海水淡化技術(shù)種類很多,有蒸餾法、膜法(反滲透、電滲析膜蒸發(fā)等)、離子交換法等,但適用于大規(guī)模海水淡化的方法只有蒸餾法和反滲透法。
通常由于海水含鹽高,如果用半透膜將海水與淡水隔開,淡水會通過半透膜擴散到海水的一側(cè),從而使海水一側(cè)的液面升高,直到一定的高度產(chǎn)生壓力,使淡水不再擴散過來。這個過程是滲透。如果反其道而行之,要得到淡水,只要對半透膜中的海水施以壓力,就會使海水中的淡水滲透到半透膜外,而鹽卻被膜阻擋在海水中。這就是反滲透法。
反滲透法的優(yōu)點就是節(jié)能,生產(chǎn)同等質(zhì)量的淡水,它弟耗僅為電滲析法的1/2,為蒸餾法的1/40。因此,從1974年以來,上的發(fā)達國家不約而同地將海水淡化的研究方向轉(zhuǎn)向了反滲透法。反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展很快,工程造價和運行成本持續(xù)降低,主要發(fā)展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力,提高反滲透系統(tǒng)回收率,廉價高效預(yù)處理技術(shù),增強系統(tǒng)抗污染能力等。
反滲透海水淡化工藝概述:
一、海水殺菌滅藻
由于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會給取水設(shè)施帶來許多麻煩,而且會直接影響海水淡化設(shè)備及工藝管道的正常運轉(zhuǎn),所以海水淡化工程多采用投加、次氯酸鈉和銅等化學(xué)劑來殺菌滅藻。
二、混凝過濾
因為海水具有周期性漲潮、退潮,水中常夾帶大量泥沙,濁度變化較大,易造成海水預(yù)處理系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定,故在預(yù)處理中要加入混凝過濾,目的在于去除海水中的膠體、懸浮雜質(zhì),降低濁度。在反滲透膜分離工程中通常用污染指數(shù)(SDI)來計量,要求進入反滲透設(shè)備的給水的SDI<4。由于海水比重較大,pH值較高,且水溫季節(jié)性變化大,預(yù)處理系統(tǒng)常選用三氯化鐵作為混凝劑,其具有不受溫度影響,礬花大而結(jié)實,沉降速度快等優(yōu)點。
三、機械過濾器
為了使反滲透的進水水質(zhì)得到進一步提高,降低進水的濁度,通常在混凝過濾之后加上一個多介質(zhì)過濾器,使得水中的微小懸浮物和顆粒物得到進一步的去除,確保水質(zhì)的進一步提高。
四、阻垢劑和還原劑
海水的組成非常復(fù)雜,硬度和堿度都非常高,為了使得反滲透系統(tǒng)能夠更好的運行,保持系統(tǒng)始終在沒有結(jié)垢的情況下運行,需要根據(jù)具體的水質(zhì)投加相對應(yīng)的阻垢劑。另外,因為反滲透預(yù)處理中投加了氧化劑殺菌,故在反滲透進水時需要投加還原劑來還原,使得反滲透系統(tǒng)的進水余氯小于0.1ppm(或ORP<200mV),滿足反滲透系統(tǒng)對進水氧化物質(zhì)含量的要求。
五、保安過濾器
因為海水的含鹽量非常高,保安過濾器要求采用316L材質(zhì),濾芯孔徑通常選5μm,過濾進高壓泵前的海水,阻擋海水中直徑大于5μm顆粒雜質(zhì),確保高壓泵,能量回收裝置和反滲透膜元件安全、長期穩(wěn)定的運行。
六、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水淡化設(shè)備提供能量轉(zhuǎn)換和節(jié)能的重要設(shè)備,按反滲透海水淡化設(shè)備所需的流量和壓力選型,能量回收裝置具有水力透平結(jié)構(gòu),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30%,使得濃水弟量得到有效的利用,同時降低能耗,從而有效地減少運行費用。
七、反滲透元件與裝置
反滲透膜元件是反滲透海水淡化設(shè)備的核心部件,要選用與海水淡化設(shè)備系統(tǒng)相對應(yīng)的海水淡化膜,根據(jù)系統(tǒng)的不同設(shè)計,可以選擇不同丹元件,反滲透膜元件具有高脫鹽率,較好低壓性、抗氧化和耐污染等性能。海水淡化反滲透設(shè)備系統(tǒng)的材質(zhì)在高壓部分要采用316L以上的不銹鋼材質(zhì),防止海水的高含鹽水質(zhì)對高壓管路的腐蝕。
八、系統(tǒng)控制
反滲透海水淡化設(shè)備的控制系統(tǒng)通常采用可編程控制器PLC組成一個分散采樣控制,集中監(jiān)視操作的控制系統(tǒng)。按工藝參數(shù)設(shè)置高低壓保護開關(guān),自動切換裝置,電導(dǎo)、流量和壓力出現(xiàn)異常時,能實現(xiàn)自動切換、自動聯(lián)鎖報*、停機,以保護高壓泵和反滲透膜元件。變頻控制高壓泵的起動和關(guān)停,實現(xiàn)高壓泵的軟操作,節(jié)省能耗,防止由于水錘或反壓造成高壓泵和膜元件損壞。程序設(shè)計在反滲透裝置開機和停機前后,能實現(xiàn)低壓自動沖洗,特別在停運時,濃縮海水的亞穩(wěn)定狀態(tài)會轉(zhuǎn)化出現(xiàn)沉淀,污染膜面,低壓淡化水自動沖洗能置換出濃縮海水,保護膜面不受污染,延長膜的使用壽命。對系統(tǒng)的溫度、流量、水質(zhì)、產(chǎn)水等相關(guān)參數(shù)能實現(xiàn)顯示、儲存、統(tǒng)計、制表和打印。監(jiān)視操作中的動態(tài)工藝流程畫面清晰直觀,系統(tǒng)控制簡化人工操作,確保系統(tǒng)能自動、安全、可靠地運行。
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