的工业盐酸和烧碱,缺点是运行费用较高,酸碱废水排放又带来污染,优点是设备投资成本较低。
对于第二种RO+IE 系统除盐法,设备投资要比单独的IE 系统高,但因为进入IE 的水质经过RO 处理而大大改善,大大降低酸碱耗,运行成本明显低于单独的IE 系统。下面仅以RO+IE 为例说明反渗透在电厂的运用情况。离子树脂的交换周期直接与原水的含盐量有关,原水的含盐量越高,交换周期就越小,运行费用越高,假设一个火电厂锅炉补给水每小时需要60 吨,原水的含盐量为600mg/L,离子交换树脂的交换周期为6 天,该厂每年用于离子交换系统的酸碱费用和人工费用为300 万元,在离子交换设备前安装反渗透设备,将原水中的98%含盐量清除,这时进入离子交换树脂床的水含盐量仅为12mg/L,为此,该离子交换树脂床的交换周期将大大延长,电厂酸碱的消耗将低至原来1/50,同时节省了大量的人力,并减低了污染。反渗透设备运行和维修费用约为30 万元,每年可节省200 多万元。但是应该注意到反渗透处理对原水的预处理要求比较高,也就是说,反渗透系统要求的进水比较严格,如果运行中控制不当,将很快造成膜内结垢、堵塞、出水质量和数量均会下降。
反渗透技术已经成为一项成熟的技术越来越多地运用于饮用水的处理中,在发电厂的应用也因其节约资源、减少污染、易于自动控制被采用,电厂水处理应用反渗透净水设备已经成为世界范围内大趋势,特别是在沿海缺水地区进行海水淡化是应用反渗透膜技术的成功典范。在中国,据统计仅有40%的电厂采用了反渗透设备,大多数电厂还没有应用这一技术,引进反渗透技术并发扬光大是我们今后义不容辞的责任。
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