海水淡化国内工程实例

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1、反渗透工程的系统设计基础与 RO海水淡化实例 反渗透工艺流程的设计依据 反渗透最终用途 ：产品水的具体用途，它 决定了为满足用户需要的水质和水量。对 饮用水，通常要求满足公共卫生标准或世 界卫生组织标准。然而产品的性能并不严 格的要超过所需值，因为高于所需的产水 量或产水水质将增加产品水的费用，产生 明显的负面影响 。 相关处理： 在 RO透过液使用前，通常需要对 其作些后处理。至少，需要脱气以去除为控制 结垢对进料水酸化而产生的 CO2和进行 pH调 节，以防止下游系统发生腐蚀。预处理即垢的 控制，方法有 pH值的调节、缓蚀剂软化、微 生物控制、氯化 /脱氯，对悬浮固体、胶体、 金属氧化物、

2、有机物等的去除。 出水后处理的要求取决于应用，需按具体情况 加以确定。对许多工业应用，后处理包括采用 树脂除盐和紫外线消毒。对城市应用要附加 pH调节、脱气及用氯消毒。 反渗透膜的选择： 膜性能可受与膜本身及 其构型无关的一些因素的影响，例如预处 理及系统的操作与维护，然而，需根据进 料水的水质及最终用途仔细考虑选择膜材 料及膜构型。对于不同公司膜的选择一般 根据经验，但对于国外公司的膜还是比较 放心的，根据手册选用。 膜 一、评价指标 1、 脱盐率和透盐率 2、产水量（水通量）常用 加仑每平方英尺每天（ GFD）表示。过高的渗透 流率将导致垂直于膜表面的水流速加快，加剧膜 污染。 3、 回收

3、率 单位面积上透水量大，脱盐率高； 机械强度好，多孔支撑层的压实作用小； 化学稳定性好，耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀； 结构均匀，使用寿命长，性能衰降慢； 制膜容易，价格便宜，原料充足 反渗透高压泵选择 ：高压泵提供膜生产所 需产水流量及水质的压力。常用泵的类型 是单级、高速离心泵；柱塞泵；多级离心 泵。通常单级离心泵效率最低，柱塞泵效 率最高。对于小系统采用高速离心泵，对 于大系统采用多级离心泵为佳。目前国产 的南方泵业比较 好的，丹麦格兰富泵是国 际流行的、要满足膜设计的压力和流量要 求。 3吨设备 设备流程 反渗透系统 主要包括系统泵、反渗透装置（反渗透 膜及膜壳、机架、电控箱）、冲洗 /清

4、洗装 置及中间水箱。 整体设备 反渗透的影响因素 反渗透膜的水通量和脱盐率是反渗透过程 中关键的运行参数，这两个参数将受到压 力、温度、回收率、给水含盐量、给水 PH 值因素的影响。 1、进水压力 进水压力本身并不会影响盐透过量，但是 进水压力升高使得驱动反渗透的净压力升 高，使得产水量加大，同时盐透过量几乎 不变，增加的产水量稀释了透过膜的盐 分，降低了透盐率，提高脱盐率。当进水 压力超过一定值时，由于过高的回收率， 加大了浓差极化，又会导致盐透过量增 加，抵消了增加的产水量，使得脱盐率不 再增加。 2.、进水温度 温度对反渗透的运行压力、脱盐率、压降影 响最为明显。温度上升，渗透性能增加，

5、在一定水通量下 要求的净推动力减少，因此实际运行压力降低。同时溶质 透过速率也随温度的升高而增加，盐透过量增加，直接表 现为产品水电导率升高。温度对反渗透各段的压降也有一 定的影响，温度升高，水的粘度降低，压降减少，对于 反渗透 膜的通道由于污堵而使湍流程度增强的装置，粘 度对压降的影响更为明显。 反渗透膜产水电导对进水水 温的变化十分敏感，随着水温的增加，水通量也线性的增 加，进水水温每升高 1 ，产水通量就增加 2.5 3.0 ；其原因在于透过膜的水分子粘度下降、扩散性能增 强。进水水温的升高同样会导致透盐率的增加和脱盐率的 下降，这主要是因为盐分透过膜的扩散速度会因温度的提 高而加快。

6、3、进水 pH值 各种膜组件都有一个允许的 pH值范围，进水 pH 值对产水量几乎没有影响；但是即使在允许范围 内， PH值 对脱盐率 也 有较大影响，一方面 pH 值对产品水的电导率也有一定的影响，这是因为 反渗透膜本身大都带有一些活性基团， pH值可以 影响膜表面的电场进而影响到离子的迁移， pH值 对进水中杂质的形态有直接影响，如对可离解的 有机物，其截留率随 pH值的降低而下降；另一方 面由于水中溶解的 CO2受 pH值影响较大， pH值低 时以气态 CO 2 形式存在，容易透过反渗透膜，所 以 pH低时脱盐率也较低，随 pH升高，气态 CO 2 转化为 HCO 3 和 CO 3 2

