城市饮用水处理领域的科技发展作者杨华解读

1、城市饮用水处理领域的科技发展摘要： 饮用水安全保障是海洋经济发展和海岛居民生活水平提高的基本条件。海岛可利用的自然淡水资源常常十分有限 ,膜法苦咸水和海水淡化是解决海岛水资源问题的重要途径 针对海岛特殊的自然地理环境和使用要求,开发高效、经济、实用的海岛村镇饮用水膜处理技术与设备具有重要意义。本课题在对舟山海岛村镇饮用水水源水质充分调查基础上 , 针对季节性咸淡交替水源 水、苦咸水、海水这三种海岛典型咸水水质类型,分别建立咸水膜处理集成技术与设备示范基地。主要研究内容包括 :(1) 针对种类繁多的商品化膜产品 ,小试研究了四种纳滤和反渗透膜在不同盐度、操作压 力、回收率等条件下的脱盐率和产水量

2、,从水质、水量、能耗、成本等方面对纳滤和反渗透这两种主要脱盐技术进行了对比研究和理论分析,最终比选出高效经济的超低压反滲透为最佳苦咸水淡化技术 ,并得到了示范装置的验证。海水淡化选用耐高压的反渗透海水淡化膜。(2) 根据海岛山塘、 水库地理环境 ,为降低投资成本和改善设备进水水质 ,研究开发了水面 浮动式原水抽吸装置 ;每次设备停运时采用 PLC 控制反渗透膜自动冲洗新工艺 ,将传统的原 水冲洗方式改为反渗透产水正冲洗方式。试验表明,这两种方法均可有效地防止膜污染 ,延长反渗透膜的清洗周期和使用寿命 ,降低运行成本。此外 ,在小型海水淡化设备中使用了国产的 能量回收装置 ,使设备的国产化率进一

3、步提高。(3) 围绕产水水质、投资成本、运行成本、操作管理这四个影响海岛村镇饮用水处理设 备推广应用的关键问题 ,通过工艺设计、设备研制、现场运行、条件试验、局部工艺改进等 最终建立海岛村镇咸水淡化膜处理技术设备三套 :(1) 六横岛苦咸水淡化装置一套 ; (2)湖泥岛 咸水反渗透淡化 / 淡水超滤净化一体化装置一套 ;(3)台门镇近海小型海水淡化设备一套。这三套示范设备自动化程度高,运行稳定 ,且产水水质均达到生活饮用水卫生标准,吨水电耗和成本等其他指标均达到项目技术经济指标要求。关键词 :苦咸水 ;海水淡化 ;膜处理技术 ;纳滤 ; 反渗透 ;能量回收装置前言：客观自然条件决定了海岛资源性

4、缺水的现状,因此 ,这些常驻人口的海岛中 ,淡水资源成为海岛村镇发展及人民生活改善的一大制约。而随着海岛旅游业的发展,水的供求矛盾日益突出 ,成为了海岛经济社会发展的主要制约因素。我国农业用氮肥，效率不高，流失严重。农药用得多，也流失。那么就要污染土壤、地 下水、 地表水。 即便城镇污水、 工业废水全处理了，那么乡村的污染也要花费更多精力去治 理。水污染的来源主要包括以下几个方面。工业污染： 从最落后的化学作坊至最先进的化工企业， 什么污染都有， 大量有毒化学物 品进入自然界。城市生活污染： 城市人口激增， 有的迄今还没有建污水处理厂，有的虽然有处理厂，但 是管道不配套，无法运行，大量污水直接

5、排入河道。1、我国海岛淡水资源概述在我国浩瑜的海域中 ,面积在 500 平方米以上的海岛有 7372 个。常年有人居住的海岛 420多个 ,海岛人口己经超过 3000万。建设海岛、 开发海洋是我国 21世纪十分重要的战略任 务。我国众多的海岛盘据在广阔的海域中,不仅是国土的重要组成部分 ,还是我国东部沿海经济、社会发展的前沿阵地。 浙江省沿海岛岭众多 ,面积大于 500 平方米的岛屿总数为 3061 个, 是全国沿海岛呜数量最多的省份 ,岛岭总面积 1670平方千米。现有常住人口的岛屿210 个。海岛水资源一般均为单个海岛占有,共享性差 ,调水补水困难。岛岭面积大的水资源相对丰富 ,越是面积小

