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在海水淡化系统中引入纳滤(NF)技术是降低系统能耗的一个方向。然而,常规的纳滤-反渗透海水淡化(NF-SWRO)系统,由于第一级NF脱盐率不够高,往往导致其第二级RO的操作压力大和整体的能耗过高。为了得到降低系统的设备要求和能耗的方法,本文提出并探讨了高效纳滤-低压反渗透(HRNF-LPRO)的集成膜的新型海水淡化工艺,即第一级采用高脱盐的纳滤,第二级用适合苦咸水脱盐的低压反渗透。实验中选用NF90型纳滤膜和BW30型低压反渗透膜搭建小型实验装置,对HRNF-LPRO工艺进行了实验验证研究,并在实验的基础上,使用陶氏反渗透设计软件(ROSA)对HRNF-LPRO工艺进行模拟,以验证HRNF-LPRO工艺应用于大型海水淡化装置的可行性和能耗问题。在NF脱盐的实验研究中,膜的通量和截留性能,是受操作压力、给水浓度、给水温度等条件的影响。实验表明:操作压力升高,NF90膜通量升高,溶质截留率增加;给水浓度增加,膜通量大幅降低,溶解固体总量(TDS)和一价离子截留率也稳定下降,对二价离子截留率的影响很小或下降不多;给水温度增加,膜通量近似线性增加,TDS和一价离子截留率则稳定下降,对二价离子截留率的影响很小或降幅不大。在常温20°C、标准人工海水(34998ppm)给水和2.6MPa时,膜通量和TDS截留率分别可达到9.61L/m2·h和82.73%。LPRO的实验中,同样考察操作压力和给水浓度、温度对BW30膜通量和截留性能的影响,实验表明:压力升高,BW30的通量近似线性增加,给水浓度增加则通量稳定下降;压力增加,LPRO的截留率随之增加,给水浓度增加时,截留率下降,低压时降幅大,压力增加后降幅小。在小规模的实验中,采用HRNF和LPRO联用的两极系统,可脱除人工海水中99.84%的盐分而淡化海水。HRNF-LPRO工艺能显著降低第二级脱盐操作压力和产水能耗,即第二级脱盐压力从6.6MPa左右降至小于3.0 MPa,同时第一级操作压力相差不大。在没有使用变频器和能量回收涡轮等节能装置时能耗至少降低1k Wh/m3。在ROSA的模拟中,两级分别采用1280支NF和480支LPRO膜元件,选用常温和3.5%太平洋海水的典型给水条件,即20°C和34967.39ppm,模拟的最终产水TDS为231.17ppm,盐截留率99.34%,淡水产量为44.65 m3/h,总回收率44.65%,在没有使用变频技术和涡轮能量回收装置的条件下,综合产水能耗为4.527k Wh/m3。采用能量回收装置(90%回收),综合产水能耗可降至3.264 k Wh/m3,低于现有的NF-SWRO工艺在采用了节能技术的能耗,3.7-5.8 k Wh/m3。HRNF-LPRO除了海水淡化工艺有显著的节能优势外,其231.17ppm的产水TDS含量与NF-LPRO工艺差距不大,并且,与NF-SWRO工艺相比,都是采用的两级脱盐工艺,不会增加工艺的复杂性。因此,HRNF-LPRO是一种有发展前途的低能耗的海水淡化工艺。实验和模拟研究表明,HRNF-LPRO集成膜海水淡化工艺在降低设备要求和降低产水成本上有实际意义。