集成膜法海水软化试验及阻垢剂对纳滤过程的影响研究

作     者：宋金玲 

作者单位：中国海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏保卫

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：集成膜系统 海水软化 二级纳滤 纳滤-反渗透耦合 阻垢剂 

摘      要：由于淡水资源日益紧张、淡水资源短缺问题的加剧，海水淡化技术的重要性日益突显。集成膜法海水淡化技术凭借着自身的优势在海水淡化技术中占居着重要地位并逐渐发展成熟，现已被许多沿海城市广泛应用于生活和饮用水的淡化，并在海上油田石油开采中也有十分重要的应用。本文是基于海上油田采油配聚的课题背景下，利用胶州湾近海海域海水，通过集成膜法海水软化过程的研究，为进一步海水淡化及油田注水开发提供优质水源。 本文着重进行了基于纳滤软化的集成膜法海水软化的试验研究和纳滤过程阻垢剂的影响研究，主要包括：利用集成膜法小试和中试装置开展了操作压力、进水温度、浓水循环比等参数变化对膜性能的影响研究;二级纳滤海水淡化过程及应用探究;纳滤-反渗透耦合技术过程工艺研究;阻垢剂对纳滤过程的影响试验探究。 集成膜法海水软化小试试验研究表明，操作压力较进水温度、浓水循环比等参数对纳滤膜产水通量和水质影响显著。随着操作压力的升高，产水通量线性增加，而各离子的截留率也呈现一定的上升趋势，但是当操作压力升高到一定时，由于膜面浓差极化等原因，造成产水各离子截留率上升趋势变缓;当温度变化时，产水通量变化较大，产水水质随温度变化较小。随着浓水循环比的增加，回收率有所提高，但是产水水质下降，这是由于进水中混有一部分浓水，使得总进水水质变差，这也说明了实际应用过程中要综合考虑回收率和产水水质等各方面因素。 二级纳滤试验结果表明，当一级纳滤操作压力为2.0.2MPa，二级纳滤在较低的操作压力2.5MPa下能够达到500L·m·h的产水通量，极大地提高了产水能力。 纳滤-反渗透耦合技术综合了纳滤技术与反渗透技术的优势，纳滤膜过程在较高的操作压力3.0MPa下可为反渗透提供更优质的进水，从而使反渗透在较低的操作压力为3.0MPa下即能够获得优质的产水TDS为18mg·L。 二级纳滤及纳滤-反渗透耦合技术，使得海上平台可以充分利用海水来获取低TDS的生活及生产用水，解决了海上油田淡水资源短缺的问题。 随着回收率的提高，膜面污染逐渐严重，制约了集成膜法海水软化技术的应用。加入阻垢剂是降低纳滤过程污染的一个重要解决方案，本研究通过重点考察不同阻垢剂对纳滤膜过程的影响，探究适于纳滤过程的专用阻垢剂，并通过优化操作参数，保证纳滤过程长期稳定运行，延长膜的使用寿命，保障膜的优良性能，降低海水软化吨水成本。随着阻垢剂浓度的增加，产水水质逐渐变优，当纳滤过程操作压力为3.0MPa，进水温度为25℃，阻垢剂浓度为4mg·L时，产水通量达17.23L·m·h。通过有无阻垢剂的对比试验表明，在较适宜的阻垢剂添加量4mg·L时，可以延缓膜面的结垢形成，降低通量下降趋势。 本课题的研究，为面向海上油田的海水纳滤软化的实际工业化应用提供了必要的基础数据和可行性论证，具有很好的指导意义。