6、 ,偏远的海岛水资源越是紧张。 客观自然条件决定了海岛资源性缺水的现状 , 因此 ,这些常驻人口的海岛中 ,淡水资源成为海岛村镇发展及人民生活改善的一大制约。而随 着海岛旅游业的发展 ,水的供求矛盾日益突出 ,成为了海岛经济社会发展的主要制约因素。另一方面 , 海岛淡水资源短缺 ,水源保证率低的同时 ,饮水安全问题也越来越受到人们重 视。一方面是面临着海岛旅游、中转、冷藏等服务业的发展,海岛仅有的淡水资源面临着污染的威胁 ,另一方面 ,海岛水处理设备简陋、工艺落后、运行管理水平低,现有水处理工艺难以满足出水水质要求 ,因此 ,海岛淡水供水也面临着人们日益提高的饮用水水质需求与供水水质 难以达标

7、的主要矛盾。饮用水水质问题对海岛地区村镇居民的健康造成了不利影响,例如 ,据浙江省农村饮用水现状调查报告 （基准年为 2001年）,舟山群岛 67.5 万农村人口中 ,自来水农村 受益人口为 37.41 万人 （其中饮用合格自来水人口 33.83 万人 ,饮用欠安全自来水人口为 3.58 万人 ）,未喝上自来水人口为 30.09 万人（其中饮用水困难人口 19.34 万人 ）,即饮用水不安全人 口占到了舟山群岛农村人口的 49.9%。2、以舟山水资源概况为例 舟山是我国典型的海岛缺水地区 ,水资源的短缺巳成为舟山市全面建设和谐社会、实现可持续发展的最大障碍之一。1.1冬岛水资源总量岛4陆地 面

8、枳 km3降雨量水资源总贵万mJmm降雨惠量 万m5蕉发量mm万m1舟山本茁小干岛476.231345.764086759,736179279073.59127545772526118(马峙岛)3.04122037177023413761.821096.7678075246492131暮陀山岛11.B21J251330750S87443六攪岛93.661308.21225375&271015151挑花岛40.371161.54689757,530581631虾峙岛171173.5199S759,9129270314.511150166976011035662,22120526K76016999

9、舟山市水资源主要有地表水和地下水两部分，地面径流全靠大气降水补给，淡水资源贫乏因陆域分割，江流分散，有效资源量少。全市岛岭分散，无人岛岭多，降水季节集中，大量的雨水难以利用而白白流失。各岛呜之间降水不平衡，舟山本岛水资源较丰富，人均水资源拥有量706立方米，潘山等几个大岛次之，洒擒和其他小岛更少。降水的年间波动较大，历史上最高的达1680mm，最低的只有633 mm。各岛水资源总量如表1.1所示。舟山全市水库、河道、水井等水源多为三级水体，水质尚好，基本符合各种用途的水质要求。目前，平均水资源开发利用程度已超过33%，从资源特征、开发条件看已属较高水平。全市现有的蓄水设施以小型工程居多，其中1

10、0万立方米以上水库199座，山塘1239座，坑道井、屋顶接水等3万多处，并通过新挖、整治、疏浚河道等措施，总蓄水容积已达1.33亿立方米，常年可供水量约1.5亿立方米。另外，棟洒县的洒礁岛、碟山岛已在利用海水淡化，曰产量分别为1200立方米和300立方米。但是仍然存在下面的几个问题：(1) 资源性缺水情况普遍存在；(2) 水质性缺水呈上升趋势；(3) 渔农村饮水困难，饮用水质量虽待改善。根据计算到2020年舟山中心城市日用水量将达10950吨。而这些只是中心城市的日用水量,还不包括其他非中心地区的用水量。预计到2020年舟山岛共计缺水 1.11亿立方米，这是一个相当大的缺口。目前，自来水在各乡

