海水(shuǐ)淡(dàn)化現場
海水由(yóu)於其(qí)含鹽量非常(cháng)高,而(ér)不能被直接(jiē)使用,主要采用兩種(zhǒng)方法淡化海水,即蒸餾法和反滲透法。
蒸餾法
蒸(zhēng)餾法主(zhǔ)要被用於特大型海水淡(dàn)化處理上及熱能豐富(fù)的地方。反滲透膜法適用麵非常的廣,且脫鹽率很高,因此被廣泛使用。反滲透膜法(fǎ)首先是將海水提取上來,進行初步處理,降低海水濁度,防止細菌、藻類等微生物的生(shēng)長(zhǎng),然後用特(tè)種(zhǒng)高壓泵增壓(yā),使(shǐ)海水進入反滲透膜,由於海水含鹽量高,因此海水反(fǎn)滲透膜必須具有高脫鹽率,耐腐蝕、耐(nài)高壓、抗汙染等特點,經過反滲透膜處理後的海水,其含鹽量大大降低,TDS含量從36000毫(háo)克/升降至200毫克/升左右。淡化後的水質甚至優於自來水,這樣就可(kě)供(gòng)工業、商業、居民及船舶、艦艇使用。
反滲透法
海水含鹽量高、硬度高,對設(shè)備腐蝕性大,而(ér)且水溫季(jì)節性變化較大 使得反滲透海水淡化係統(tǒng)比常規的苦鹹水脫鹽係統(tǒng)要複雜得多,工程(chéng)投資和能耗也高得(dé)多。因此 通過(guò)精心的工藝設計,合理的設備配置來降低(dī)工程投資和能耗,從而降低單位(wèi)製水(shuǐ)成本,並確(què)保係統穩定運行就顯得格外重要。
預處理(lǐ)
無論是海水淡化(huà),還是苦鹹水脫鹽,給水預處理是(shì)保證反滲透(tòu)係統長期(qī)穩定運行的關鍵。在製定海水預(yù)處理(lǐ)方(fāng)案時(shí)應充分考慮到:海水中存在大量微生物、細菌和藻類。海水中細菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅(jǐn)會(huì)給取水(shuǐ)設施帶來許多麻煩,而且會直接影響海水淡化設備及工(gōng)藝管道的正(zhèng)常(cháng)運轉。周(zhōu)期(qī)性漲潮、退潮,海水中夾帶大量泥沙,濁(zhuó)度變化較(jiào)大,易造成海水預處理係統(tǒng)運轉不(bú)穩(wěn)定(dìng)。海水(shuǐ)具有較大腐蝕性,對係統中所采用(yòng)的設備、閥門、管(guǎn)道件的材質(zhì)要作一定篩選,耐腐性能要好。
殺菌滅藻
國外海(hǎi)水淡化工程多(duō)采用投加液氯、NaClO和(hé)CuSO4等化學試(shì)劑來殺菌滅藻。考(kǎo)慮到交通等多方麵的(de)因素,投加化學試劑殺菌滅藻有一定難度,在本工程設備研製過程中專門采用海水次氯酸鈉發生器。海水取水泵後分出一小股帶壓海水,進入次氯酸鈉發生器,在直流電場作用(yòng)下(xià)產生NaClO,靠位差直接注入(rù)海灘沉井,以殺滅海水中的細(xì)菌、藻類和微生物。
由於海水硬度高 海水(shuǐ)直接電(diàn)解(jiě)產生N aC lO必須克服發生電(diàn)極結垢問題。在研製過程中 ,借鑒了電(diàn)滲析頻繁倒極 (EDR )技術,即每隔(gé) 5~ 10m in倒換一次電極極性,有效地解(jiě)決了次(cì)氯酸鈉發生器(qì)結(jié)垢沉(chén)澱問題。
混凝過濾
混凝過(guò)濾旨在(zài)去除海水中膠體、懸浮雜質,降(jiàng)低濁度。在反滲透膜分離工程中通常用汙染指數(shù) (FI)來計量,要求(qiú)進入反滲透設備的(de)給水的FI值(zhí)<4。由於海水比重較大,pH值較高(gāo),且水溫季節性變化大,係統選用(yòng)FeCl3作為混凝劑(jì),其具有不受溫度影響,礬花大而結實,沉降速度快等(děng)優點。
化學調(diào)節
為防止海水淡化過程中因海水濃縮而產生難溶無機鹽類,如(rú)CaCO3、CaSO4,在反滲透膜表麵和係統管道件上結垢沉澱,海(hǎi)水在進入反(fǎn)滲透脫鹽係統前(qián)要添加防(fáng)垢劑。