7、离子，脱盐率也逐渐 上升， pH在 7.5 8.5 之 间 时 ，脱盐率达到最 高。 4、 进水盐浓度 渗透压是水中所含盐分或有机物 浓度的函数，含盐量越高渗透压也增加，进水压 力不变的情况下，净压力将减小，产水量降低。 透盐率正比于反渗透膜正反两侧盐浓度差，进水 含盐量越高，浓度差也越大，透盐率上升，从而 导致脱盐率下降。对同一系统来说，给水含盐量 不同，其运行压力和产品水电导率也有差别，给 水含盐量每增加 l00ppm，进水压力需 增加 约 0 .007MPa，同时由于浓度的增加，产品水电导 率也相应的增加。 5、 悬浮物 水中的悬浮物就是指在水滤过 的同时，在过滤材料表面残留下的物质，

8、以粒子成分为主体。悬浮物含量高会导致 反渗透和纳滤系统很快发生严重堵塞，影 响系统的产水量和产水水质。 6、回收率 回收率对各段压降有很大的影响，在 进水总流量保持一定的条件下，回收率增加，由 于流经反渗透高压侧的浓水流量减少，总压降降 低，回收率减少，总压降增大，实际运行表明， 回收率即使变化很小，如 1%，也会使总压差产生 0.02MPa左右的变化。回收率对产品水电导率的 影响取决于盐透过量和产品水量，一般说来，系 统回收率增大，会增加浓水中的含盐量，并相应 增加产品水的电导率。 反渗透膜元件的指标离散特性 如果系统设计目标是脱盐率最高或是膜 通量比最小，通过技术指标差异膜元件组 的最佳排

9、列，可以使系统运行指标得到一 定程度的提高。而元件的随机排列将可能 使系统调试及运行指标恶化“膜元件之间 技术指标的差异越大，系统运行调试指标 可优化调整的潜力越大。 膜位置与净化关系 反渗透电控装置 反渗透水处理变频控制系统工作原 理 水处理控制系统中，水流量的调节是在整 个系统控制的一个主要内容，水量准确的 调节可以提高生产的效益和设备的安全 性。本系统中，水泵电机是输出环节，转 速由变频器控制，实现变流量控制。变频 器接受控制器的信号对水泵电机进行速度 控制，控制器综合流量设定参考值与现场 反馈的实际流量值信号后，经过 PID调节， 向变频器输出运转频率指令。 反渗透水处理变频控制系统集

10、成 反渗透水处理变频控制系统组成如下 图所示 ,系统控制核心选用西门子 S7- 400PLC，变频器选用 MM420涉及到的模块 有： SM321-1BL00， 32路 DI模块 (DC24V)； SM322-1BL00， 32路 DO模块 (DC24V)； SM331-1KF01， 8路 AI模块； SM332-5HF00， 8路 AO模块。工程师站与 PLC通讯选用通讯卡 CP5611。 反渗透系统常见形式 一级一段连续式 single- stage single-part 一级一段循环式 一级多段连续式 一级多段循环式 多级流程 一级一段连续式 这种方式要求膜的溶质截留率高，操作压 力大

11、，否则，水的回收率不高，在工业生 产中较少采用。 一级一段循环式 为了提高水的回收率 ， 将部分浓缩液返回进 料 ， 再次经过膜分离器分离 ， 这种流程由于进料 液溶质浓度提高 ， 所以透过的水质有所下降 。 一级多段连续式 如图 4-14所示，这种流程可以得到较高 的水回收率，较高浓度的浓缩液， 但流动 压力损失较大，有时需要高压泵。考虑到 各段的料液量依次减小，为了保证原料液 流经膜表面有足够大的速度，减少浓差极 化，多采用 4-14(b) 所示的一级多段连续式 的锥形排列。 一级多段连续式 在一级多段中可以达到更高的水回收率和浓缩 水浓度，这要求更高的高压泵，以保证后段膜的 工作压力。考

12、虑保证足够的给水量以减少后段膜 的极化现象。 多采用 4-14(b) 所示的一级多段连续 式的锥形排列。 图 4-14 一级多段连续式流程 一级多段循环式 这种流程能获得较高浓度的浓 缩液 ， 更适于以浓缩为目的分离过 程 。 一级多段循环式 当用反渗透作为浓缩过程时 ， 一次浓缩达不到要求时 ， 可以采用这种 多步式方式 ， 这种方式浓缩液体体积可减少而浓度提高 ， 产水量相应 加大 。 多级流程 多级流程亦有连续式与循环式之分， 这 一类流程既可提高水的回收率又可提高淡 化水的质量，而且可降低操作压力，降低 对膜的脱盐性能的要求， 在实际应用中有 较高的价值，但是该类流程增大了能量消 耗及

