发展方向 膜法海水淡化和废水回用技术与环境保护 陈欢林 (浙江大学材料与化工学院,杭州310027) 国际脱盐和环境学术会议① Desalination and the家组成的一个研讨会,对世界各地的典型海水淡化 Envionm enυ是由欧洲脱盐学会组织,国际水资源工程与环境问题紧密联系方面进行讨论,希望大力 协会,国际太阳能学会,美国水资源工作协会、水科开展脱盐新技术的宣传工作,说服政府部门进一步 学与技术协会协同举办。它是目前世界上规模较大,立项支持脱盐新技术,特别是膜科学技术。对未来海 最具权威性的脱盐与环境学术会议,2005年为首水淡化与水处理技术的发展和应用进行预测和展 届,今后每年举办1次,2006年将在土耳其举行。 1会议概述 会议期间还举办了由数十家国际知名水处理公 司的工业应用展览,其中包括 Energy R ecovery 本次由欧洲脱盐学会主办国际脱盐和环境学术ERD, Zenon Environm en tal, ge Infiastructrue,Ter 会议,得到世界上13家公司和单位的资助,于2005 mm om eccanica, asIRobicon等公司,分别展出了他们 年5月22~26日在意大利热那亚的Sana在水处理方面的最新研究成果。 M argherita Ligure举行。有来自全世界61个国家的 本次会议,中国国内学者共有论文5篇,其中浙 0多名代表参加会议,汇集了世界各地的水处理江大学、清华大学各1篇口头报告。我们在会上的报 科学研究者和工作者,包括近30名学生代表,欧洲告是“ The progress and prospect of seaw ater desa 脱盐学会主席 M arianne教授、著名L-S非对称反渗 lination”,有将近100名与会者听讲,会上还提问有 透膜发明人Leab,澳大利亚著名膜科学专家Tony关中国反渗透海水淡化工程的进展,南方地区今后 Fane教授等,以及多位著名的膜领域的学者。代表20年的水资源匮乏问题,会后反应强烈,不少专家 中国出席会议的专家有浙江大学陈欢林、清华大学学者表示,他们对中国的情况不清楚,通过我们的报 核能研究所田里高级工程师,以及侯少波博士,在会告,了解到不少信息。本次会议设有优秀论文奖,评 上发表分会报告2篇,墙报1篇 出优秀论文5篇,我国的论文没有获奖 会议共收到论文276篇,其中会议报告170篇 (被 Desalination杂志收录202篇,分4期出版);共 2从本次会议看反渗透脱盐技术及工程开 发现状 分预处理技术、多级闪蒸、电渗析、纳滤、海水反渗 透、环境影响因子、硼元素去除、浓缩液处理、合成与 在海水脱盐技术方面,这次会议显示了两个方面 杂化过程、膜生物反应器、废水处理、可再生能源、纺的特点:①会议上展出了相关能量回收装置方面的 织废水处理、材料与防腐、反渗透过程设计、膜研制新型器、部件,目前国外大多采用能量回收装置,以期 等16个专题;大会另专设墙报106篇。报告内容非降低反渗透的运行成本;②采用有关各种改进的反 常丰富,涵盖了海水脱盐、苦盐水淡化、饮用水生产 渗透膜元、器件,以提高装填密度,改善膜组件流体国 废水处理与回用等所有水处理技术与过程开发。在流道结构,提高传质效果。目前,采用膜法脱盐,反渗所 学 分会报告结束后还专门组织了由世界著名水处理专透(R0)、超滤(UF)、微滤(MF)以及纳滤技术(NF) 术 动 陈欢林:教授,博导。Tek:0571-87953802 E-mail: chenhle zu. edu.cn 国家973”资助项目(No2003CB615706 态 41 o1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