11、镇的普及率比以往大大提高，居民的生活水平也曰趋上升，抽水马桶、淋浴房的卫生设备用量增加，但由于水资源缺乏、浪费、导致自来水不能时时供应。有些小乡镇的老百姓也只能把这些设备当作装饰。同时，还有许多边远海岛村镇的居民根本没有自来水可用 ，家庭屋顶接水、坑道丼、水丼、山壤和水库等成为供水的主要 水源，但这些水源水不经过处理或经简单处理直接供给居民使用，长期饮用会危害居民的身体健康。目前,舟山的生活用水主要来源于：（1）通过海底管线的大陆引水；（2）部分海水淡化；家庭屋顶接水（图1.1）、坑道丼（图1.2 ）及各种山塘、水库（海岛村镇主要水源，如图1.3 ）。尽管如此，仍然不能满足生活及生产需要。所以

12、如何增加舟山海岛及边远村镇淡水水量补给和水质改善是急需解决的问题。U舟山海岛村锁屋顶接水系统图L2舟山海岛杆销坑道井取水系统图13舟山海岛村镇山塘、水库3、压力推动膜过程及其在水处理方面的应用膜分离过程根据推动力的不同，可以分为压力推动膜过程（如微滤、超滤、纳滤和反渗透卜 浓差推动膜过程（如气体分离、渗透汽化、透析等）、热推动膜过程（膜蒸傭）、电推动膜过程（电 渗析、电脱盆、膜电解等）等。而目前在水处理领域，应用最多的膜分离过程主要是压力推动 膜过程。3.1微滤（MF）和超滤（UF）技术3.1.1微滤技术概述微滤是与常规的粗滤十分相似的膜过程。微滤膜的孔径范围为0.0510卩m,主要适用于对悬

13、浮液和乳浓液进行截留。在工业上，微滤广泛用于将大于0.1卩m的粒子从液体中除去的场合，目前最主要的应用仍然是在各类（分析）实验室中釆用滤芯和单膜的各种死端过滤。就大规模工业应用来说，死端过滤将慢慢被错流过滤所替代。主要的工业应用之一是食品和制药工业中用于饮料和制药产 品的除菌和净化，这可在任何温度甚至在低温下操作。微滤也用于半导体工业中超纯水制备 过程中颗粒的去除。最新的应用领域是生物技术和生物医学领域。在生物技术领域中，微滤特别适用于细胞捕获以及膜反应器（包括生物转化与分离相）。在生物医学领域，应用于血浆除 去法中将血浆及其有价值的产物从血细胞中分离出来，具有很好的应用前景。就目前而言，微滤

14、主要的应用领域可概括如下：饮料和药剂的低温消毒；细胞捕获；果汁、葡萄酒和啤酒的净化半导体工业超纯水制备；以氧化物或氢氧化物胶体形式回收金属；废水处理；连续发酵；乳胶脱水。3.1.2微滤和超滤在饮用水处理方面的研究和应用在水处理过程中，徽滤净水工艺的主要优点是:（1）滤后水质好，能有效地去除水中的油度、颗粒物、胶体、细菌、病毒和微生物。通过其处理的产水油度通常小于0.5卩m,进水油度对滤后水油度的影响非常小 ;(2)出水水质稳定。 当进水水质出现意外波动时 ,能够保持对水中颗 粒物和细菌的去除能力 ,滤后水质不受影响 ;(3)处理装置的小型化和自动化。 同时 ,整个处理装 置可全部自动化运行 ,

15、非常易于操作人员的管理和维护 ;(4)用地少 ,微滤设备占地面积小。与常规工艺比较 ,UF 工艺具有以下优点 :(1)去油率高 ,出水水质稳定可靠。在油度、顿粒 物的去除方面 ,UF 比常规工艺的去除率更高 ,UF 工艺的出水油度穩定在 0.1NTU 以下,对颗粒 物的去除率可达 99.9%以上(2)能有效地去除病原微生物。(3)水厂占地面积小。 (4)相比于常规工艺 +深度处理工艺 , 超滤工艺节省制水成本。3.2反渗透(R0)技术反渗透技术在水处理方面的应用反渗透技术的迅速发展使得它在分离工业、 食品工业、 环境工程和纯水、 超纯水的制备 以及海水、苦咸水淡化中得到了广泛的应用由于反渗透分