13、泵的设备投资。图 4-16 (a)(b)分别为 二级和多级反渗透流程。 3、两级一段法 当海水除盐率要求把 NaCl从 35000 mg/L降 至 500mg/L时，则要求除盐率高达 98.6 如一级达不到时，可分为两步进行。即第 一步先除去 NaCl 90，而第二步再从第一 步出水中去除 NaCl 89，即可达到要求。 如果膜的除盐率低，而水的渗透性又高 时，采用两步法比较经济，同时在低压低 浓度下运行时，可提高膜的使用寿命。 多级流程 4、 多级反渗透流程 在此流程中，将第一级浓缩液作为第二级 的供料液，而第二级浓缩液再作为下一级 的供料液，此时由于各级透过水都向体外 直接排出，所以随着级

14、数增加水的回收率 上升，浓缩液体体积减少浓度上升。为了 保证液体的一定流速，同时控制浓差极 化，膜组件数目应逐渐减少。 华能威海电厂海水淡化工程 2001 年 2 月 18 日投产了日产 2500吨 华能威海发电厂 -邵正波公开的数 据 基本流程 海水淡化系分为预处理系统、一级反渗透 系统、二级反渗透系统。 一级反渗透系统出水电导率平均在 350 s/ cm ,二级反渗透系统出水电导率平均在 5s/ cm ,为了达到锅炉用水的质量标准 ,还需对 二级反渗透出水经混床离子交换处理 ,达到 小于 0. 2 s/ cm 的水质标准。 工艺流程及出水指标 海水取水泵 加 NaClO 系统 加 PAC、

15、 PAM系统 多介质过滤器 活性碳过滤器 加亚硫酸氢钠、阻垢剂系统 5 微米过滤 器 一级高压泵 一级反渗透 一级淡化 水池 二级高压泵 二级反渗透 除炭器 二级淡化水池 淡水反冲洗泵 化学清洗系统 反渗透出水指标为 一级反渗透出水 :电导率在 230 380 s/ cm ,脱盐率 99. 3 % ,产水量 :2 52m3/ h , 回收率为 40 %。 二级反渗透出水 :电导率在 3. 5 8 s/ cm , 脱盐率 98 % ,产水量 :2 40m3/ h ,回收率 为 75 %。 海水取水系统 该系统配置 3 台耐海水腐蚀的取水泵 ,考虑 到海水温度随季节而变化和反渗透膜运行 的最佳温度

16、为 25 ,因此 3 台取水泵安装在 不同的取水口。 1 号取水泵水源来自一期机组循环水泵房。 2、 3 号取水泵水源分别来自 2、 3 号机组凝 汽器排水。 一级加药系统 包括电解海水制氯、聚合氯化铝 (PAC) 、聚丙烯 酰胺 (PAM) 三个加药系统。电解海水制氯是通过 电解天然海水 ,使海水中含有一定浓度的次氯酸钠 (药液 ) ,利用加药泵将药液加入取水泵出口母管 上 ,以消除预处理海水中的细菌、藻类等微生物。 加药量是通过调节电解电流来维持多介质过滤器 进水有效氯浓度为 1mg/ L 左右。 加 PAC、 PAM是为了将海水中的悬浮物、 胶体、颗粒凝聚长大 ,通过过滤除去。 PAC、

17、 PAM 加药量的控制是根据进水流量 自动调节加药泵频率的比例调节方式进 过滤系统 为了保证反渗透系统污染指数 (SDI) 小于等 于 4 ,系统设置 六台 (五用一备 ) 多介质过滤 器 (石英沙和无烟煤 ) 和 四台 (三用一备 ) 活性 炭过滤器。 污染指数 :也可称为淤泥密度指数 SDI。它主 要是检测水中胶体和悬浮物等微粒的多少 , 是测定在一定压力和标准间隔时间内 ,一定 体积的水样通过微孔过滤器 (0. 45m) 的阻 塞率。 多介质过滤器 进水总流量为 300 m3/ h ,它可以滤除经预处 理加药后所形成的矾花和原水带来的颗 粒。活性炭过滤器用以吸附双滤料过滤器 出水中的有机

