集装箱式海水(shuǐ)淡化


海水(shuǐ)由于其含盐量非常高,而不能被(bèi)直接使用,主要采(cǎi)用两(liǎng)种方法淡化海水,即蒸馏(liú)法和反渗透法。
蒸馏法
蒸馏法主(zhǔ)要被用于特大型海水淡化处理(lǐ)上及热能丰富的地方。反渗透膜法适用面非常的广,且脱(tuō)盐率(lǜ)很高,因此(cǐ)被广泛使用。反渗透膜法首先是将海水提取上来,进行初步处理,降低海水浊度,防止细菌、藻(zǎo)类等微生物的生长,然后用特种高压泵增压,使海水进入反(fǎn)渗透膜,由于海(hǎi)水含盐量高,因此海水反渗透膜必须具有高脱盐率,耐腐蚀、耐高压、抗污染等特点,经过反渗透膜处理后的海水(shuǐ),其含盐(yán)量大大降低,TDS含量从(cóng)36000毫克/升降至200毫克/升左右。淡化后的水质甚(shèn)至优于自来水,这样就可供工业、商业、居民及船舶、舰(jiàn)艇使用。
反(fǎn)渗透法(fǎ)
海水含盐量(liàng)高、硬度高,对设备腐蚀性(xìng)大,而且水温季节性变化较(jiào)大 使得反渗透(tòu)海水淡化系统比常规的(de)苦咸水脱盐系统要复杂得多,工程投资和能耗也高得多。因此 通过精心的工艺设计,合(hé)理(lǐ)的(de)设备配置来降(jiàng)低工程投资和能耗,从而(ér)降低单位制水成本,并确保(bǎo)系(xì)统稳定运行就显得格外重要。

预处理
无论是海水淡化,还是苦(kǔ)咸水脱盐,给水(shuǐ)预处理是保证反渗透系(xì)统长期稳定运行的关键。在(zài)制定(dìng)海水预处理方案时应充分考虑到:海水中存在大量(liàng)微(wēi)生物、细菌和藻类。海水中细菌、藻类的繁殖和微生物(wù)的生(shēng)长不(bú)仅会给取水设施带来许多(duō)麻烦,而且会直接影响海(hǎi)水(shuǐ)淡化设备及工艺管道的正常运(yùn)转。周期性涨潮、退(tuì)潮,海水中夹带(dài)大量泥沙,浊度变化较大,易造成海(hǎi)水预处理系统运转不稳定。海水具有较大腐蚀性,对系统中所采用的设备(bèi)、阀门、管道件的材质要作一定(dìng)筛选,耐腐性能要好。
杀菌灭藻
国外海水淡化工程多采用投加液氯(lǜ)、NaClO和CuSO4等化学试剂来杀菌灭(miè)藻。考(kǎo)虑到交通等多方面的因素,投加化学试剂杀(shā)菌灭藻有一定难度,在本工程设(shè)备研制(zhì)过程中专门采用(yòng)海水次氯酸钠发生器。海水取水泵后分出一小股带压海水,进入次(cì)氯酸钠发生器,在直流电场作用下产生NaClO,靠位差直接注入海滩沉井,以杀灭海水中的细菌、藻类和微生(shēng)物。
由于海水硬度高 海水直接电解产生N aC lO必须克服发(fā)生电(diàn)极结垢问题(tí)。在(zài)研制过程中 ,借鉴了电渗析频(pín)繁倒极 (EDR )技(jì)术,即每隔 5~ 10m in倒换一(yī)次电极极性,有效地解决了次氯酸钠发生(shēng)器结垢沉淀问题(tí)。
混凝过滤
混凝过滤旨在去除海水中胶体、悬浮杂质,降低浊度。在反渗(shèn)透膜分离工程中通(tōng)常(cháng)用污染指数 (FI)来计量,要求进入反渗透设备的给水的FI值<4。由于海水比重较大,pH值较高,且水温季节性变化(huà)大,系统选用FeCl3作为混凝剂,其具有不受温(wēn)度影响,矾花大(dà)而结实,沉降速度快等优(yōu)点。
化学调节
为防止海水淡化过程中因海水浓缩(suō)而产生难溶无机盐类,如CaCO3、CaSO4,在反(fǎn)渗透膜表面和系统管道件上结(jié)垢沉淀,海水(shuǐ)在进入反渗透脱盐系统前要添加防垢剂。
投加H2SO4调节海水pH值分解海水中(zhōng)的HCO-3,以防止CaCO3沉淀,是海水淡化中较常用和比较经济的方法。投加 (NaPO3)6(SHMP)是防止CaSO4沉淀的有效方法(fǎ),但(NaPO3)6在阻垢的同时产生的副(fù)产品磷酸盐会助长微生物、细菌和藻类的生(shēng)长,使用有一定的局限性。而从西方国家进口的专用高分子聚合物阻垢剂价格较高,会直接影响海水淡化工程的运转费用。本工程选用H2SO4作为(wéi)阻(zǔ)垢剂,控制反渗透系统给水的pH值在 6.8~7.0之间,同时控制海水淡化(huà)系统水回收率,以防止CaSO4沉淀(diàn)析出。
考虑到在反渗透(tòu)海水淡化系统中采用以芳香(xiāng)聚酰胺为膜材料的复合膜元件(jiàn) 其耐氧化性差要求进(jìn)水中余氯含量在0.1m g/L以下(xià)还(hái)原(yuán)剂(jì)脱,因此海水在进入膜系统前投加NaHSO3,控制海水进反渗透装(zhuāng)置前的(de)氧化还原电位(ORP),使进反渗透装置前的海水氧化还原电位(ORP)在(zài)280~320mV.NaHSO3投加量是(shì)海(hǎi)水中余氯量的3倍。
除异味
环岛海域的海水受周边环境影响较大,海水化学耗氧量(COD)在 1.7~2.5m g/L,尤其在夏、秋季节有时海水有较大(dà)的异臭异味。因此除添加NaClO进行氧化外,增设活性炭过滤器,选用具有较高机械强度(dù)的果型颗粒活性炭能(néng)有效地吸附有机物和异臭异(yì)味,提高反渗透产水水质,同时能减轻对反(fǎn)渗透膜面污染,延长膜使用寿命。
保安过滤
保安过滤采用316L滤器,5µm滤(lǜ)芯,过滤(lǜ)进高压泵前的海(hǎi)水,阻挡海水中直径大于5µm 颗(kē)粒杂质,确保高压泵(bèng),能量回收装置和反渗透膜元件安全,长期运行。
高压泵和能量回收装置
高压泵和(hé)能量回收装置是为(wéi)反渗透(tòu)海水淡化提供能量转换和节能(néng)的重要设备,按反渗透海水淡化所需的流量和压力选型,我们选用的单级离心泵,具有60m3/h流量,扬程640Psi;能(néng)量(liàng)回收(shōu)装置为HTC-300型,具有水(shuǐ)力透平结构,能利用反渗透排放浓(nóng)缩海水(shuǐ)的压力使反渗透进水压力(lì)提升30%,有效地降低能耗。

