海水淡化國內(nèi)工程實例.ppt

,反滲透工程的系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)與 RO海水淡化實例,反滲透工藝流程的設(shè)計依據(jù),反滲透最終用途 ：產(chǎn)品水的具體用途，它決定了為滿足用戶需要的水質(zhì)和水量。對飲用水，通常要求滿足公共衛(wèi)生標準或世界衛(wèi)生組織標準。然而產(chǎn)品的性能并不嚴格的要超過所需值，因為高于所需的產(chǎn)水量或產(chǎn)水水質(zhì)將增加產(chǎn)品水的費用，產(chǎn)生明顯的負面影響 。,相關(guān)處理：在RO透過液使用前，通常需要對其作些后處理。至少，需要脫氣以去除為控制結(jié)垢對進料水酸化而產(chǎn)生的CO2和進行pH調(diào)節(jié)，以防止下游系統(tǒng)發(fā)生腐蝕。預處理即垢的控制，方法有pH值的調(diào)節(jié)、緩蝕劑軟化、微生物控制、氯化/脫氯，對懸浮固體、膠體、金屬氧化物、有機物等的去除。 出水后處理的要求取決于應用，需按具體情況加以確定。對許多工業(yè)應用，后處理包括采用樹脂除鹽和紫外線消毒。對城市應用要附加pH調(diào)節(jié)、脫氣及用氯消毒。,反滲透膜的選擇：膜性能可受與膜本身及其構(gòu)型無關(guān)的一些因素的影響，例如預處理及系統(tǒng)的操作與維護，然而，需根據(jù)進料水的水質(zhì)及最終用途仔細考慮選擇膜材料及膜構(gòu)型。對于不同公司膜的選擇一般根據(jù)經(jīng)驗，但對于國外公司的膜還是比較放心的，根據(jù)手冊選用。,膜,一、評價指標 1、 脫鹽率和透鹽率 2、產(chǎn)水量（水通量）常用加侖每平方英尺每天（GFD）表示。過高的滲透流率將導致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。 3、 回收率 單位面積上透水量大，脫鹽率高； 機械強度好，多孔支撐層的壓實作用小； 化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿腐蝕和微生物侵蝕； 結(jié)構(gòu)均勻，使用壽命長，性能衰降慢； 制膜容易，價格便宜，原料充足,反滲透高壓泵選擇：高壓泵提供膜生產(chǎn)所需產(chǎn)水流量及水質(zhì)的壓力。常用泵的類型是單級、高速離心泵；柱塞泵；多級離心泵。通常單級離心泵效率最低，柱塞泵效率最高。對于小系統(tǒng)采用高速離心泵，對于大系統(tǒng)采用多級離心泵為佳。目前國產(chǎn)的南方泵業(yè)比較 好的，丹麥格蘭富泵是國際流行的、要滿足膜設(shè)計的壓力和流量要求。,3噸設(shè)備,設(shè)備流程,反滲透系統(tǒng),主要包括系統(tǒng)泵、反滲透裝置（反滲透膜及膜殼、機架、電控箱）、沖洗/清洗裝置及中間水箱。,整體設(shè)備,反滲透的影響因素,反滲透膜的水通量和脫鹽率是反滲透過程中關(guān)鍵的運行參數(shù)，這兩個參數(shù)將受到壓力、溫度、回收率、給水含鹽量、給水PH值因素的影響。,1、進水壓力 進水壓力本身并不會影響鹽透過量，但是進水壓力升高使得驅(qū)動反滲透的凈壓力升高，使得產(chǎn)水量加大，同時鹽透過量幾乎不變，增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，降低了透鹽率，提高脫鹽率。當進水壓力超過一定值時，由于過高的回收率，加大了濃差極化，又會導致鹽透過量增加，抵消了增加的產(chǎn)水量，使得脫鹽率不再增加。,2.、進水溫度 溫度對反滲透的運行壓力、脫鹽率、壓降影響最為明顯。溫度上升，滲透性能增加，在一定水通量下要求的凈推動力減少，因此實際運行壓力降低。同時溶質(zhì)透過速率也隨溫度的升高而增加，鹽透過量增加，直接表現(xiàn)為產(chǎn)品水電導率升高。溫度對反滲透各段的壓降也有一定的影響，溫度升高，水的粘度降低，壓降減少，對于 反滲透 膜的通道由于污堵而使湍流程度增強的裝置，粘度對壓降的影響更為明顯。 