苦咸水處理技術(shù)及除鐵

1、苦咸水處理技術(shù)及除鐵、除錳技術(shù)資料據(jù)21世紀(jì)中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究報(bào)告,到2010年,我國需水量7 300億m3,而可供的水量為6 2006 500 m3,缺水量約1 000億m3。缺水最嚴(yán)重的為東部沿海地區(qū)、西部苦咸水地區(qū)和內(nèi)陸大中型城市。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,預(yù)計(jì)2030年我國人口達(dá)到高峰時(shí),淡水資源緊缺的形勢將更加嚴(yán)峻。因此,研究開發(fā)利用非傳統(tǒng)水資源(海水、苦咸水、中水實(shí)用技術(shù),適度開發(fā)苦咸水已是當(dāng)務(wù)之急。黨中央、國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)同志對水資源問題極為重視,多次要求以水資源的可持續(xù)利用支持經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)綜合利用海水、微咸水等非傳統(tǒng)水資源的政策,發(fā)布了當(dāng)前國家鼓勵發(fā)展的節(jié)水技

2、術(shù)、設(shè)備(產(chǎn)品目錄(第一批,該目錄包括了海水、苦咸水利用設(shè)備在內(nèi)的6類產(chǎn)品,凡是開發(fā)、研制、生產(chǎn)和使用列入目錄的設(shè)備,將按有關(guān)規(guī)定給予稅收優(yōu)惠支持。我國計(jì)劃到2005年,新增海水及苦咸水利用量達(dá)到50億m3。苦咸水分布及危害在水體中,溶解性總固體含量1500mg/l或氯化物、硫酸鹽含量250mg/l稱為苦咸水。在我國,苦咸水主要分布在北方和東部沿海地區(qū),高鹽堿地區(qū)和海水倒灌地域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國2.27億水質(zhì)不安全人口中,約有3800 多萬人飲用苦咸水。內(nèi)蒙古自治區(qū)約有?萬人飲用苦咸水,“十二五”期間巴彥淖爾市尚有12. 萬人飲用苦咸水。在我國,苦咸水主要分布在北方部分地區(qū)和東部沿海地區(qū),且

3、部分地區(qū)儲量豐富。在北方干旱內(nèi)陸地區(qū),由于降水稀少,蒸發(fā)強(qiáng)烈,導(dǎo)致作為主要供水水源的地下水普遍含鹽量高;在沿海地區(qū),由于用水過量、時(shí)間久或地殼變動而導(dǎo)致水位低于海平面,海水滲透進(jìn)來,從而成為苦咸水?？嘞趟诟锌酀?很難直接飲用,其中的超標(biāo)鹽類和雜質(zhì)對人體危害很大,如果人們長期飲用這種高礦化度的苦咸水,會引起腹瀉、腹脹等消化系統(tǒng)疾病和皮膚過敏,還可能誘發(fā)腎結(jié)石及各類癌癥,嚴(yán)重影響生活質(zhì)量和身體健康。此外,苦咸水對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也存在很大危害:在工業(yè)生產(chǎn)方面,由于苦咸水中所含有的各類可溶性無機(jī)鹽的化學(xué)性質(zhì)都較活躍,那些以水為重要生產(chǎn)原料的化工工業(yè)、飲食工業(yè)、電子工業(yè)等的發(fā)展將受到嚴(yán)重限制;在農(nóng)業(yè)灌溉方

4、面,苦咸水會使土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)變壞,影響土壤的透氣性能、保水性能,同時(shí),長期灌溉苦咸水,會造成農(nóng)作物不能正常生長、甚至死亡?？嘞趟闹饕椒▽嘞趟M(jìn)行脫鹽以滿足生活用水或工業(yè)用水含鹽量要求的過程稱之為苦咸水淡化?？嘞趟姆椒ㄓ性S多種,包括蒸餾法、電滲析法、反滲透法以及納濾技術(shù)等。蒸餾法就是把苦咸水加熱使之沸騰蒸發(fā),再把蒸汽冷凝成淡水的過程。蒸餾法是最早采用的淡化方法。蒸餾法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、預(yù)處理要求低、水質(zhì)純度高;缺點(diǎn)是能耗高,設(shè)備較笨重,防腐要求高,熱交換器表面易結(jié)垢等。電滲析法是在直流電場的作用下,離子透過選擇性離子交換膜而遷移,使帶電離子從水溶液和其它不帶電組分中部分