2006 年 第5 期 国 际 学 术 动 态 膜法海水淡化和废水回用技术与环境保护 陈欢林 ( 浙江大学材料与化工学院, 杭州 310027) 1 会议概述 2 从本次会议看反渗透脱盐技术及工程开 发现状 国际脱盐和环境学术会议 ( Desalination and the Environment) 是由欧洲脱盐学会组织, 国际水资源 协会, 国际太阳能学会, 美国水资源工作协会、水科 学与技术协会协同举办。它是目前世界上规模较大, 最具权威性的脱盐与环境学术会议, 2005 年为首 届, 今后每年举办 1 次, 2006 年将在土耳其举行。 本次由欧洲脱盐学会主办国际脱盐和环境学术 会议, 得到世界上 13 家公司和单位的资助, 于 2005 年 5 月 22 ～26 日 在 意 大 利 热 那 亚 的 Santa Margherita Ligure 举行。有来自全世界 61 个国家的 380 多名代表参加会议, 汇集了世界各地的水处理 科学研究者和工作者, 包括近 30 名学生代表, 欧洲 脱盐学会主席 Marianne 教授、著名 L- S 非对称反渗 透膜发明人 Leab, 澳大利亚著名膜科学专家 Tony Fane 教授等, 以及多位著名的膜领域的学者。代表 中国出席会议的专家有浙江大学陈欢林、清华大学 核能研究所田里高级工程师, 以及侯少波博士, 在会 上发表分会报告 2 篇, 墙报 1 篇。 会议共收到论文 276 篇, 其中会议报告 170 篇 ( 被 Desalination 杂志收录 202 篇, 分 4 期出版) ; 共 分预处理技术、多级闪蒸、电渗析、纳滤、海水反渗 透、环境影响因子、硼元素去除、浓缩液处理、合成与 杂化过程、膜生物反应器、废水处理、可再生能源、纺 织废水处理、材料与防腐、反渗透过程设计、膜研制 等 16 个专题; 大会另专设墙报 106 篇。报告内容非 常丰富, 涵盖了海水脱盐、苦盐水淡化、饮用水生产、 废水处理与回用等所有水处理技术与过程开发。在 分会报告结束后还专门组织了由世界著名水处理专 家组成的一个研讨会, 对世界各地的典型海水淡化 工程与环境问题紧密联系方面进行讨论, 希望大力 开展脱盐新技术的宣传工作, 说服政府部门进一步 立项支持脱盐新技术, 特别是膜科学技术。对未来海 水淡化与水处理技术的发展和应用进行预测和展 望。 会议期间还举办了由数十家国际知名水处理公 司 的 工 业 应 用 展 览 , 其 中 包 括 Energy Recovery ( ERl) , Zenon Environmental, GE Infrastructrue, Termomeccanica, ASI Robicon 等公司, 分别展出了他们 在水处理方面的最新研究成果。 本次会议, 中国国内学者共有论文 5 篇, 其中浙 江大学、清华大学各 1 篇口头报告。我们在会上的报 告 是 “The progress and prospect of seawater desalination”, 有将近 100 名与会者听讲, 会上还提问有 关中国反渗透海水淡化工程的进展, 南方地区今后 20 年的水资源匮乏问题, 会后反应强烈, 不少专家 学者表示, 他们对中国的情况不清楚, 通过我们的报 告, 了解到不少信息。本次会议设有优秀论文奖, 评 出优秀论文 5 篇, 我国的论文没有获奖。 在海水脱盐技术方面, 这次会议显示了两个方面 的特点: ①会议上展出了相关能量回收装置方面的 新型器、部件, 目前国外大多采用能量回收装置, 以 降低反渗透的运行成本; ②采用有关各种改进的反 渗透膜元、器件, 以提高装填密度, 改善膜组件流体 流道结构, 提高传质效果。目前, 采用膜法脱盐, 反渗 透(RO) 、超滤( UF) 、微滤( MF) 以及纳滤技术( NF) 陈欢林: 教授, 博导。 Tel: 0571- 87953802 E- mail: chenhl@zju.edu.cn 国家“ 973”资助项目( No2003CB615706) 发展方向 41