16、离法具有很多优良性能,随着近年来膜和膜组件性能的提高 ,环保领域也逐步大量地用到了反渗透技术,如化工、石油工业、纺织工业、纸浆和造纸厂等废水的处理。3.2.1 电厂废水处理电厂循环冷却水系统消耗水量较大 ,可占到热电厂用水的 50%甚至更多 ,在纯火力发电厂 的用水可达到 80%左右 ,如果这些循环水直接排放 ,不仅会造成环境污染 ,也会造成能源浪费。 若可以合理回收这些循环排放水 ,处理后的水可以重新作为循环或锅炉补给水系统的新水源 这样既环保又节能。3.2.2重金属废水处理反渗透在 20 世纪 70 年代已用于处理电锻废水 ,在具体的工程应用中 ,反渗透法已被大规 模用于镀镍、锌、铬的漂洗

17、水以及混合重金属废水的处理,反渗透法还可用于处理镀银漂洗水。据报道 ,在处理铜氰电镀漂洗水时 ,反渗透技术已获的成功 ,截留率达到 99%以上。3.2.3对印染废水的处理纺织、染色和印染废水 ,水量大 ,色度较高 ,且成分十分复杂 ,废水中含有各种各样的染料、 助劍、油剂、酸碱、纤维杂质以及无机盐等,染料成分中存在许多确基和胺类化合物等,而这些重金属元素和有机物通常危害很大,如果直接排放的话 ,会对环境造成严重污染。由于存在分散染料 ,首先进行添加铭凝劍和调节pH 值的预处理 ,随后采用由二级组成的错流微滤设备处理印染废水 ,经微滤后 ,第一级苦咸水的脱除率可达96%,颜色脱除率为 90%以上

18、 ,总碳的脱除率为 87%,微滤后第二级的脱除率大于 98%,颜色脱除率可达 94%以上。因此,处理过的印染废水可与自来水相比。在压力为8.0MPa,温度为25 C的条件下，用中空纤维反渗透膜处理过的羊毛印染废水的色度、电导率（含量盆）等指标都有非常明显的降低。324海水淡化反渗透膜分离技术巳经被广泛地应用于海水淡化。近10年来的发展相当迅速。目前最大的反渗透海水淡化厂的产水规模巳经达到3.3 X 105 m3.d J。反渗透海水淡化技术具备很多优良的性能：如设备投资成本低、能量消耗少、建设周期短等。随着近年来反渗透技术的 飞速发展和泵效率的提高以及能量回收系统的改进，反渗透海水淡化消耗的单位

19、能量越来越低。20世纪70年代末海水反渗透淡化系统的单位能量消耗为20 kwl.m ；80年代中期，海水反渗透淡化系统的单位能耗为8.0 kwh.m 21世纪初，随着能量回收技术的出现，海水反渗透淡化系统的单位能耗已经降至2.0 kwh-m 。4、海水淡化在我国，随着人口的增长和社会的进步，更加剧了淡水资源的危机。摆在我们面前的一个迫在眉睫的问题是如何获得更多的淡水资源。海水淡化形成了蒸铺法和膜法两大主流技术， 已广泛应用于中东、美国、欧洲和亚洲的其他国家等。反渗透海水淡化从80年代中期后呈上升趋势，随着反渗透海水淡化膜和膜组件性能的不断提高以及工程技术的曰趋成熟，膜法海水淡化技术逐渐占领了市

20、场。据统计1985年至1998年间反渗透海水淡化的市场占有率达80%，淡化水日产量达4300万吨,解决了世界上1亿多人口所在地区的社会发展和生活用水问 题。我国的水资源虽然总量很大，但人均水资源占有量低，仅相当于世界人均占有量的1/4,是世界13个贫水国家之一。就目前来说，我国的海水淡化日产量约十万吨左右，解决了沿海和西部一些地区以及诸多岛与的工业和生活饮用水问题。近年来，随着工业的发展和社会的进步，人们对淡水的需求量也与曰倶增，仅根据沿海地区部分城市规划来预计，近十几年内，淡化水每年的需求量将达到10X 10 815 X 108立方米，海水淡化必将为解决国内沿海地区和西部地区水资源缺乏问题发

