海水淡化專用水泵(bèng)
海水由於其含鹽量非常高,而不能被直接(jiē)使用(yòng),主要采用兩種方法淡化海水,即蒸餾法和反滲透(tòu)法。
蒸餾法
蒸餾法主要被用於特大(dà)型海水(shuǐ)淡(dàn)化處理(lǐ)上及熱能豐富的地方。反滲透膜法適用麵非(fēi)常的廣,且脫鹽率很高(gāo),因此被廣泛使用。反滲透(tòu)膜法首先是將海水提取上來(lái),進行初步處理(lǐ),降低海水濁度,防(fáng)止細菌、藻類等微生物的生長,然後用特(tè)種高壓泵增壓,使(shǐ)海水進入反(fǎn)滲透膜,由於海水(shuǐ)含(hán)鹽量高,因此海水反滲透膜(mó)必須具有高脫鹽率,耐腐蝕、耐高壓、抗汙染等特點,經過反滲(shèn)透膜處理後的海水,其含鹽量大(dà)大降低,TDS含量從36000毫克/升降至200毫克/升左右。淡(dàn)化後的水質甚至優於(yú)自來水,這樣就可供工業、商業、居(jū)民及船舶、艦艇使用。
反滲透法
海水含鹽量高、硬度高,對設備腐蝕性大,而且水溫季節性變化較大(dà) 使得反滲透(tòu)海水淡化係統比常(cháng)規(guī)的苦鹹水脫鹽係統要複雜(zá)得多,工程投資和能耗也高得多。因此 通過精心(xīn)的工藝設計,合理的設備配置來降低工程投資和能耗,從而降低單(dān)位製水成本,並確保係統穩定運行就顯得格外重要。
預處理
無論是海(hǎi)水淡化,還(hái)是苦鹹水脫鹽,給水預處理是保證反滲透係統長期(qī)穩定運行的關鍵。在製定海水預處理方案時應充分考慮到(dào):海水中存在大量微生物、細菌和(hé)藻(zǎo)類。海水中細菌(jun1)、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會(huì)給取水設施帶來許多麻煩,而且會直接影響(xiǎng)海水淡化設備及工藝(yì)管道的正常運轉。周期性漲潮、退(tuì)潮,海水中夾帶大量泥(ní)沙,濁度變化較大,易造成海水預處理係統運轉不穩定(dìng)。海水具有較大腐蝕性,對係統中所采用的設備、閥門、管道件的材質要作一定篩選,耐腐性能要好。
殺菌滅藻
國外海水淡化工(gōng)程多采用投加液氯、NaClO和CuSO4等化學試劑來殺菌滅(miè)藻。考慮到交通等多方麵的因素,投加化學試(shì)劑殺菌滅藻(zǎo)有一定難度,在本工程設備研製過程(chéng)中專門采用海(hǎi)水次氯酸(suān)鈉發生器(qì)。海水取水泵後分出(chū)一(yī)小股帶壓海水,進(jìn)入次氯酸鈉發生器(qì),在直流電場作用下(xià)產生NaClO,靠(kào)位差直接注(zhù)入海(hǎi)灘沉井,以殺滅海水中的細菌、藻類和微生物。
由於海水硬度高 海水直接電解產生N aC lO必須克服發生電極結(jié)垢問題。在研製過程中(zhōng) ,借鑒了電(diàn)滲析頻繁倒極 (EDR )技(jì)術,即(jí)每隔 5~ 10m in倒換一次(cì)電極極性,有效地解決了次氯酸鈉發生器結垢沉(chén)澱問題。
混凝過濾
混(hún)凝過濾旨在去除海水中膠(jiāo)體、懸浮雜質,降(jiàng)低濁度。在反滲(shèn)透膜分離(lí)工程中通常用汙染指數(shù) (FI)來計量,要(yào)求進(jìn)入反滲透設備的給水的FI值<4。由於海(hǎi)水比(bǐ)重較大,pH值較高,且水溫季節性(xìng)變化大,係統選用FeCl3作為混凝劑,其具有不受(shòu)溫(wēn)度影響,礬花大(dà)而結實,沉降(jiàng)速度快等優點。
化學調節
為防止海水淡(dàn)化(huà)過程中因海水濃縮而產(chǎn)生難溶無機鹽類,如CaCO3、CaSO4,在反滲透膜表麵(miàn)和係統管(guǎn)道(dào)件上結垢沉澱,海水(shuǐ)在進入反滲(shèn)透脫鹽係統前要添加防垢劑。
