膜技术在水处理应用中改善及创新

2016-02-19 11:40

　　3、海水淡化中回收水资源

　　从海水淡化中回收水资源不再是一个遥不可及的梦想，来自GE的水工艺研究组在这项技术中已经取得了成功。GE的研发人员与PUB合作，对反向电渗析技术及驱动反向电渗析技术进行了研究。他们将污水循环工艺中含盐量较低的出水作为盐槽，以研究如何在现有的脱盐工艺中提高淡水的回收率。

　　反向电渗析工艺构成主要包括由交替平行放置的阴离子交换膜（AEM）和阳离子交换膜（CEM）、膜间隔板以及阴极板和阳极板组成，其配套设施包括泵、管路及各料液储槽等。相邻的两膜之间交替通入浓水与淡水，形成依次排布的浓水室和淡水室。

　　在浓度差的作用下，浓水中的阴阳离子分别透过相邻的阴阳离子交换膜移动到淡水侧，产生电位差，形成电池。在反电渗析过程中，离子因浓度梯度由浓室向淡室迁移，而水则由淡室自发地向浓室渗透。隔室中浓水中的氯离子和钠离子分别透过阴、阳离子交换膜向两侧的淡室移动。而如果要强化离子的迁移速度，就必须采用外加电源的方法，这种方法称为驱动反向电渗析技术。驱动反向电渗析技术相对于传统反向电渗析技术可以实现两倍的脱盐能力，而不需要设置额外预处理等环节，因而大大节省了投资费用。

　　在小试环节，研发人员搭建了一个由20组膜堆构成的反应器，对不同种类的阴阳离子交换膜以及不同的膜间距都进行了测试。经过测试，发现对这个反应起决定性作用的因素包括开路电压、膜堆电阻等，通过这些参数也可以计算出整个膜堆的最大功率密度。

　　研发人员说，“应用GE的离子交换膜可以达到较大的膜堆功率密度。同时，在驱动反向电渗析技术中，以实现同样的离子交换率为前提，所需的能耗会大大降低。”

　　在未来，研发人员将在2015年搭建一个中试试验厂，所有的实验条件都会模拟实际的进水和污堵工况。通过中试数据与小试试验结果的结合，可以为反向电渗析技术及驱动反向电渗析技术的最终工程应用提供有利的数据支持。

　　文章节选自《新加坡的水处理在创新中前行》第五章，由新加坡公用事业局（PUB）、新加坡国家水机构编制，江苏省（宜兴）环保产业技术研究院翻译整理完成。

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