21、挥巨大的作用。4.1蒸馆法蒸饱法是海水淡化最主要的方法之一，也是最早釆用的一种海水淡化技术，是通过加热海 水使其蒸发，然后再冷凝蒸汽从而得到淡水的过程。与其他海水淡化方法相比，蒸傭法具有无法超越的优点：所采用的设备简单可靠；原水浓度对海水蒸傭的限制较小；改变料液浓度时，操 作条件改变较小 ,能耗变化也不大 ;蒸猶法得到的淡水水质较高 ;另一方面 ,蒸馆法直接利用热 能,消除了能量转换过程的损耗 ,所用热源种类较多 ,如低压蒸汽、溶炉废热、废可燃气体、温 泉热等廉价热能 , 该方法的经济效益较好。对整个工艺来说 ,蒸傭法蒸发过程是汽化海水从而得到淡水,该过程所需的热量主要用于提高海水的热绘 ,二

22、次蒸汽的高热培不能够有效的利用,因此在该过程中蒸发的热功效率很低。多效蒸发虽然利用了二次蒸汽的高热培,但效率依然不是很高 ,而压汽蒸馆恰恰可以克服该缺点 ,它的优点在于只靠压缩蒸汽所产生的热,不需要外界供给加热蒸汽便可以进行蒸发操作,同时由于换热器的存在 ,可充分回收冷凝水和浓缩液的热量,大大提高了热功效率 .4.2 膜分离法采用膜技术淡化海水已经研究了相当一段时间了,该技术主要包括 :反渗透 (R0) 、电滲析(electrodialysis desalination, ED ) 、纳滤 (NF) 和膜蒸馆 (membrane distillation, MD ) 等。目前 , 海 水淡化领

23、域己经出现了几十种海水淡化方法,反渗透淡化海水的动力和热量消耗明显小于冷冻、溶利萃取和多级闪蒸。(1) 反渗透海水淡化技术是一种对海水施加压力并迫使海水中的水透过反渗透膜,而水中的盆分被截留的过程。 反渗透适用于苦咸水脱硬度、 海水淡化、 大型或中小型规模的水处理 , 近 30 年来 ,反滲透成为海水淡化技术中发展最迅速的技术。我国于 2001 年 10 月在长岛建造了曰产千吨级反渗透海水淡化示范工程,该工程开创了我国反渗透淡化海水的新历程,建成投产后 ,其能耗可以达到国际一流水平。(2) 电渗析法是使水中的离子在外加直流电场的作用下穿过具有选择透过性的离子交换 膜,从而使海水中的水和盐离子分

24、离的过程。电渗析过程要求被分离物质带有电荷,对于不带电荷的物质没有脱除能力 ,如细菌、有机物、胶体和悬浮物等。(3) 纳滤膜具有纳米级的孔径 ,对高价无机盐离子和低分子量的有机物具有很强的去除能 力。通过纳滤膜可以有效的选择去除海水中存在的的甸、镁和硫酸根等易结括离子,因此使得它在海水淡化预处理中占有重要地位。 在 2003 年 LBWD 已开始对双级纳滤过程生产饮用 水应用进行研究 ,并证明了纳滤过程所消耗的能量相当低,同时也证明了在能量消耗不高的情况下 ,可以利用双级纳滤技术处理太平洋的海水制得饮用水。(4) 膜蒸馆技术是一种应用疏水微孔膜 ,以膜两侧的蒸汽压差为传递介质驱动力的膜分离 过

25、程。它主要具有以下几个特点 :所采用的膜的种类为微孔膜 ;膜不能够被所处理的液体润湿 ; 在膜孔内不会产生毛细管冷凝现象;只有蒸汽才可以通过膜孔传质;所用膜不能改变所处理液体中所有组分的气液平衡 ; 至少有一面的膜与被处理的液体接触;对于任何组分该膜过程的推动力是该组分在气相中的分压差。在诸多海水淡化方法中，多级闪蒸、多效蒸发、压汽蒸傭、电渗析和反渗透是较为成熟的方法，但仅有多级闪蒸、多效蒸发、反渗透适用于大型的海水淡化过程。2006年全球承办的海水淡化项目中 ，反渗透约占项目总量的 55%、多效蒸 发所占份额约为25%以上,而多级闪蒸己减少至 8%左右、电渗析约占 2%、其它混合方法占 10