投加H2SO4調節海水(shuǐ)pH值(zhí)分解(jiě)海水中的HCO-3,以防止CaCO3沉澱,是海水淡化中較常用和比較經濟的方法(fǎ)。投加 (NaPO3)6(SHMP)是防止CaSO4沉澱的有效方法,但(NaPO3)6在阻垢的同時產生的副產品磷酸鹽會助長微生物、細菌和(hé)藻類的生長,使用有一定的局限性。而從西方國家進口的專用高分子聚合物阻垢劑價格較高,會直接影響海水淡化工程(chéng)的運轉費用。本工程選(xuǎn)用H2SO4作為阻(zǔ)垢劑,控製反滲透係統給水的(de)pH值在 6.8~7.0之間,同時控(kòng)製(zhì)海水淡化係(xì)統水回收率,以(yǐ)防止CaSO4沉澱析出。
考慮到在反滲透海水淡化係統中采用以芳香聚酰胺為膜材料(liào)的複合(hé)膜元件 其耐氧化性差要求進水中(zhōng)餘氯(lǜ)含量在0.1m g/L以下還原劑脫,因此海(hǎi)水在進入膜係統前投加NaHSO3,控製海水進(jìn)反滲透(tòu)裝置前的氧化還原電位(wèi)(ORP),使進反滲(shèn)透裝置前的海水氧化還原電位(ORP)在280~320mV.NaHSO3投加量是海水中餘氯量(liàng)的3倍。
除異味
環島海域的海水受周邊(biān)環境影響較大,海水化學耗氧(yǎng)量(COD)在(zài) 1.7~2.5m g/L,尤其在夏、秋季節有時海水有較大的異臭異味。因此除添加NaClO進行氧化外,增設活性炭過濾(lǜ)器,選用具有(yǒu)較高機械強度的(de)果型顆粒活性炭(tàn)能有效地吸附有(yǒu)機物和異臭異(yì)味,提高反滲透產水水質,同時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(zhì),確保高壓泵,能量回收裝置和反滲(shèn)透膜元(yuán)件安全,長(zhǎng)期運行。
高壓泵和能量回收裝置
高壓泵和能量回收裝置是為反滲透海(hǎi)水淡化提供能量轉換和(hé)節能的重要設備,按反滲透海水淡化所需的流量和壓力選型,我們選用的單級(jí)離心泵,具有60m3/h流量,揚程640Psi;能量(liàng)回收裝置為(wéi)HTC-300型,具有水力透平結構,能利用(yòng)反滲透(tòu)排放濃縮海水的壓力(lì)使反(fǎn)滲透(tòu)進水壓力提升30%,有效地降低能耗。
反滲透膜元(yuán)件是反滲透海水淡化(huà)的核心部件,該元(yuán)件具有大於99%較好的(de)耐壓(yā)性和抗氧化(huà)耐汙染性能。反滲透裝置(zhì)采用6個膜元件串聯,6個壓力母管並聯的一級一段組合結構,並配置低壓自動衝洗排放和淡化水低壓自動衝洗置換,不合格產水自動切換排放裝置。在該係統(tǒng)中還設置高、低壓(yā)保護(hù)和高壓泵,清洗泵的聯(lián)鎖。
整個反滲透海水淡化控製係統(tǒng)設計采用國(guó)內外先進的計算機程序控製,由工控機操作站(zhàn)可編程控製器PLC組成(chéng)一個分散采樣控製,集(jí)中監視操(cāo)作的控製(zhì)係統。按工藝參數設置(zhì)高低壓保護開(kāi)關,自(zì)動切換裝(zhuāng)置,電導、流量(liàng)和壓(yā)力出現異常時,能實現自動(dòng)切換、自動聯鎖報警(jǐng)、停機,以保護(hù)高壓泵和反滲透膜元件。
變頻控製高壓泵的起動和關停,實現高壓泵的軟操作,節省能耗,防止由於水錘(chuí)或反壓造成高壓泵和膜元件損壞。程序設計在反滲透(tòu)裝置(zhì)開機和停機前後,能實現低壓自動衝洗,特(tè)別在停運時,濃(nóng)縮海(hǎi)水的亞穩定狀態會轉化出現沉澱,汙染膜麵,低壓淡化水自動衝洗能置換出濃縮海水,保護膜麵不受汙染,延長膜的使用壽命。
對係(xì)統的溫度、流量、水質、產量等相關參數能實現顯示、儲存、統計(jì)、製表和打印。監視操作中的動(dòng)態工藝流程畫麵清晰直觀,係統控製簡化人工操作,確保(bǎo)係統能自動、安全、可靠地運行。