海水淡化技術

海水淡化設備，海水由於其含鹽量非常高，而不能被直接使用，目前主要採用兩種方法淡化海水，即蒸餾法和反滲透法。蒸餾法主要被用於特大型海水淡化處理上及熱能豐富的地方。反滲透膜法適用面非常的廣，且脫鹽率很高，因此被廣泛使用。反滲透膜法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、藻類等微生物的生長，然後用特種高壓泵增壓，使海水進入反滲透膜，由於海水含鹽量高，因此海水反滲透膜必須具有高脫鹽率，耐腐蝕、耐高壓、抗污染等特點，經過反滲透膜處理后的海水，其含鹽量大大降低，TDS含量從36000毫克/升降至200毫克/升左右。淡化后的水質甚至優於自來水，這樣就可供工業、商業、居民及船舶、艦艇使用。

無論是海水淡化，還是苦鹹水脫鹽，給水預處理是保證反滲透系統長期穩定運行的關鍵。在制定海水預處理方案時應充分考慮到：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會給取水設施帶來許多麻煩，而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉。周期性漲潮、退潮，海水中夾帶大量泥沙，濁度變化較大，易造成海水預處理系統運轉不穩定。海水具有較大腐蝕性，對系統中所採用的設備、閥門、管道件的材質要作一定篩選，耐腐性能要好。

國外海水淡化工程多採用投加液氯、NaClO和CuSO4等化學試劑來殺菌滅藻。考慮到交通等多方面的因素，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採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，進入次氯酸鈉發徠生器，在直流電場作用下產生NaClO，靠位差直接注入海灘沉井，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垢問題。在研製過程中，借鑒了電滲析頻繁倒極（EDR ）技術，即每隔 5～ 10m in倒換一次電極極性，有效地解決了次氯酸鈉發生器結垢沉澱問題。

混凝過濾旨在去除海水中膠體、懸浮雜質，降低濁度。在反滲透膜分離工程中通常用污染指數（FI）來計量，要求進入反滲透設備的給水的FI值<4。由於海水比重較大，pH值較高，且水溫季節性變化大，系統選用FeCl3作為混凝劑，其具有不受溫度影響，礬花大而結實，沉降速度快等優點。

本工程項目採用表面接觸混凝過濾技術，由雙層濾料過濾和活性炭過濾組成，分別設置了2台雙層機械過濾器和2台活性炭過濾器，濾器直徑為（）m濾速在 7～8m /s之間。濾器採用鋼襯膠，外塗船用漆，內設ABS水帽布水和316L不鏽鋼管排布氣。為了降低海水預處理系統和瞬間負荷，提高水回收率設置了反滲透濃縮水作為過濾器反衝洗水的氣液反洗系統。

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 使得反滲透海水淡化系統比常規的苦鹹水脫鹽系統要複雜得多，工程投資和能耗也高得多。因此 通過精心的工藝設計，合理的設備配置來降低工程投資和能耗，從而降低單位制水成本，並確保系統穩定運行就顯得格外重要。反滲透膜法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、藻類等微生物的生長，然後用特種高壓泵增壓，使海水進入反滲透膜，由於海水含鹽量高，因此海水反滲透膜必須具有高脫鹽率，耐腐蝕、耐高壓、抗污染等特點，經過反滲透膜處理后的海水，其含鹽量大大降低，TDS含量從36000毫克/升降至200毫克/升左右。淡化后的水質甚至優於自來水，這樣就可供工業、商業、居民及船舶、艦艇使用。

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CaCO3、CaSO4，在反滲透膜表面和系統管道件上結垢沉澱，海水在進入反滲透脫鹽系統前要添加防垢劑。

投加H2SO4調節海水pH值分解海水中的HCO-3，以防止CaCO3沉澱，是海水淡化中最常用和最經濟的方法。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的運轉費用。本工程最終選用H2SO4作為阻垢劑，控制反滲透系統給水的pH值在 6.8～7.0之間，同時控制海水淡化系統水回收率，以防止CaSO4沉澱析出。