26、%。反渗透与传统的蒸傭法相比，不发生相变，无需加热，工艺过程简便，能耗低，操作和控制容易，因此近几年发展迅速。5、咸水反渗透淡化/淡水超滤净化一体化设备根据湖泥岛后岙山塘水库的水质具体分析结果，即水库原水含盐量不是特别高，主要是微生物指标、感官性状和一般化学指标超标，如大肠杆菌数、菌落总数、浊度、色度、CODMn等。同时考虑到该水库离海水近 ，在水库处于枯水期时会因海水的渗入引起水库水含盐量的增加。此外在膜法水处理技术中 ，超滤可以有效地截留微生物、悬浮物、颗粒物、有机物等纳滤和反渗透能够有效地截留水中的盐分。综合考虑原水水质、处理效果、投资成本、运行成本,纳滤和反渗透的技术经济比选试验结果以

27、及六横岛苦咸水淡化设备的经验等，研制全自动高效处理的超滤/反渗透联用的咸水淡化/淡水净化设备。中试规模:50100m 3.d中试指标：制水成本：低于3.0元.m 电耗：低于2.0度.m 水质：达到生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006); 工艺：咸水淡化/淡水净化可切换。原水泵制多介质过滤潺_保要过滤霉二氧化氯发坐豪制超谴产水丄高压泵卜耳反滲透反瘩透产水出板亓亲丽制山谥水輛RO清洗装置混产水舱根据原水水质和中试要求，开发和设计以超滤和反渗透为主体的咸水淡化/淡水净化设备。该设备的工艺流程如图4.1所示。團4工艺流程在该套设备中，所选用的多介质过滤器和保安过滤器相同，且设计参数也基本相同，

28、选用 超滤及其反洗装置超滤膜同样釆用 2支立升公司的LH3-1060-V改性PVC内压式超滤膜，平均截留分子量 为80000道尔顿。采用全流过滤操作。超滤反洗装置确定为系统每运行60分钟对超滤膜用超滤出水进行30秒的反洗。反洗流量为超滤出水流量的 2倍,可通过手动或自动控制程序来执行。超滤反洗装置由1个反洗水箱,1台反洗泵,1个反洗电磁阀及相配套的仪表、管件组成。反洗水箱的水由部分超滤出水提供,设有液位控制器。 反渗透装置反渗透膜采用芳香族聚酰胺卷式复合膜,选择美国海德能公司的超低压大通量ESPA1-4040反渗透膜，该膜的最低理论脱盐率为99.0%。 反渗透清洗装置反渗透清洗装置的设计和六横

29、岛苦咸水淡化设备的反渗透清洗装置相同。6、小型海水淡化设备6.1设备的工艺流程 辱垢弹海水f 眾水泵f 超滤诜置fR阿水箝旳袋式爵冰补奇压泵RO装供水审用户RO产水RO清洗装扇图411海水淡化装置工艺流程该工艺和六横苦咸水淡化一样，釆用比较流行的双膜法过滤，即用超滤作为反渗透的预处 理,使反渗透膜进水达到要求。 超滤及其反洗装置超滤膜选用一支海南立升的型号为LH3-1060-V改性PVC内压式超滤膜，由于近海海水的浊度很大（150 NTU或更大，因船只航行引起海水搅动所致 ）,所以该工艺中省去絮凝这一步 （因海水浊度变化较大，絮凝剂的投加量很难控制）,直接以超滤作为预处理，且超滤装置采用错 流

30、过滤，回收率视海水原水浊度而定，可手动调节，一般控制在70%80%左右。超滤反洗装置同样确定为系统每运行60分钟对超滤膜用超滤出水进行30秒的反洗。反洗流量为超滤出水流量的2倍,可通过手动或自动控制程序来执行。超滤反洗装置由1个反洗水箱,1台反洗泵,1个反洗电磁阀及相配套的仪表、管件组成。反洗水箱的水由部分超滤出水提供，设有液位控制器。设计与之前苦咸水淡化相同。 反渗透装置及其清洗装置反渗透膜同样釆用芳香族聚酰胺膜，选择美国海德能公司的型号为SWC14040海水淡化膜,该膜的最低理论脱盐率为99.5%,它的一些性能参数如表4.4。反渗透膜釆用8支膜安装于4支膜壳中，一级一段排列，四支膜壳的排列

