海水淡化流程

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.. wd .. 1 前言

1.1 概况

我国淡水资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。电厂在生产电能的同时，可利用其廉价的热和电，进行海水淡化，不仅可满足其工业用水的需要，而且还可为周边地区提供淡水水源。在推动和利用海水淡化技术方面，电厂有着其得天独厚的有利条件。因此滨海电厂配套建设海水淡化装置已成发展趋势。

1.2 水源及水质特点

某电厂取水具有海域辽阔、水量充沛、海水较清、悬浮物及有害微生物少等特点，可大大节省海水取水成本及原料海水预处理成本。

海水水质分析报告如下：

分 析 报 告

送样单位 批 号：

样品类型： 海水 检测依据： GB17378.4-2007

检测环境： 检测温度 25.5摄氏度 湿度 63%

分 析 编 号 101238 101239 分 析 编 号 101238 101239

原 号 码头 取水口 原 号 码头 取水口

水 温 18.6 19.1 NO3- 3.00 3.00

盐 度 ‰ 29.6 26.3 NO2- 0.10 0.10

色 度 未检出 未检出 HCO3- 138 140

SS 80 78 CO32- 0.00 0.00

浊 度 < 3 < 3 Ba2+ <0.01 <0.01

反渗透膜法海水淡化工艺的设计

一、引言

二、反渗透膜法海水淡化的原理

反渗透膜法海水淡化的基本原理是利用半透膜的选择性透过特性，只允许水分子通过，而阻止盐离子和其他杂质通过。当海水在高压作用下通过反渗透膜时，水分子会透过膜进入淡水侧，而盐离子和其他杂质则被截留在海水侧，从而实现海水的淡化。

三、工艺流程设计

（一）预处理系统

海水在进入反渗透膜之前，需要进行预处理，以去除海水中的悬浮物、胶体、有机物、微生物等杂质，防止它们对反渗透膜造成污染和损坏。预处理系统通常包括以下几个步骤：

1、 混凝沉淀：向海水中投加混凝剂，使海水中的悬浮物和胶体形成絮体，然后通过沉淀去除。

2、 过滤：经过混凝沉淀后的海水，再通过砂滤、活性炭过滤等方式，进一步去除细小的悬浮物和有机物。

3、 杀菌消毒：为了防止微生物在反渗透膜表面滋生和繁殖，需要对海水进行杀菌消毒处理，常用的方法有紫外线消毒、加氯消毒等。 （二）高压泵系统

经过预处理的海水，需要通过高压泵加压，使其达到反渗透膜所需的操作压力。高压泵的选型和设计需要考虑海水的流量、压力、温度等因素，以确保其能够稳定运行，并提供足够的压力。

（三）反渗透膜组件

反渗透膜组件是海水淡化的核心部件，其性能直接影响到海水淡化的效果和成本。目前常用的反渗透膜有醋酸纤维素膜和聚酰胺膜等。在设计反渗透膜组件时，需要考虑膜的类型、数量、排列方式等因素，以达到最佳的淡化效果和经济性。

（四）后处理系统

经过反渗透膜处理后的淡水，还需要进行后处理，以满足不同的用水需求。后处理系统通常包括pH 调节、矿化、消毒等步骤。

四、主要设备选型

（一）反渗透膜

选择合适的反渗透膜是海水淡化工艺设计的关键。需要考虑膜的脱盐率、水通量、耐污染性、使用寿命等因素。同时，还需要根据海水的水质特点和处理规模，选择合适的膜品牌和型号。

（二）高压泵

高压泵是提供反渗透膜操作压力的关键设备，需要选择具有高扬程、高效率、可靠性好的泵型。常见的高压泵有离心泵、柱塞泵等。 （三）预处理设备

海水淡化的方法（建议让学生自主设计实验）

一、蒸馏法（可实施）

蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。根据所用能源、设备、流程不同主要可分设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。

二、冷冻法（可实施）

冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。

三、反渗透法（介绍）

通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。

反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。

四、太阳能法（可实施）

人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器，人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。

新加坡海水淡化处理流程

包括以下步骤：

1. 海水取水：海水由设在海边的深水井经深水泵送入淡化厂房。

2. 预处理系统：海水经过化学加药系统投加杀菌剂和絮凝剂后，进入石英砂和活性炭过滤系统过滤。滤后水经过水质还原、pH调整以及阻垢剂添加后，进入保安过滤系统。

3. 海水淡化脱盐系统：过滤后的低压海水一路进入高压泵加压，另一路进入压力交换式能量回收装置。升压后的海水经过增压泵加压后与高压泵出水混合进入反渗透膜堆系统。

4. 能量回收系统：高压海水在膜堆的处理下一部分透过膜形成淡水，经过水质调整后进入淡水水箱储存。其余的高压浓缩水进入压力交换能量回收装置回收能量后排放。

5. 化学清洗系统：当系统运行的性能明显下降，通过冲洗已经不能够恢复或接近原来的性能时，必须进行化学清洗。

6. 海水淡化装置的组成还包括取水系统、预处理系统、能量回收系统、化学清洗系统、化学加药系统以及装置供配电及自控系统。在线传感器实时监测水质参数，并传递给二次仪表显示，根据控制设定点运算出控制信号，通过PLC控制对应的执行机构。

如果海水水质不太好，产水要求高的情况下，可以使用双膜法，即超滤膜与海水淡化膜相结合。