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工艺流程的设计依据 反渗透最终用途反渗透最终用途：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：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：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、回收率 单位面积上透水量大
3、，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/清洗装置及中间水箱。整体设备反渗透
4、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，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
5、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2.53.0；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。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
6、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 离子，脱盐率也逐渐上升，pH在7.58.5 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
7、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，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
8、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
9、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
10、；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，否则，水的回收率不高，在工业生产中较少采用。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
11、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 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。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
12、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、两级一段法 当海水除盐率要求把当海水除盐率要求把NaCl从从35000 mg/L降降至至500mg/L时，则要求除盐率高达时，则要求除盐率高达98.6如一级达不到时，可分为两步进行。即第如一级达不到时，可分为两步进行。即第一步先除去一步先除去NaCl 90，而第二步再从第一，而第二步再从第一步出水中去除步出水中去除NaCl 89，即可达到要求。，即可达到要求。如果膜的除盐率低，而水的渗透性又高时，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
13、，同时在低压低浓度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。下运行时，可提高膜的使用寿命。多级流程 4、多级反渗透流程多级反渗透流程 在此流程中，将第一级浓缩液作为第二级在此流程中，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，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，所以随着级数增加水的回收率直接排出，所以随着级数增加水的回收率上升，浓缩液体体积减少浓度上升。为了上升，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，保证液体的一定流速，同时控制浓差极化，膜组件
14、数目应逐渐减少。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工艺流程及出水指标 海水取水泵加NaClO 系统加PAC、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
15、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230380 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3.58 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
16、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、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
17、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
18、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 加阻垢剂的目的加阻垢剂的目的是防止浓水中的杂质在膜上结垢,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 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反渗透膜组件安装在17个并联的压力容器内个并联的压力容器内
19、,每个压力容器内装6 根膜元件,反渗透膜元件采用反渗透膜元件采用美国美国陶氏陶氏TFC8040 复合膜复合膜。5m 过滤器的出力为130 m3/h,外壳采用不锈钢外壳采用不锈钢316L,内装52 根长40”的5m 滤芯。它的作用是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能量回收系统回收能量系统回收能量,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,水温每升水温每升高高1,反渗透出水将增加反渗透出水将增加2
20、.53%。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,所以必须用化学化学药品进行清洗药品进行清洗,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还需要用淡水冲洗膜表面,以防以防止污染物沉
21、积在反渗透膜表面止污染物沉积在反渗透膜表面,影响膜的性影响膜的性能。系统设置一台冲洗泵和配管能。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 二级反渗透系统按2套设置套设置,日产水量日产水量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每套反渗透膜组件配置7根压根压力容器力容器,内装内装42 根美国陶氏根美国陶
22、氏BW-400 膜元件膜元件,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而一级产品水的主要成分是氯化钠是氯化钠,因此不设任何加药系统因此不设任何加药系统。反渗透的保护系统反渗透的保护系统 一级反渗透系统设置一级高压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的自动控制和仪表 反渗透系
23、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、取样装置等。一级反渗透海水淡化的运行情况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
24、有受到污染。检测指标：多介质过滤器出水污染指数一般为2.63.8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 海水温度升高,运行压力降低,海水温度降低,运行压力升高。海水温度在1228 时,运行压力在5.55.0MPa 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
25、一般在4449Hz 范围内。海水温度对产水电导率的影响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。海水温度在12 28 时,产水电导率在230 380s/cm 变化。海水的腐蚀问题海水的腐蚀问题 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
26、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 二级反渗透运行情况良好。运行压力为1.11.4MPa,二级产水量保持40t/h,回收率75%,产水电导率为2.87.0us/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
27、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：1532；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
28、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916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，基本保证水温在203
29、0，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
30、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：0.0070.08MPa；最大操作温度：40；pH 范围：213；化学清洗间隔期：6090d。2.3 高压泵 高压泵是SWRO 系统的重要部件，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
31、。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
32、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
33、.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
34、 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1520NTU，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 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1.08110.74mg/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%
35、，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
36、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 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
37、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
38、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
39、艺，传统工艺需设置庞大的介质过滤系统,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(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
40、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P
41、X 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
42、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
43、 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