18、物和余氯 ,同时进一步降低反 渗透系统进水的 SDI 值。多介质过滤器的反 洗设空气擦洗 ,可以提高反洗效果 ,擦洗气源 为罗茨风机提供。过滤器的反洗用水为多 介质过滤器产水经反洗水箱收集所得。 二级加药系统 二级加药的目的是保护反渗透膜 ,防止膜结 垢和受余氯的氧化。它包括加 NaHSO3 和 加阻垢剂。 (1) 加 NaHSO3 还原剂的目的是去除活性炭 过滤器出水的余氯 ,以防止其进入反渗透装 置内 ,氧化反渗透膜。 NaHSO3 的加药量控 制是根据进水量自动调节加药泵频率的比 例调节方式进行。加药泵采用一用一备的 方式运行。 二级加药系统 加阻垢剂的目的 是防止浓水中的杂质在膜 上结

19、垢 ,采用的阻垢剂是一种分散型隐蔽药 剂 ,它可以对堵塞膜微孔的铁胶体以及细小 的颗粒起到分散的作用。阻垢剂的加药控 制是根据进水流量自动调节加药泵频率的 比例调节方式进行。 一级反渗透系统 一级反渗透系统 系统由 2套反渗透装置组成 , 日产水量为 2500t 。 每套装置由一套反渗透膜组件、一台 5m 过滤器 和两台高压泵组成。 反渗透膜组件安装在 17个并联的压力容器内 ,每个 压力容器内装 6 根膜元件 ,反渗透膜元件采用 美国 陶氏 TFC8040 复合膜 。 5m 过滤器的出力为 130 m3/ h ,外壳采用不锈钢 316L ,内装 52 根长 40”的 5m 滤芯。它的作用是

20、防止颗粒进入高压泵和反渗透膜。 反渗透装置配置两台出力为 65m3/ h、扬程 为 6. 3MPa 的不锈钢增压及能量回收一体 泵 ,简称一级高压泵。 由于一级反渗透浓水的压力接近反渗透进 水的压力 ,因此将反渗透浓水通过 能量回收 系统回收能量 ,可以节约电能 ,它的回收率达 到 90 %左右 考虑到海水温度影响膜的透水率 ,水温每升 高 1 ,反渗透出水将增加 2. 5 3 %。 为了降低电耗 ,高压泵采用变频器控制 ,即用 变频器调节高压泵的运行频率 ,使反渗透的 运行压力适合其当时水温变化的要求 ,满足 正常的产水量。 反渗透清洗系统 在反渗透膜组件长期运行后 ,膜表面会受到 难以冲洗

21、的有机物和微量盐份结垢的污染 , 而造成膜组件性能的下降 ,所以必须用 化学 药品进行清洗 ,以恢复其正常的除盐能力。 二套反渗透装置设置一套共用清洗系统 ,此 系统由一台清洗箱 ,一台清洗泵、一台 5m 过滤器及一台流量计组成。 反渗透淡水冲洗系统 当反渗透系统停机时 ,因膜内部的水已经处 于浓缩状态 ,在静止状态下 ,容易造成膜组件 的污染 ,因此 还需要用淡水冲洗膜表面 ,以防 止污染物沉积在反渗透膜表面 ,影响膜的性 能。系统设置一台冲洗泵和配管 。 注意 :冲洗水进入反渗透装置的方向与运行 水流方向一致，不是反冲洗，与多介质过 滤器不同。 二级反渗透系统 二级反渗透系统按 2套设置

22、,日产水量 1920t 。每 套反渗透装置配置一台高压泵、一套反渗透膜组 件和一套控制仪表。高压泵出力为 54 m3/ h ,扬程 为 1. 4 MPa 。因其进水为一级反渗透的产品水 ,所 以选用高产水量的超低压膜元件 ,它具有产水量高 , 运行压力低的特点。 每套反渗透膜组件配置 7根压 力容器 ,内装 42 根美国陶氏 BW- 400 膜元件 ,采用 一级两段 (4 :3) 排列。系统还配置了除炭器 ,用以 除去二级产品水的 CO2 ,以利于后级水质处理。由 于进水采用一级产品水 ,而一级产品水的主要成分 是氯化钠 ,因此不设任何加药系统 。 反渗透的保护系统 一级反渗透系统设置一级高压

23、泵入口低压 保护开关 ,出口高压保护开关。其作用是为 保护高压泵和反渗透膜。 二级反渗透系统在二级高压泵出口设置一 个慢开电动门 ,当二级反渗透系统运行时 ,使 膜元件逐渐升至一定压力 ,减小膜冲击。 反渗透的自动控制和仪表 5 反渗透的自动控制和仪表 反渗透系统采用 PLC 自动控制的方式运行。其运 行和退出主要是控制高压泵的启动和停止来实现 的。而高压泵的启、停是通过淡化水池的水位变 化来决定的。系统的启动、停止和过滤器的反洗 都是在自动下进行的。 为了控制、监测反渗透系统 正常运行 ,还配置了一系列的在线测试仪表。它包 括 ORP 表、 pH 测量仪、电导率表、流量计、压力 表、取样装置