5、分離出來的一種電化學(xué)分離過程。其優(yōu)點(diǎn)是藥劑耗量少,環(huán)境污染小,操作方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化。缺點(diǎn)是產(chǎn)水率低,水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,對有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、懸浮物等不帶電荷的物質(zhì)不具有去除能力,因而作為飲用水處理方法不甚理想。反滲透是利用反滲透膜選擇性的只能通過溶劑(通常是水而截留離子物質(zhì)的性質(zhì),以膜兩側(cè)靜壓差為推動力,克服溶劑的滲透壓,使溶劑通過反滲透膜而實(shí)現(xiàn)對物質(zhì)進(jìn)行分離的膜過程。其優(yōu)點(diǎn)是去除率高,處理過程無相變,操作簡單,自動化程度高等。缺點(diǎn)是濃水排放量大,能耗及制水成本較高,沒有保留人體必需的微量元素及礦物質(zhì)。這些缺點(diǎn)將制約著反滲透技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用。反滲透系統(tǒng)在苦咸水淡化應(yīng)用中還需解

6、決的問題:1、是濃縮氺利用問題,2、是能耗及技術(shù)成本問題。納濾(NF作為一項(xiàng)新興的膜分離技術(shù)正逐漸應(yīng)用于苦咸水淡化,它在最大程度地去除原水中有毒有害物質(zhì)的同時(shí),保留了適量對人體有益的微量元素和礦物質(zhì),因而在飲用水處理中較其它方法更加具有優(yōu)越性。納濾技術(shù)在飲用水處理中具有以下特點(diǎn):(1在最大程度地去除原水中有毒有害物質(zhì)的同時(shí)又保留了適量對人體有益的微量元素和礦物質(zhì)。對Na+、K+等的截留率僅為10%80%,而對Ca2+、Mg2+、SO42-等的截留率均在90%以上。對有機(jī)物、農(nóng)藥、環(huán)境荷爾蒙類物質(zhì)、砷和重金屬等有害物質(zhì)亦具有良好的去除效果;(2對不同價(jià)態(tài)離子的截留效果不同,對二價(jià)和高價(jià)離子的截留

7、率明顯高于單價(jià)離子。(3能有效脫除消毒副產(chǎn)物及其前體物,對三鹵甲烷(THMs、鹵乙酸(HAAs和可能的三氯乙醛氫氧化物(CH的平均截留率分別為97%、94%和86%;(4納濾膜比反滲透膜所要求的操作壓力要低,一般納濾膜的操作壓力為0.51.5MPa,而反滲透膜的操作壓力要比納濾膜高0.53.0MPa,此外,納濾的濃水排放較反滲透要少。反滲透常規(guī)預(yù)處理技術(shù)主要是消毒、凝聚、絮凝、過濾工藝,由于其占地較大,運(yùn)行維護(hù)較復(fù)雜,近年來,隨著膜技術(shù)的發(fā)展,已開發(fā)出膜法預(yù)處理,主要包括微濾(MF、超濾(UF、納濾(NF。納濾作為預(yù)處理,主要脫除苦咸水中的大部分的結(jié)垢離子和一部分NaCL。采用MFRO系統(tǒng),納

8、濾(NF作預(yù)處理,NF脫除部分硬度和TDS,既不用添加防垢劑,又提高RO的水回收率,降低了25%能耗,可降低造水成本30%,經(jīng)濟(jì)效益明顯。據(jù)資料介紹,目前各種淡化方法在能耗方面都無法與RO競爭。一般來說,RO為45( kWh/m3、ED為1416 (kWh/m3、MED為910( kWh/m3、MFS為1214( kWh/m3。反滲透和納濾技術(shù)在苦咸水淡化方面顯示出相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢,苦咸水淡化的其他技術(shù)最近,中科院長春應(yīng)化所與葫蘆島玉柴北方膜工業(yè)有限公司研制的“界面控制制備耐氯芳香聚酰亞胺反滲透復(fù)合膜的方法”獲得了國家發(fā)明專利。他們研制的膜其分離功能(脫鹽與透水性和氧化穩(wěn)定性(耐氯性5 00020