反渗透膜元件是反渗透海水淡化的核心部件,该元件具有大于99%较好的(de)耐压性和抗氧化耐污染性能。反渗透装置采(cǎi)用6个膜(mó)元件(jiàn)串联,6个压力母管并(bìng)联的一(yī)级(jí)一段组合结构(gòu),并配置低压自动冲洗排放(fàng)和淡化水低压自动(dòng)冲洗置换,不合(hé)格产水自动切(qiē)换排放装置。在该系统中还设置高、低(dī)压保护和高(gāo)压泵,清洗泵的联(lián)锁(suǒ)。

整个反渗透海水淡化控制系统设计采用国内外先(xiān)进的(de)计算机程序控制,由工控机操作站可编程控制器PLC组成一个分散采(cǎi)样控制(zhì),集中监视操作(zuò)的(de)控制系统。按工艺参数设置高低压保护开关,自动切换装置,电导、流量和压力出现异常时,能实现自动切换、自动联锁报警、停机,以保护高(gāo)压泵(bèng)和(hé)反渗透膜元件。
变频控(kòng)制高压泵的(de)起动和关停,实现高压泵的(de)软操作,节省能耗,防止由于水锤或反压(yā)造成高压泵和膜元(yuán)件(jiàn)损坏。程序设计在反渗(shèn)透装置(zhì)开机和(hé)停机(jī)前后,能实现低压自动(dòng)冲洗,特别(bié)在停运时,浓缩海(hǎi)水(shuǐ)的亚稳定状态会(huì)转化出现沉淀,污染膜面,低压淡化水自动冲洗能置换出浓缩海水,保护膜面不受污染,延长(zhǎng)膜(mó)的使用寿命。
对系统的温度、流量、水质、产量等相关参数能实现显示、储存、统计、制表和打印。监视操作中的动态工艺流程画面清晰直观,系统控制简化(huà)人工操作,确保系统能自动、安全、可靠地运行。