24、等。 一级反渗透海水淡化的运行情况 海水淡化投产半年后检测 ,设备运行情况正 常。一级反渗透的产水量、脱盐率和产水 质量都能达到设计要求。检查一级反渗透 进水压力与浓水出口压力的差值与刚投产 时一样 ,且出水流量和产品水质都满足设计 要求。可以肯定反渗透膜运行情况良好 ,膜 没有受到污染。 检测指标：多介质过滤器出水污染指数一 般为 2. 6 3. 8左右 ,由于海水的悬浮物和胶 体较多 ,预处理比较困难 ,通过调整预处理加 药试验 ,确定多介质过滤器周期制水量为 800t 及时反洗。 ,活性炭过滤器周期制水量为 5000t ,可以保 证每台过滤器失效后能及时更新或反洗。 海水温度 海水温度升

25、高 ,运行压力降低 ,海水温度降低 , 运行压力升高。海水温度在 12 28 时 ,运行 压力在 5. 5 5. 0MPa 内变化。一级海水淡 化反渗透膜最适宜的温度是 25 ,这时的运 行压力是 5.1MPa 。 海水温度对反渗透膜的透水量有很大影响 ,当 海水温度变化时 ,通过调节高压泵变频器的 频率 ,实现产水量为 52 吨 t/ h。变频器的输 出频率一般在 44 49Hz 范围内。 海水温度对产水电导率的影响 在控制一级产水量 52t/ h ,回收率为 40 %时 , 海水温度升高 ,运行压力降低 ,产品水电导率增 加 ;海水温度降低 ,运行压力升高 ,产品水电导 率减小。 海水温度

26、在 12 28 时 , 产水电 导率在 230 380s/ cm 变化 。 海水的腐蚀问题 由于海水对钢管的腐蚀性特别强 ,虽然一级 反渗透系统的 5m 过滤器出口到高压泵入 口管材采用 316L 不锈钢 ,但也出现多处因腐 蚀产生的漏点 ;一级反渗透装置的浓水出口 母管和浓水收集支管均采用 316L 不锈钢管 , 也出现几处泄漏点。为此我们将高压泵入 口管段改为 PVC 管材 ,将反渗透装置的漏点 进行了重新补焊 ,消除了漏点 二级反渗透运行情况 二级反渗透运行情况良好。运行压力为 1. 1 1. 4MPa ,二级产水量保持 40t/ h ,回收率 75 % ,产水电导率为 2. 8 7.

27、0us/ cm。 北疆电厂海水淡化 (一期 ) 工程 关键设备 : 澄清池、滤池、活性碳过滤器、超滤装 置、高压泵、能量回收设备、热控仪表、水处理 设备、计算机监测控制系统 投资总额 : 250 000万元 项目性质 : 拟建 进展阶段 : 工程设计 建设周期 : 2007年至 2010年 建设单位 : 天津国投津能发电有限公司 华能玉环电厂海水淡化工程设计 华能玉环电厂的淡水系统全部采用了世界 先进的“ 双膜法”海水淡化技术 , 工程投资 约 2 亿。 刘金生，庞胜林（ 华能浙江分公司，浙江 玉环，公开的数据） 华能玉环电厂海水淡化工程自 2003 年 3 月 开始采用“ 双膜法”方案。为了

28、充分验证 方案选择的可行性，该厂于 2004 年 4 月至 8 月在现场进行了超滤装置的中试运行。 1 系统设计 1.1设计参数 海水含盐量： 34000mg/L；水温： 15 32 ；水 量：总制水量 1440m3/h (34560m3/d），分为 6 套，单套出力 240m3/h。 1.2 系统流程 海水 混凝澄清 超滤 一级反渗透 二级反渗透 1.3 总平面布置 玉环海水淡化工程的总平面布置充分利用了循环水 系统的取排水系统的布置，紧靠防浪大堤一侧， 自取水、混凝澄清、超滤过滤、反渗透制水、浓 水排放，形成了完整流畅的布局 2 主要系统介绍 海水取水系统 华能玉环电厂海水淡化系统充分利用

29、了电 厂的循环水系统，以降低造价，同时可以 利用发电厂余热使循环排放水温升高 9 16 的有利条件，降低海水淡化工程的能 耗。海水取水口位于电厂海域 -15.6m等深 线附近的海域，排水口设置在 -5m 等深线 附近的海域。 循环水系统工艺流程为：取水口 自流引 水隧道 循环水泵 供水管道 凝汽器 排水管道 虹吸井 排水沟 排水工作井 排水管 排水口。 海水经过循环冷却之后，冬季工况有 16 左右 的温升，夏季工况有 9 左右的温升，因此，玉环电 厂的海水淡化系统采用了两路进水，一路取自循环 水泵出口（ 未经热交换的海水），一路取自虹井， 根据原海水的水温变化采用不同的进水方式，基本 保证水温