9、000 ppm(cl.h,均達(dá)到國際先進(jìn)水平。為我國創(chuàng)立擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的膜材料、膜工藝、膜過程研究,開發(fā)高效膜法海水、苦咸水淡化綜合技術(shù),規(guī)模制造耐氯反滲透膜打下了基礎(chǔ)。1997年寧夏農(nóng)科院科研人員和日本地膜專家合作完成了“太陽能蒸餾凈化集水技術(shù)”,通過塑料大棚利用太陽能將苦咸水蒸餾凈化為淡水。一個(gè)30 m2的塑料大棚夏秋兩季日均可凈化淡水75 kg。寧夏科技人員成功研究出一項(xiàng)利用太陽能把苦咸水淡化成純凈水的技術(shù),現(xiàn)已獲得國家專利。目前該項(xiàng)技術(shù)正在西海固苦咸水地區(qū)進(jìn)行推廣。利用太陽能的小型海水/苦咸水淡化裝置研究隨著世界人口的驟增,現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,一方面使淡水的需求量急劇增大;另一方面,

10、由于工業(yè)廢棄物的大量排放,使得大量河流、湖泊等原來潔凈的水體受到嚴(yán)重污染,致使原本就不多的淡水資源遭到破壞,從而進(jìn)一步加劇了人類淡水供求的矛盾,使世界上許多國家和地區(qū)都面臨著水資源危機(jī),如何解決人類的水資源短缺,是全世界目前急需解決的難題。近年來,利用無污染的太陽能進(jìn)行海水淡化,走可持續(xù)發(fā)展的道路,已成為世界各國關(guān)注的重點(diǎn)。在系統(tǒng)了解國內(nèi)外海水淡化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,掌握海水淡化過程中主要介質(zhì)的性質(zhì)及基本的傳熱傳質(zhì)理論的基礎(chǔ)上,本文提出了一種結(jié)合平板型太陽能空氣集熱器和熱管式真空集熱管,利用空氣增濕除濕原理的小型海水/苦咸水淡化方法。用熱管式真空集熱管組加熱蒸餾器內(nèi)的海水或苦咸水,采用微負(fù) 壓引入

11、的方法將平板型太陽能空氣集熱器加熱后的熱空氣引入到蒸 餾器內(nèi)的海水中,通過曝氣裝置使熱空氣以微氣泡的形式與海水或苦 咸水進(jìn)行換熱,實(shí)現(xiàn)空氣的增濕。然后對增濕后的空氣進(jìn)行水平圓管 外冷凝減濕,獲取淡水。制作了利用太陽能的小型海水/苦咸水淡化裝 置的樣機(jī),主要包括蒸餾器及支架、平板型太陽能空氣集熱器及支架、 熱管式真空集熱管組、冷凝器、風(fēng)機(jī)及連接管道等。裝置充分利用了 負(fù)壓汽化和正壓凝結(jié),人為設(shè)置擾動源,破壞邊界層,減小邊界層厚度 等方法,強(qiáng)化系統(tǒng)傳熱。并利用電吹風(fēng)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn),找到了影響系 統(tǒng)蒸發(fā)量的主要因素:熱空氣溫度、空氣流量、水溫和初始水量等。 對實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了運(yùn)行測試,平板型空氣集熱器

12、實(shí)際抽氣熱效率為 66%,蒸餾器開口悶曬熱效率為 27.4%,封閉運(yùn)行熱效率 65%,裝置蒸發(fā) 冷凝比為 50%。實(shí)驗(yàn)表明:熱管式真空集熱管對蒸餾器內(nèi)的海水具有 很好加熱性能,升溫速度較快;運(yùn)行測試過程中各個(gè)參數(shù)對太陽總輻射 強(qiáng)度有很好的跟隨性;蒸餾器內(nèi)部持續(xù)熱量供給對系統(tǒng)蒸發(fā)量的影響 重大。 除鐵、除錳技術(shù)；主要是錳砂濾料 活化沸石除鐵性能研究目前國外除鐵常用的方法有錳砂接觸 氧化法，地層處理法，離子交換法，凝法，混氯 或高錳酸鉀氧化法 等。中應(yīng)用最廣，其技術(shù)經(jīng) 然而 驗(yàn)比較成熟的方法是錳砂接觸氧化法 由于錳砂處理設(shè)備龐大，藝復(fù)雜， “熟化”時(shí)間長，連續(xù)運(yùn)行 周期短， 反沖洗強(qiáng)度 大， 材料