发展方向 技术已经被公认为是最基本的单元操作。2004年,理技术方面,英国在膜工业化设计等方面有很多成 全世界反渗透脱盐工厂的生产能力达到了1000万功经验。这些欧美发达国家在膜技术领域所取得的 m3/天,所需超滤和微滤膜高达数十万平方米,产水成就,与其政府有关部门对膜科学技术的基础探索 总量超过了采用多级闪蒸与多效蒸发的热处理方研究的大力支持、以及相关专业公司在开发方面的 巨额投入有关。同时巨额的投入也得到了非常丰厚 由此可见,膜分离技术在海水淡化和废水处理方的回报,目前有关水处理用复合膜与膜元件市场几 面作为一项新型技术,已经获得广泛的应用,并且有乎被这些发达国家的有关公司所垄断。 着非常广阔的开发和应用前景。 5我国海水脱盐技术发展的差距及建议 3从本次会议看未来海水淡化的发展前景 我国的膜技术研究起步较晚,但研究范围很广, 海水淡化本质上是一门多学科交叉的技术,其中涉及了几乎所有的膜领域。在过去的20年内,我们 优良的非对称膜是核心,膜元件与装置是实现海水的研究始终跟在欧美等发达国家的后面,没有自己 淡化与废水处理回用的关键 的特色,也缺乏深度。本次会议特别设立一个工业应 本次会议的特色在于将海水脱盐技术与改善环用展览,世界上许多知名的膜公司都纷纷展出自己 境联系起来,首先是解决水资源匮乏地区的饮用水的产品和成果,相比而言,中国的膜工业还不成熟 问题,扩大淡化工厂的规模,降低运行成本;其次是基本上没有国内膜技术公司参展 利用膜技术处理废水,以及废水回用和灌溉技术对 近年来,随着膜学科的不断发展,以及膜科学研 改善环境的作用。特别在能量回收装置、高压泵以及究者的不断努力,我国的膜分离技术也得到了长足 反渗透和纳滤膜及其膜元件等方面的开发具有很多的进展,某些基础研究方面已经接近国际先进水平 的创新性。会议评出“家用太阳能蒸发装置”等5篇如:海水脱盐反渗透膜、有机混合物的渗透汽化膜、 优秀报告 管式无机膜、氮氢气体分离膜等。总体来说,我国的 会议的每个专题目的明确并有特色,充分代表了膜技术仍处在发展阶段,特别是工业化应用方面与 当前海水淡化与水处理技术的发展水平,如传统的国外还有非常大的差距,大部分新型膜技术还需引 膜技术,超滤、微滤、反渗透等主要集中在过程和应进或进口核心组件 用的描述上。为了顺利实现膜法水处理技术的工业 为了提高我国膜法水处理技术的水平,缩短与发 化,膜过程设计是另一个研究热点,特别是水处理的达国家的差距,我们有以下体会与建议 集成过程设计也是本次会议的一个重点。随着人们 膜法海水脱盐和废水处理是一门综合性科学,包 环保意识的日益增强,对改善生存环境具有十分重括:复合膜材料及其膜的制备、水处理过程设计、膜 要的作用的膜技术淡化与废水处理,特别是废水处组件设计等方面,因此,需要实现多学科交叉,增强 理吸引了众多研究者的目光。因此,从本次会议来相关学科间的交流与合作 看,今后海水淡化技术发展的重点是在以下几个方膜材料是膜与膜组件的核心,高性能反渗透与纳 面:高性能膜材料的开发、高压泵、膜过程的能量回滤膜材料的合成、膜结构与性能分析及表征等基础 系收装置、膜集成与杂化过程研究 研究、以及成膜技术的研究等应进一步加强,加大投 第4国外反渗透技术发展的评价 入强度,以使我国的膜材料和成膜技术研究与我国 目前大规模需求相适应,水处理工程的处理效果达 通过本次会议,我们发现国外对于膜技术的发展到国际一流水平 国特别重视,从基础研究到应用开发都给予了非常大 加强膜的集成过程以及膜与其他工艺的集成过 际 的支持 程的开发,使膜技术的优越性得以充分体现,并真正 学 目前,美国、以色列等国在反渗透和纳滤复合膜成为实现工业化的便捷途径,应重视对脱盐膜过程 术的开发方面处于领先地位,在海水淡化与废水处理设计和优化,特别是加强膜研究单位与相关应用企 动膜过程开发方面,美国、德国、法国、英国等国走在世业的合作,联合进行过程开发,在这方面美国、日本 态界的前列,不少水处理过程已经工业化。法国在水处等国有许多行之有效的经验可借鉴 o1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