反滲透膜產(chǎn)水電導對進水水溫的變化十分敏感，隨著水溫的增加，水通量也線性的增加，進水水溫每升高1，產(chǎn)水通量就增加2.53.0；其原因在于透過膜的水分子粘度下降、擴散性能增強。進水水溫的升高同樣會導致透鹽率的增加和脫鹽率的下降，這主要是因為鹽分透過膜的擴散速度會因溫度的提高而加快。,3、進水pH值 各種膜組件都有一個允許的pH值范圍，進水pH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響；但是即使在允許范圍內(nèi)， PH值 對脫鹽率 也 有較大影響，一方面pH值對產(chǎn)品水的電導率也有一定的影響，這是因為反滲透膜本身大都帶有一些活性基團，pH值可以影響膜表面的電場進而影響到離子的遷移，pH值對進水中雜質(zhì)的形態(tài)有直接影響，如對可離解的有機物，其截留率隨pH值的降低而下降；另一方面由于水中溶解的CO2受pH值影響較大，pH值低時以氣態(tài)CO 2 形式存在，容易透過反滲透膜，所以pH低時脫鹽率也較低，隨pH升高，氣態(tài)CO 2 轉(zhuǎn)化為HCO 3 和CO 3 2 離子，脫鹽率也逐漸上升，pH在7.58.5 之 間 時 ，脫鹽率達到最高。,4、 進水鹽濃度 滲透壓是水中所含鹽分或有機物濃度的函數(shù)，含鹽量越高滲透壓也增加，進水壓力不變的情況下，凈壓力將減小，產(chǎn)水量降低。透鹽率正比于反滲透膜正反兩側(cè)鹽濃度差，進水含鹽量越高，濃度差也越大，透鹽率上升，從而導致脫鹽率下降。對同一系統(tǒng)來說，給水含鹽量不同，其運行壓力和產(chǎn)品水電導率也有差別，給水含鹽量每增加l00ppm，進水壓力需 增加 約 0 .007MPa，同時由于濃度的增加，產(chǎn)品水電導率也相應的增加。,5、 懸浮物 水中的懸浮物就是指在水濾過的同時，在過濾材料表面殘留下的物質(zhì)，以粒子成分為主體。懸浮物含量高會導致反滲透和納濾系統(tǒng)很快發(fā)生嚴重堵塞，影響系統(tǒng)的產(chǎn)水量和產(chǎn)水水質(zhì)。,6、回收率 回收率對各段壓降有很大的影響，在進水總流量保持一定的條件下，回收率增加，由于流經(jīng)反滲透高壓側(cè)的濃水流量減少，總壓降降低，回收率減少，總壓降增大，實際運行表明，回收率即使變化很小，如1%，也會使總壓差產(chǎn)生0.02MPa左右的變化?；厥章蕦Ξa(chǎn)品水電導率的影響取決于鹽透過量和產(chǎn)品水量，一般說來，系統(tǒng)回收率增大，會增加濃水中的含鹽量，并相應增加產(chǎn)品水的電導率。,反滲透膜元件的指標離散特性,如果系統(tǒng)設(shè)計目標是脫鹽率最高或是膜通量比最小，通過技術(shù)指標差異膜元件組的最佳排列，可以使系統(tǒng)運行指標得到一定程度的提高。而元件的隨機排列將可能使系統(tǒng)調(diào)試及運行指標惡化“膜元件之間技術(shù)指標的差異越大，系統(tǒng)運行調(diào)試指標可優(yōu)化調(diào)整的潛力越大。,膜位置與凈化關(guān)系,反滲透電控裝置,反滲透水處理變頻控制系統(tǒng)工作原理,水處理控制系統(tǒng)中，水流量的調(diào)節(jié)是在整個系統(tǒng)控制的一個主要內(nèi)容，水量準確的調(diào)節(jié)可以提高生產(chǎn)的效益和設(shè)備的安全性。本系統(tǒng)中，水泵電機是輸出環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速由變頻器控制，實現(xiàn)變流量控制。變頻器接受控制器的信號對水泵電機進行速度控制，控制器綜合流量設(shè)定參考值與現(xiàn)場反饋的實際流量值信號后，經(jīng)過PID調(diào)節(jié)，向變頻器輸出運轉(zhuǎn)頻率指令。