30、在 20 30 ，调整后维持 25 左右。 海水预处理系统 海水反渗透（ SWRO）给水预处理技术包括消 毒、凝聚 / 絮凝、澄清、过滤等传统水处理工艺及膜 法等新的水处理工艺，膜法预处理主要包括微滤 （ MF）、超滤（ UF）和纳滤（ NF）等。预处理 的目的：除去悬浮固体，降低浊度；控制微生物 的生长；抑制与控制微溶盐的沉积；进水温度和 pH 的调整；有机物的去除；金属氧化物和含硅化 合物沉淀控制 混凝澄清沉淀系统 为了降低海水中的含砂量以及海水中有机 物、胶体的含量，必须进行混凝沉淀处 理。混凝沉淀系统设有四座微涡折板式 1000 m3/h 的混凝澄清沉淀池，为钢筋混凝 土结构，设备内部

31、没有转动部件，可有效 地减少防腐成本。经混凝沉淀处理后海水 浊度 小于 5NTU，运行参数为：混合时间： 3s；絮 凝时间： 10min；沉淀池上升流速小 2.4mm/s。 。混凝沉淀处 理后水质见表 1。 2.2.2 过滤系统 该厂过滤系统采用了加拿大泽能 （ ZENON）公司浸入式 ZeeWeed1000 型 超滤膜系统，膜元件主要的技术参数为： 膜材料：聚偏乙烯（ PVDF）；膜通量： 50-100 L/m2h；运行压力： 0.007 0.08MPa；最大操作温度： 40 ； pH 范 围： 2 13；化学清洗间隔期： 60 90d。 2.3 高压泵 高压泵是 SWRO 系统的重要部件，

32、正确选 择高压泵性能对系统安全性影响很大，它 是运转部件，出现故障的概率高。对于大 型的海水淡化装置，一般采用的高压泵是 离心泵。常用离心泵的结构形式有水平中 开式和多级串式。两者相比在结构上应是 水平中开式占较大的优势，据称可以达到 6 年不开缸维修，缺点是其设备价格昂贵。 2.4 能量回收装置 由于 PX 系列的能量回收装置具有回收效率 高，噪音低等特点，逐渐受到用户的青睐。 由于设计中它仅有一个转动部件，没有机 械密封和表面磨损，因而维护工作量很 低。 2.5 海水淡化系统 海水经过超滤后，经海水提升泵进入保安 过滤器，然后进入一级海水淡化系统。一 级海水淡化系统共设 6 组，每组设有压

33、力容 器 58 个，每个压力容器内装有 7 支膜元 件，设计出力 240 m3/h （ 5760m3/d）。系 统总出力为 34560 m3/d。 玉环电厂海水淡化五个技术关键点 高效混凝沉淀系列净水技术 涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术”的基础上发 展而来的。其中涉及了水处理工程中预处理的混 合、絮凝反应、沉淀三大主要工艺，特点是上升 流 速比较快，占地面积比较少；没有类似机械搅拌 澄清池中的转动设备，也没有类似于水力加速澄 清池中的大量金属构件，这对于防止海水中突出 的腐蚀问题是一个比较好的解决方案。 超滤作为海水淡化预处理系统 为了验证超滤在工艺系统中设置的安全可 靠性，以及寻找最适合的工

34、艺参数，以最 大限度地优化系统的配置。该厂组织了有 六家公司参与的中试。试验结果表明高效 混凝澄清技术、超滤系统用于该海水淡化 工程是可行的。 超滤出水 SDI 试验结果显示，产水 SDI 总体上稳定在 2.5 左右， 从整体趋势来看，随着时间的推移，超滤产水 SDI 有略微上升的趋势，这可能是由于在试验过 程中超滤膜没有得到有效的维护，如化学清洗 等；进水消毒不彻底；进水混凝澄清效果不理想 等，造成了海水中的微粒、胶体、有机物和微生 物等和膜发生了物理化学反应，改变了膜的分离 能力。试验显示客观上虽然存在这种膜污染导致 的分离能力下降，但这种表现为 SDI 的上升的下 降趋势极为缓慢，并不明