13、價(jià)格較貴等原因， 生產(chǎn)運(yùn)營部門帶 來諸多困難 給 。因此，尋找一種價(jià)格低廉， 除鐵性能優(yōu)良的新材 料，將具有廣闊的發(fā)展前景，活化沸石即是這樣一種新材料。 利用 活化沸石除鐵， 不僅為水處理部 提供了一種除鐵新材料和新方 法，且必將 而產(chǎn)生巨大的社會與經(jīng)濟(jì)效益。 夾津口恒昌覆合錳砂(又名復(fù)合錳砂是一種新型除鐵錳濾料， 全名為“可長期使用的人造鐵基錳砂”。 覆合錳砂是目前世界獨(dú)一無二 的最先進(jìn)的水處理除鐵錳新材料。 覆合錳砂濾料是采用國內(nèi)優(yōu) 質(zhì)錳砂礦、晶粒致密、機(jī)械強(qiáng)度大、化學(xué)活性強(qiáng)、不易破碎、不溶于 水的天然錳礦砂。經(jīng)水洗打磨除雜、破碎、干燥、磁選、篩分、除塵 等工藝加工成砂。再把加工好的錳砂按

14、一定的級配調(diào)合而成。它具有 水處理濾料最理想的級配比例，使它在單位體積內(nèi)有最大的比表面 積、最強(qiáng)的截污能力、最大的氧化催化作用和最小的反沖洗流失 率。 覆合錳砂濾料外觀黑褐色，近圓形，主要成份是二氧化錳， 采用錳砂濾料處理地下水，工藝簡單， 含量在 35%-45%之間。 操作方便， 工程造價(jià)低， 長效穩(wěn)定， 服務(wù)周期在 5 年以上， 易于管理， 不填加任何化學(xué)藥劑即可達(dá)到去除水中鐵、 砷等有害物質(zhì)的目的， 錳、 水質(zhì)完全達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，是非常好的地下水處理濾 料。 注： 覆合錳砂濾料常用規(guī)格有 0.4-0.6mm、 0.6-1.2mm、 1-2mm、 2-4mm、4-8mm、8-16mm、

15、16-32mm。特殊規(guī)格可根據(jù)用戶需求另行 加工。 覆合錳砂與傳統(tǒng)的天然錳砂相比較，具有極大的優(yōu)越性， 從技術(shù)上看，使在技術(shù)上不宜于使用天然錳砂的虹吸濾池，在使用覆 合錳砂后完全可以正常運(yùn)行；從經(jīng)濟(jì)價(jià)值看，使用覆合錳砂比天然錳 砂更加經(jīng)濟(jì)節(jié)約，既節(jié)約建設(shè)投資又節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。因此覆合錳砂是 傳統(tǒng)天然錳砂濾料最優(yōu)秀的換代產(chǎn)品。 覆合錳砂 I 型 主要 用于小型濾罐的除鐵錳處理，同比二氧化錳含量為 3538%，比之相 同含量的天然錳砂具有以下優(yōu)勢： 1、容重輕，使用量更少，節(jié) 約裝填費(fèi)用和反沖洗用水用電量。覆合錳砂 I 型的容重為 1.56，天然 錳砂的容重一般為 1.802.0. 2、機(jī)械強(qiáng)度高，不易破碎和磨損， 強(qiáng)度優(yōu)于一般天然錳砂 34 倍。國家天然錳砂規(guī)范要求磨損率和破碎 率之和不能大于 3%，覆合錳砂該兩項(xiàng)之和僅為 0.015%。 3、除 鐵錳效果穩(wěn)定，高效。同樣污染濃度的情況下，覆合錳砂比天然錳砂 要少裝填 2030 厘米，結(jié)合容重，覆合錳砂使用量要節(jié)約三分之 一。 4、更快的成熟期。 河南河北山東井水處理設(shè)備 CTM 系