投加H2SO4調節海水pH值分解海水中的HCO-3,以防止CaCO3沉澱,是海水(shuǐ)淡化中較常用和比(bǐ)較經濟(jì)的方法。投加 (NaPO3)6(SHMP)是防止CaSO4沉(chén)澱(diàn)的有效方法,但(dàn)(NaPO3)6在(zài)阻垢的同時產生的副產品磷酸鹽會助長微生物(wù)、細菌和(hé)藻類的生長,使用有一定的局限性。而從西(xī)方國家進口的專用高分(fèn)子聚合物阻垢劑價格較高(gāo),會直接(jiē)影響海水淡化工程的(de)運轉費用。本工程選用(yòng)H2SO4作為(wéi)阻垢劑,控(kòng)製反滲透係統給(gěi)水的(de)pH值在 6.8~7.0之間,同時控製海水淡化係統水回收率,以防止CaSO4沉澱析(xī)出。
考(kǎo)慮到在反滲透海水淡化係統(tǒng)中采用(yòng)以芳香聚酰胺為膜材(cái)料的複合膜元件 其耐氧化(huà)性差要求進水中餘氯含(hán)量在0.1m g/L以下還原劑脫,因此海(hǎi)水在進入膜係統前投(tóu)加NaHSO3,控製海水進(jìn)反滲透裝置前的(de)氧化還原電位(ORP),使進反滲透裝置前的(de)海水氧化還原電位(ORP)在280~320mV.NaHSO3投加(jiā)量是海水中餘氯量的3倍。
除異味
環島海域的(de)海水(shuǐ)受周邊環境影(yǐng)響(xiǎng)較大,海水化學耗氧量(COD)在 1.7~2.5m g/L,尤(yóu)其在夏、秋季節有時海水有較大的異臭異味。因此除(chú)添加NaClO進行氧化外,增設活性炭過濾器,選用具有較高機械強度的果型顆粒活(huó)性炭能有效(xiào)地吸附有機物和異臭異味,提高反滲透產水水質,同(tóng)時(shí)能減輕對反滲透膜麵汙染,延長膜使用壽命。
保安過濾
保安過濾采用316L濾器,5µm濾芯,過濾進高壓泵前的海水,阻擋海水中直徑大於5µm 顆粒雜質,確保高壓泵,能量回收(shōu)裝置和反滲透膜元件安全,長(zhǎng)期運行。
高壓泵和能量回收裝置
高(gāo)壓泵和能量(liàng)回收裝置是為反滲透海水淡化提供能量(liàng)轉換和節能的重要設(shè)備,按反滲透(tòu)海水淡化所需的流量和壓力(lì)選型,我們選用的單級離心泵,具有(yǒu)60m3/h流量,揚程640Psi;能量回收裝置為HTC-300型(xíng),具有水力透平結構,能利用反滲透排放濃縮海水的壓力使反滲透進水壓力提升(shēng)30%,有效地降低能耗。
反滲(shèn)透膜元件是反滲透海水淡化的核心部件,該元件具有大於99%較好的耐壓性和(hé)抗氧化耐汙染(rǎn)性能。反滲透裝置采用6個膜元件串聯,6個壓(yā)力母管並聯的一(yī)級一段組合結構,並配置低(dī)壓(yā)自動衝洗排放(fàng)和淡化水低壓自動衝洗置換,不(bú)合格產水自動切換排放裝置。在該係(xì)統中還設置高、低壓(yā)保護和高壓泵,清洗泵的聯(lián)鎖(suǒ)。
整個反滲透(tòu)海水(shuǐ)淡(dàn)化控製係統設計采用國內外先進的計算(suàn)機程序(xù)控製,由工控機操作站可編程控製(zhì)器PLC組成一個分散采樣控製,集中監視操作的控製係統(tǒng)。按工藝參(cān)數(shù)設置高低(dī)壓保護開關,自動切換裝置,電導、流量和壓(yā)力(lì)出現異常時,能實現自動切換、自動聯鎖報警、停機,以保護高壓泵和反滲透膜元件。
變頻控製高壓泵的起動和關停,實現高壓(yā)泵的(de)軟操作,節省(shěng)能耗,防止由於水錘或(huò)反壓造成高壓泵和(hé)膜元件損壞。程序(xù)設計在反滲透裝置開機和停機前後,能(néng)實現低壓自動衝洗,特(tè)別在停運時,濃縮海水的亞穩定狀態會轉化出現沉澱,汙染膜麵,低壓(yā)淡化水自動(dòng)衝洗能置換出濃縮海水,保護膜麵不受汙染,延長(zhǎng)膜的使用壽命。
對係統的溫度、流量、水質、產量(liàng)等相關參數能(néng)實現顯示、儲存、統計、製表和打(dǎ)印。監視操(cāo)作中的動態(tài)工藝流程畫麵清晰(xī)直觀,係統控製(zhì)簡(jiǎn)化人工操作,確保係統(tǒng)能自動、安全、可靠地運行。