,反滲透水處理變頻控制系統(tǒng)集成,反滲透水處理變頻控制系統(tǒng)組成如下圖所示,系統(tǒng)控制核心選用西門子S7-400PLC，變頻器選用MM420涉及到的模塊有： SM321-1BL00， 32路DI模塊(DC24V)； SM322-1BL00，32路DO模塊(DC24V)；SM331-1KF01，8路AI模塊；SM332-5HF00， 8路AO模塊。工程師站與PLC通訊選用通訊卡CP5611。,反滲透系統(tǒng)常見形式,一級一段連續(xù)式single-stage single-part 一級一段循環(huán)式 一級多段連續(xù)式 一級多段循環(huán)式 多級流程,一級一段連續(xù)式,這種方式要求膜的溶質(zhì)截留率高，操作壓力大，否則，水的回收率不高，在工業(yè)生產(chǎn)中較少采用。,一級一段循環(huán)式,為了提高水的回收率，將部分濃縮液返回進料， 再次經(jīng)過膜分離器分離，這種流程由于進料液溶質(zhì)濃度提高，所以透過的水質(zhì)有所下降。,一級多段連續(xù)式,如圖4-14所示，這種流程可以得到較高的水回收率，較高濃度的濃縮液， 但流動壓力損失較大，有時需要高壓泵?？紤]到各段的料液量依次減小，為了保證原料液流經(jīng)膜表面有足夠大的速度，減少濃差極化，多采用4-14(b) 所示的一級多段連續(xù)式的錐形排列。,一級多段連續(xù)式,在一級多段中可以達到更高的水回收率和濃縮水濃度，這要求更高的高壓泵，以保證后段膜的工作壓力?？紤]保證足夠的給水量以減少后段膜的極化現(xiàn)象。 多采用4-14(b) 所示的一級多段連續(xù)式的錐形排列。,圖4-14 一級多段連續(xù)式流程,一級多段循環(huán)式,這種流程能獲得較高濃度的濃縮液，更適于以濃縮為目的分離過程。,一級多段循環(huán)式,當用反滲透作為濃縮過程時，一次濃縮達不到要求時，可以采用這種多步式方式，這種方式濃縮液體體積可減少而濃度提高，產(chǎn)水量相應加大。,多級流程,多級流程亦有連續(xù)式與循環(huán)式之分， 這一類流程既可提高水的回收率又可提高淡化水的質(zhì)量，而且可降低操作壓力，降低對膜的脫鹽性能的要求， 在實際應用中有較高的價值，但是該類流程增大了能量消耗及泵的設(shè)備投資。圖4-16 (a)(b)分別為二級和多級反滲透流程。,3、兩級一段法 當海水除鹽率要求把NaCl從35000 mg/L降至500mg/L時，則要求除鹽率高達98.6如一級達不到時，可分為兩步進行。即第一步先除去NaCl 90，而第二步再從第一步出水中去除NaCl 89，即可達到要求。如果膜的除鹽率低，而水的滲透性又高時，采用兩步法比較經(jīng)濟，同時在低壓低濃度下運行時，可提高膜的使用壽命。,多級流程,4、多級反滲透流程 在此流程中，將第一級濃縮液作為第二級的供料液，而第二級濃縮液再作為下一級的供料液，此時由于各級透過水都向體外直接排出，所以隨著級數(shù)增加水的回收率上升，濃縮液體體積減少濃度上升。為了保證液體的一定流速，同時控制濃差極化，膜組件數(shù)目應逐漸減少。,華能威海電廠海水淡化工程 2001 年2 月18 日投產(chǎn)了日產(chǎn)2500噸,華能威海發(fā)電廠-邵正波公開的數(shù)據(jù),基本流程,海水淡化系分為預處理系統(tǒng)、一級反滲透系統(tǒng)、二級反滲透系統(tǒng)。 一級反滲透系統(tǒng)出水電導率平均在350 s/ cm ,二級反滲透系統(tǒng)出水電導率平均在5s/ cm ,為了達到鍋爐用水的質(zhì)量標準,還需對二級反滲透出水經(jīng)混床離子交換處理,達到小于0. 2 s/ cm 的水質(zhì)標準。,工藝流程及出水指標,海水取水泵加NaClO 系統(tǒng)加PAC、PAM系統(tǒng)多介質(zhì)過濾器活性碳過濾器加亞硫酸氫鈉、阻垢劑系統(tǒng)5 微米過濾器一級高壓泵一級反滲透一級淡化水池二級高壓泵二級反滲透除炭器二級淡化水池 淡水反沖洗泵 化學清洗系統(tǒng),反滲透出水指標為,一級反滲透出水:電導率在230380 s/ cm ,脫鹽率99. 