考慮到在反滲透海水淡化系統中採用以芳香聚醯胺為膜材料的複合膜元件 其耐氧化性差要求進水中余氯含量在0.1m g/L以下還原劑脫，因此海水在進入膜系統前投加NaHSO3，控制海水進反滲透裝置前的氧化還原電位（ORP），使進反滲透裝置前的海水氧化還原電位（ORP）在280～320mV.NaHSO3投加量是海水中余氯量的3倍。

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CaCO3、CaSO4，在反滲透膜表面和系統管道件上結垢沉澱，海水在進入反滲透脫鹽系統前要添加防垢劑。

投加H2SO4調節海水pH值分解海水中的HCO-3，以防止CaCO3沉澱，是海水淡化中最常用和最經濟的方法。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的運轉費用。本工程最終選用H2SO4作為阻垢劑，控制反滲透系統給水的pH值在 6.8～7.0之間，同時控制海水淡化系統水回收率，以防止CaSO4沉澱析出。

考慮到在反滲透海水淡化系統中採用以芳香聚醯胺為膜材料的複合膜元件 其耐氧化性差要求進水中余氯含量在0.1m g/L以下還原劑脫，因此海水在進入膜系統前投加NaHSO3，控制海水進反滲透裝置前的氧化還原電位（ORP），使進反滲透裝置前的海水氧化還原電位（ORP）在280～320mV.NaHSO3投加量是海水中余氯量的3倍。

環島海域的海水受周邊環境影響較大，海水化學耗氧量（COD）在 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，增設活性炭過濾器，選用具有較高機械強度的果型顆粒活性炭能有效地吸附有機物和異臭異味，提高反滲透產水水質，同時能減輕對反滲透膜面污染，延長膜使用壽命。

整個反滲透海水淡化控制系統設計採用國內外先進的計算機程序控制，由工控機操作站可編程式控制制器PLC組成一個分散採樣控制，集中監視操作的控制系統。按工藝參數設置高低壓保護開關，自動切換裝置，電導、流量和壓力出現異常時，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。變頻控制高壓泵的起動和關停，實現高壓泵的軟操作，節省能耗，防止由於水錘或反壓造成高壓泵和膜元件損壞。程序設計在反滲透裝置開機和停機前後，能實現低壓自動沖洗，特別在停運時，濃縮海水的亞穩定狀態會轉化出現沉澱，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。對系統的溫度、流量、水質、產量等相關參數能實現顯示、儲存、統計、製表和列印。監視操作中的動態工藝流程畫面清晰直觀，系統控制簡化人工操作，確保系統能自動、安全、可靠地運行。

海水淡化技術由於海水含鹽量很高，而不能被直接使用，主要採用兩種方法淡化海水，即蒸餾法和反滲透法。蒸餾法主要被用於特大型海水淡化處理上及熱能豐富的地方。反滲透膜法適用面非常的廣，且脫鹽率很高，因此被廣泛使用。反滲透膜法首先是將海水提取上來，進行初步處理，而降低海水濁度，防止細菌、藻類等微生物的生長，然後用特種高壓泵增壓，使海水進入反滲透膜，由於海水含鹽量高，所以海水反滲透膜必須具有高脫鹽率，耐腐蝕、耐高壓、抗污染等特點，經過反滲透膜處理后的海水，其含鹽量大大降低，TDS含量從36000毫克/升降至200毫克/升左右。淡化后的水質甚至優於自來水，這樣就可供工業、商業、居民及船舶、艦艇使用。

無論是海水淡化技術，還是苦鹹水脫鹽，給水預處理是保證反滲透系統長期穩定運行的關鍵。在制定海水淡化工程預處理方案時應充分考慮到：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會給取水設施帶來許多麻煩，而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉。周期性漲潮、退潮，海水中夾帶大量泥沙，濁度變化較大，易造成海水預處理系統運轉不穩定。

海水具有較大腐蝕性，對海水淡化工程所採用的設備、閥門、管道件的材質要作一定篩選，耐腐性能要好。