31、如图 4.13所示。四支膜壳两两串联后再进行并联 最终的产水汇聚在一起进入产水箱，浓水汇聚在一起后通过能量交换装置，以压力交换的方式 将其所含有的能量转给部分反渗透的进水。 能量回收装置在该套反渗透海水淡化设备中 ，突出的特点是将能量回收装置添加到设备当中，这一设计通过压力交换回收了反渗透浓水侧的大部分能量降低了能耗，从而降低了制水成本。所釆用的能量回收装置的简单原理如图4.14所示。反渗透进水分两部分，一部分直接进入反渗透膜另一部分通过能量回收装置，通过压力交换的方式从反渗透浓水中收回其中的能量，然后再通过增压泵的提升作用进入反渗透膜。海水 混和水 IS水产水图4能量回收装置的曲肚原理图结论

32、：本课题在对舟山海岛村镇水源水质进行充分调研、实地考察以及现场检测的基础上终确定针对六横岛千丈塘平地水库水、湖泥岛后岙山塘水库水和台门镇近海海水各自的水质特点，分别在三个地方各研制膜技术水处理设备一套、示范基地一个，用于设备的研究、示范和应用。根据所处理水水质特点(六横岛平地水库苦咸水、湖泥岛后岙山塘水库咸水、台门镇近 海海水)，围绕产水水质、投资成本、运行成本、操作管理(全自动、少耗材)四个影响海岛村镇饮用水处理设备推广应用的关键问题，本课题在对海岛饮用水水质和国内外咸水淡化技术的充分调研基础上，研究了纳滤和反渗透膜在不同盐度、操作压力、回收率等条件下的脱盐 率和产水量，从水质、水量、能耗、

33、成本等方面对纳滤和反渗透这两种主要脱盐技术进行了 对比研究和理论分析，最终选择截留率高、高效节能、稳定可靠超低压反渗透膜作为(苦)咸水 淡化的主要技术。通过设备的开发、研制以及现场试验后对工艺的改进等，最终在三个地方建立高效节能、 稳定可靠、自动化程度高、便于海岛居民自行管理的膜技术水处理设备各一套，用于研究与应用。(1) 六横岛苦咸水淡化设备：采用多介质过滤器 +超滤+超低压反滲透的工艺处理平地水库苦咸水，以多介质过滤器+超滤作为反渗透的预处理，反滲透作为苦咸水淡化的核心。超滤产水达到反滲透的进水要求 ，可保证反滲透膜稳定连续运行。该套设备产水量4m3 .h，电耗1.5度.m ，平均制水成本

34、 1.85元.m ；，制水成本低，且产水水质达到生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006 )的要求。(2) 湖泥岛咸水淡化设备：釆用多介质过滤器+超滤/超低压反渗透的工艺处理后岙山塘水库水，以多介质过滤器作为超滤的预处理，超滤和渗透作为咸水淡化的核心。超滤产水部分作 为最终产水，其余部分作为反渗透的进水，两者的比例可根据季节性变化的原水水质(含盐量、COD Mn等)进行调节，以使最终混合产水达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的要求。该套设备产水量5 m 3.h J电耗1.2 kwh. m ，左右(超滤和反渗透产水比1: 1 ),制水成本约1.9m二且产水达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的要求。(3) 台门镇小型海水淡化设备：采用超滤+反渗透的处理工艺，此外在设备中加入国产的能量回收装置，以压力交换的方式回收浓水中的能量，进一步降低了海水淡化的成本。该反渗透海水淡化设备产水量为 1 m 3 .h 左右，电耗4.0 kwh. m 左右，且产水达到生活饮用水卫生标 准(GB5749-2006)的要求。在近海居民饮用水缺乏时，可作为应急设备，及时为他们提供安全、 健康的生活用水和饮用水。除此之外 ,针对反滲透在海岛特殊的使用环境,进行了