3 % ,產(chǎn)水量:2 52m3/ h ,回收率為40 %。 二級反滲透出水:電導率在3. 58 s/ cm ,脫鹽率98 % ,產(chǎn)水量:2 40m3/ h ,回收率為75 %。,海水取水系統(tǒng),該系統(tǒng)配置3 臺耐海水腐蝕的取水泵,考慮到海水溫度隨季節(jié)而變化和反滲透膜運行的最佳溫度為25 ,因此3 臺取水泵安裝在不同的取水口。 1 號取水泵水源來自一期機組循環(huán)水泵房。2、3 號取水泵水源分別來自2、3 號機組凝汽器排水。,一級加藥系統(tǒng),包括電解海水制氯、聚合氯化鋁(PAC) 、聚丙烯 酰胺(PAM) 三個加藥系統(tǒng)。電解海水制氯是通過 電解天然海水,使海水中含有一定濃度的次氯酸鈉 (藥液) ,利用加藥泵將藥液加入取水泵出口母管 上,以消除預處理海水中的細菌、藻類等微生物。 加藥量是通過調(diào)節(jié)電解電流來維持多介質(zhì)過濾器 進水有效氯濃度為1mg/ L 左右。,加PAC、PAM是為了將海水中的懸浮物、膠體、顆粒凝聚長大,通過過濾除去。PAC、PAM 加藥量的控制是根據(jù)進水流量自動調(diào)節(jié)加藥泵頻率的比例調(diào)節(jié)方式進,過濾系統(tǒng),為了保證反滲透系統(tǒng)污染指數(shù)(SDI) 小于等于4 ,系統(tǒng)設(shè)置六臺(五用一備) 多介質(zhì)過濾器(石英沙和無煙煤) 和四臺(三用一備) 活性炭過濾器。 污染指數(shù):也可稱為淤泥密度指數(shù)SDI。它主要是檢測水中膠體和懸浮物等微粒的多少,是測定在一定壓力和標準間隔時間內(nèi),一定體積的水樣通過微孔過濾器(0. 45m) 的阻塞率。,多介質(zhì)過濾器,進水總流量為300 m3/ h ,它可以濾除經(jīng)預處理加藥后所形成的礬花和原水帶來的顆粒?；钚蕴窟^濾器用以吸附雙濾料過濾器出水中的有機物和余氯,同時進一步降低反滲透系統(tǒng)進水的SDI 值。多介質(zhì)過濾器的反洗設(shè)空氣擦洗,可以提高反洗效果,擦洗氣源為羅茨風機提供。過濾器的反洗用水為多介質(zhì)過濾器產(chǎn)水經(jīng)反洗水箱收集所得。,二級加藥系統(tǒng),二級加藥的目的是保護反滲透膜,防止膜結(jié)垢和受余氯的氧化。它包括加NaHSO3 和加阻垢劑。 (1) 加NaHSO3 還原劑的目的是去除活性炭過濾器出水的余氯,以防止其進入反滲透裝置內(nèi),氧化反滲透膜。NaHSO3 的加藥量控制是根據(jù)進水量自動調(diào)節(jié)加藥泵頻率的比例調(diào)節(jié)方式進行。加藥泵采用一用一備的方式運行。,二級加藥系統(tǒng),加阻垢劑的目的是防止?jié)馑械碾s質(zhì)在膜上結(jié)垢,采用的阻垢劑是一種分散型隱蔽藥劑,它可以對堵塞膜微孔的鐵膠體以及細小的顆粒起到分散的作用。阻垢劑的加藥控制是根據(jù)進水流量自動調(diào)節(jié)加藥泵頻率的比例調(diào)節(jié)方式進行。,一級反滲透系統(tǒng),一級反滲透系統(tǒng) 系統(tǒng)由2套反滲透裝置組成, 日產(chǎn)水量為2500t 。每套裝置由一套反滲透膜組件、一臺5m 過濾器和兩臺高壓泵組成。 反滲透膜組件安裝在17個并聯(lián)的壓力容器內(nèi),每個壓力容器內(nèi)裝6 根膜元件,反滲透膜元件采用美國陶氏TFC8040 復合膜。 5m 過濾器的出力為130 m3/ h ,外殼采用不銹鋼316L ,內(nèi)裝52 根長40”的5m 濾芯。它的作用是防止顆粒進入高壓泵和反滲透膜。,反滲透裝置配置兩臺出力為65m3/ h、揚程為6. 3MPa 的不銹鋼增壓及能量回收一體泵,簡稱一級高壓泵。 由于一級反滲透濃水的壓力接近反滲透進水的壓力,因此將反滲透濃水通過能量回收系統(tǒng)回收能量,可以節(jié)約電能,它的回收率達到90 %左右,考慮到海水溫度影響膜的透水率,水溫每升高1 ,反滲透出水將增加2. 