35、显 值升高，超滤出水的 SDI 也高，反之亦然。 铁离子的影响：水中可溶解性的过渡金属 离子，如 Fe2+因氧化而形成沉淀使 SDI 升 高；氧化剂的影响：试验过程中发现，如 果加入次氯酸钠，超滤出水的 SDI 升高。 3.2.2 超滤出水浊度 乐清湾海水浊度一般在 100NTU 以上，但 是由于潮汐及天气的影响，浊度变化幅度 非常大，实测最高达到 2456NTU，经过混 凝澄清之后，一般在 15 20NTU，个别值 达到 50 NTU。从超滤产水来看，产水浊度 相对比较稳定，基本上在 0.10NTU 左右， 虽有个别值达到了 0.20NTU，但没有出现 大的波动，基本上控制在 0.15NTU

36、 以下。 超滤出水中的铁 超滤进水铁的浓度变化范围在 25.5 1451g/L，去除率在 80% 90%。 3.2.4 超滤出水中的硅 超滤进水的胶体硅含量变化范围在 1.081 10.74mg/L，出水的胶体硅含量是比较稳定 的，一般小于 2mg/L，去除率最低时只有 10%，最高达到 98%，大部分去除率在 70% 90%之间。 3.2.5 超滤出水中的 COD 玉环海水中 CODMn 不超过 10mg/L，经过 超滤之后，产水 CODMn 最高不超过 5.0mg/L，也就是说超滤对 CODMn 去除率 比较低。相对进水 CODMn 的波动，产水 CODMn 比较稳定，但还是呈现比较缓慢的

37、 上升趋势。 3.2.6 超滤出水细菌总数 超滤对细菌的去除率达到 100%。 3.3 系统回收率的确定 目前的海水淡化工程，回收率一般在 38% 50% 之间。决定回收率高低的因素主要有原海水水 质、预处理系统出水水质、膜的性能要求、运行 压力、综合投资和制水成本等。由于玉环项目采 用超滤作为反渗透的预处理， 原海水的含盐量通 常在 28000 32000mg/L 之间，而最低水温高于 15 ，因此在反渗透允许的设计条件下，回收率 越高，系统的经济性越好。按照回收率 40%， 45%， 50%，进行了技术经济比较（ 表 2）。经 分析比较，我们确定的回收率为 45%。 3.4 新材料的应用

38、海水淡化系统中另一个重要问题就是设备 及管道腐蚀，根据工艺流程中接触介质种 类及压力的不同，分别采用了双相不锈钢 2205、 2507 以及奥氏体不锈钢 254Mo，低 压系统大量的采用衬里、塑料及玻璃钢管 道。 3.5 浓水排放综合利用 海水淡化系统中浓水排放是全球业内要解 决的问题，由于发电厂循环水中一般采用 氧化性杀菌剂来抑制循环水系统中藻类、 贝类的生长，在海滨电厂大都设有电解海 水制氯系统，反渗透浓水相当于在原海水 的基础上浓缩了 1.6 倍，因此将一部分直接 用于电解海水制氯，可以简化制取次氯酸 钠系统设置，又可提高电解制氯系统的效 率。 4 制水成本分析 海水淡化的运行成本是大家

39、比较关注的问 题，也是评价系统方案可行性的重要依 据。根据玉环工程投标商的报价情况、性 能指标、使用保证寿命，综合考虑设备折 旧、人工、药品、检修维护等各方面的因 素，以上网电价为基础，吨水的制水成本 在 4 元左右。 华能玉环电厂海水淡化工程介绍 海水淡化系统采用双膜法 , 即超滤 +反渗透 工艺 ,设计制水能力 1 440m3/h, 这是目前国 内乃至亚洲地区最大的采用膜法技术的海 水淡化工程。 王洁如 ( 华东电力设计院 , 上海市 , 2008年） 华能玉环电厂位于浙江东南部 , 属于温带气 候 , 海水年平均温度 15 。根据电厂直流循 环的特点 , 循环冷却水取自原海水 , 经过凝

40、 汽器后的排水 实际温升可达 9 , 此时从排水虹吸井取水 基本满足了反渗透工艺对水温的要求。 按 1440 m3/h 淡水制水量计算 , 反渗透淡化 工程的原海水取用量为 4200 m3/h, ( 过滤装 置回收率以 90%计 , 第 1 级反渗透水回收率 以 45%计 , 第 2级反渗透水回收率以 85% 计 ) 。从虹吸井取来的原料海水进入反应沉 淀池进行净化处理 , 除去悬浮颗粒和部分胶 硅 , 反渗透预处理 反渗透装置的预处理是整套淡化系统的关键 ,可通 过传统工艺即多介质过滤器、活性炭过滤器组合 而成 , 也可通过近年来发展起来的微、超滤工艺， 传统工艺需设置庞大的介质过滤系统 ,