2006 年 第5 期 国 际 学 术 动 态 3 从本次会议看未来海水淡化的发展前景 4 国外反渗透技术发展的评价 5 我国海水脱盐技术发展的差距及建议 技术已经被公认为是最基本的单元操作。2004 年, 全世界反渗透脱盐工厂的生产能力达到了 1 000 万 m3)天, 所需超滤和微滤膜高达数十万平方米, 产水 总量超过了采用多级闪蒸与多效蒸发的热处理方 法。 由此可见, 膜分离技术在海水淡化和废水处理方 面作为一项新型技术, 已经获得广泛的应用, 并且有 着非常广阔的开发和应用前景。 海水淡化本质上是一门多学科交叉的技术, 其中 优良的非对称膜是核心, 膜元件与装置是实现海水 淡化与废水处理回用的关键。 本次会议的特色在于将海水脱盐技术与改善环 境联系起来, 首先是解决水资源匮乏地区的饮用水 问题, 扩大淡化工厂的规模, 降低运行成本; 其次是 利用膜技术处理废水, 以及废水回用和灌溉技术对 改善环境的作用。特别在能量回收装置、高压泵以及 反渗透和纳滤膜及其膜元件等方面的开发具有很多 的创新性。会议评出“家用太阳能蒸发装置”等 5 篇 优秀报告。 会议的每个专题目的明确并有特色, 充分代表了 当前海水淡化与水处理技术的发展水平, 如传统的 膜技术, 超滤、微滤、反渗透等主要集中在过程和应 用的描述上。为了顺利实现膜法水处理技术的工业 化, 膜过程设计是另一个研究热点, 特别是水处理的 集成过程设计也是本次会议的一个重点。随着人们 环保意识的日益增强, 对改善生存环境具有十分重 要的作用的膜技术淡化与废水处理, 特别是废水处 理吸引了众多研究者的目光。因此, 从本次会议来 看, 今后海水淡化技术发展的重点是在以下几个方 面: 高性能膜材料的开发、高压泵、膜过程的能量回 收装置、膜集成与杂化过程研究。 通过本次会议, 我们发现国外对于膜技术的发展 特别重视, 从基础研究到应用开发都给予了非常大 的支持。 目前, 美国、以色列等国在反渗透和纳滤复合膜 的开发方面处于领先地位, 在海水淡化与废水处理 膜过程开发方面, 美国、德国、法国、英国等国走在世 界的前列, 不少水处理过程已经工业化。法国在水处 理技术方面, 英国在膜工业化设计等方面有很多成 功经验。这些欧美发达国家在膜技术领域所取得的 成就, 与其政府有关部门对膜科学技术的基础探索 研究的大力支持、以及相关专业公司在开发方面的 巨额投入有关。同时巨额的投入也得到了非常丰厚 的回报, 目前有关水处理用复合膜与膜元件市场几 乎被这些发达国家的有关公司所垄断。 我国的膜技术研究起步较晚, 但研究范围很广, 涉及了几乎所有的膜领域。在过去的 20 年内, 我们 的研究始终跟在欧美等发达国家的后面, 没有自己 的特色, 也缺乏深度。本次会议特别设立一个工业应 用展览, 世界上许多知名的膜公司都纷纷展出自己 的产品和成果, 相比而言, 中国的膜工业还不成熟, 基本上没有国内膜技术公司参展。 近年来, 随着膜学科的不断发展, 以及膜科学研 究者的不断努力, 我国的膜分离技术也得到了长足 的进展, 某些基础研究方面已经接近国际先进水平, 如: 海水脱盐反渗透膜、有机混合物的渗透汽化膜、 管式无机膜、氮氢气体分离膜等。总体来说, 我国的 膜技术仍处在发展阶段, 特别是工业化应用方面与 国外还有非常大的差距, 大部分新型膜技术还需引 进或进口核心组件。 为了提高我国膜法水处理技术的水平, 缩短与发 达国家的差距, 我们有以下体会与建议: 膜法海水脱盐和废水处理是一门综合性科学, 包 括: 复合膜材料及其膜的制备、水处理过程设计、膜 组件设计等方面, 因此, 需要实现多学科交叉, 增强 相关学科间的交流与合作。 膜材料是膜与膜组件的核心, 高性能反渗透与纳 滤膜材料的合成、膜结构与性能分析及表征等基础 研究、以及成膜技术的研究等应进一步加强, 加大投 入强度, 以使我国的膜材料和成膜技术研究与我国 目前大规模需求相适应, 水处理工程的处理效果达 到国际一流水平。 加强膜的集成过程以及膜与其他工艺的集成过 程的开发, 使膜技术的优越性得以充分体现, 并真正 成为实现工业化的便捷途径, 应重视对脱盐膜过程 设计和优化, 特别是加强膜研究单位与相关应用企 业的合作, 联合进行过程开发, 在这方面美国、日本 等国有许多行之有效的经验可借鉴。 发展方向 42