41、 按表 2 水量计算 , 需设置直径 3 200 mm、长度 12 000 mm 的各类卧式过滤器 38 台 , 设备台数多 , 操作检修工 作量庞大 , 且占地面积也巨大。 超 ( 微 ) 滤膜的性能比较 作为反渗透膜组件长期、安全、稳定运行的预处 理措施 , 超 ( 微 ) 滤膜的选择至关重要。目前国际上 较为常用的有 : 按进水流向分有外压膜、内压膜 ; 按膜组件布置方式分有立式膜、卧式膜 ; 按膜丝材 料分有聚偏氟乙烯 ( 简称 PVDF) 、聚醚砜 ( 简称 PES) 、聚砜等 ; 按运行方式分有错流、死端过滤 等。在项目实施初期 , 在设备系统招标文件发出 前 , 业主方组织了超

42、( 微 ) 滤膜的中型试验工作 , 在经过多级审查及系统招、评标后 , 华能玉环电厂海 水淡化系统最终选用了加拿大 ZENON( 泽能 ) 公司生 产的 ZeeWeed 1000 的浸没式超滤膜 , 与泽能公司生 产的其他膜块不同 , 该膜为新近研究出来 , 其性能介 于微滤和超滤之间 , 第 1 次用于海水系统。该膜对进 水要求较宽 , 无需进水保安过滤器 , 适应于各种水 质。其滤芯材料为 PVDF, 具有较强的韧性而不易断 丝 , 且化学性能稳定 , 在膜表面受到污染后可用次氯 酸钠、盐酸、柠檬酸等化学药剂交替清洗。同时该 膜浸没在被处理的原水中 , 对进水压力无任何要求 , 因此海水预

43、处理系统产水仅需依靠重力流的方式进 入膜池即可 , 海水淡化工艺 海水淡化系统主要设备规范 化学加药流程图 PX 型能量回收装置 一级淡化单元中采用了目前国际上先进的 PX 型能 量回收装置 , 将反渗透浓水排放的压力作为动力以 推动反渗透装置的进水。此时高压泵的设计流量 仅为反渗透膜组件进水流量的 45%, 而另 55%的流 量只需通过大流量、低扬程的增压泵来完成即 可。能量回收效率达 95%以上。经过能量回收之 后 排出的浓盐水排至浓水池 , 作为电解海水制取次氯 酸钠系统的原料水 , 由于这部分浓水是被浓缩了 1.82 倍的海水 , 提高了电解海水装置的效率。电解 成品次氯酸钠被进一步综

44、合利用 一级淡水箱出水通过高压泵直接进入第二 级反渗透膜堆 , 之间不设保安过滤器 , 只相 应设置管式过滤器以除去大颗粒杂质。该 单元为一级 2 段排列方式 , 配 6 芯装压力容 器 , 单元回收率 85%, 脱盐率 97%。产水直 接进入二级淡水箱 , 作为化学除盐系统预脱 盐水、生活用水以及部分制石膏用水。浓 水被收集后返回至超滤产水箱回用。 海水淡化系统运行实绩 华能玉环电厂海水淡化系统自 2006 年 3 月 底投入运行已近一年半 , 不仅满足整个工程 的建设进度 , 为国内第 1 台 1 000 MW 机组 水压试验、冲管、酸洗等各阶段提供了合 格的淡化水 , 同时也为多台投运的

45、机组提供 了合格的除盐水 基本满足了反渗透工艺对水温的要求。综 上原因 , 本工程的反渗透脱盐装置不设进水 加热器 , 以简化系统设备配置、节省投资 , 同时采用了可变频运行的高压泵 , 在冬季水 温偏低时 , 可提高高压泵的出口压力 , 以弥 补因水温而引起的产水量降低的缺陷 超滤产水箱出来的清海水通过升压泵进入 5 m 保安过滤器。通过保安过滤器的原水经高 压泵加压后进入第 1 级反渗透膜堆 , 该单元为 一级 1 段排列方式 , 配 7 芯装压力容器 , 单元 回收率 45%, 脱盐率 99%。产水分成 2 路 , 一路直接进入工业用水 项目介绍 工艺 平面 成本分析 河北大唐王滩发电厂海水淡化 河北大唐王滩发电厂工程位于唐山市乐亭 县 ,作为发电厂配套项目之一的海水淡化系 统 , 其处理规模为 10 800m3 /d( 450m3 /h) , 要求出水电导率 20 S /cm, 水的脱盐率为 99. 95% , 系统出水为电厂提供锅炉补给水 及工业用水。 原水取自污染较严重的渤海 , 由于水源靠近 码头 , 受到了一定程度的污染 , 海水中 BOD5、 TOC 及总氮等含量较高 , 同时还含 有一定的油类物质。此外 , 海水的含盐量很 高 , 主要成分为氯化物。海水中泥沙含量较 高 , 胶体物质含量相对较低 ; 非活性硅的含 量较高 , 这主要是泥沙颗粒引起的