53 %。 為了降低電耗,高壓泵采用變頻器控制,即用變頻器調(diào)節(jié)高壓泵的運行頻率,使反滲透的運行壓力適合其當時水溫變化的要求,滿足正常的產(chǎn)水量。,反滲透清洗系統(tǒng),在反滲透膜組件長期運行后,膜表面會受到難以沖洗的有機物和微量鹽份結(jié)垢的污染,而造成膜組件性能的下降,所以必須用化學藥品進行清洗,以恢復其正常的除鹽能力。二套反滲透裝置設(shè)置一套共用清洗系統(tǒng),此系統(tǒng)由一臺清洗箱,一臺清洗泵、一臺5m 過濾器及一臺流量計組成。,反滲透淡水沖洗系統(tǒng),當反滲透系統(tǒng)停機時,因膜內(nèi)部的水已經(jīng)處于濃縮狀態(tài),在靜止狀態(tài)下,容易造成膜組件的污染,因此還需要用淡水沖洗膜表面,以防止污染物沉積在反滲透膜表面,影響膜的性能。系統(tǒng)設(shè)置一臺沖洗泵和配管。 注意:沖洗水進入反滲透裝置的方向與運行水流方向一致，不是反沖洗，與多介質(zhì)過濾器不同。,二級反滲透系統(tǒng),二級反滲透系統(tǒng)按2套設(shè)置,日產(chǎn)水量1920t 。每套反滲透裝置配置一臺高壓泵、一套反滲透膜組件和一套控制儀表。高壓泵出力為54 m3/ h ,揚程為1. 4 MPa 。因其進水為一級反滲透的產(chǎn)品水,所以選用高產(chǎn)水量的超低壓膜元件,它具有產(chǎn)水量高,運行壓力低的特點。每套反滲透膜組件配置7根壓力容器,內(nèi)裝42 根美國陶氏BW- 400 膜元件,采用一級兩段(4 :3) 排列。系統(tǒng)還配置了除炭器,用以除去二級產(chǎn)品水的CO2 ,以利于后級水質(zhì)處理。由于進水采用一級產(chǎn)品水,而一級產(chǎn)品水的主要成分是氯化鈉,因此不設(shè)任何加藥系統(tǒng)。,反滲透的保護系統(tǒng),一級反滲透系統(tǒng)設(shè)置一級高壓泵入口低壓保護開關(guān),出口高壓保護開關(guān)。其作用是為保護高壓泵和反滲透膜。 二級反滲透系統(tǒng)在二級高壓泵出口設(shè)置一個慢開電動門,當二級反滲透系統(tǒng)運行時,使膜元件逐漸升至一定壓力,減小膜沖擊。,反滲透的自動控制和儀表,5 反滲透的自動控制和儀表 反滲透系統(tǒng)采用PLC 自動控制的方式運行。其運行和退出主要是控制高壓泵的啟動和停止來實現(xiàn)的。而高壓泵的啟、停是通過淡化水池的水位變化來決定的。系統(tǒng)的啟動、停止和過濾器的反洗 都是在自動下進行的。 為了控制、監(jiān)測反滲透系統(tǒng) 正常運行,還配置了一系列的在線測試儀表。它包 括ORP 表、pH 測量儀、電導率表、流量計、壓力表、取樣裝置等。,一級反滲透海水淡化的運行情況,海水淡化投產(chǎn)半年后檢測,設(shè)備運行情況正常。一級反滲透的產(chǎn)水量、脫鹽率和產(chǎn)水質(zhì)量都能達到設(shè)計要求。檢查一級反滲透進水壓力與濃水出口壓力的差值與剛投產(chǎn)時一樣,且出水流量和產(chǎn)品水質(zhì)都滿足設(shè)計要求。可以肯定反滲透膜運行情況良好,膜沒有受到污染。,檢測指標：多介質(zhì)過濾器出水污染指數(shù)一般為2. 63. 8左右,由于海水的懸浮物和膠體較多,預處理比較困難,通過調(diào)整預處理加藥試驗,確定多介質(zhì)過濾器周期制水量為800t 及時反洗。 ,活性炭過濾器周期制水量為5000t ,可以保證每臺過濾器失效后能及時更新或反洗。,海水溫度,海水溫度升高,運行壓力降低,海水溫度降低, 運行壓力升高。海水溫度在1228 時,運行壓力在5. 55. 0MPa 內(nèi)變化。一級海水淡化反滲透膜最適宜的溫度是25 ,這時的運行壓力是5.1MPa 。 海水溫度對反滲透膜的透水量有很大影響,當海水溫度變化時,通過調(diào)節(jié)高壓泵變頻器的頻率,實現(xiàn)產(chǎn)水量為52 噸t/ h。變頻器的輸出頻率一般在4449Hz 范圍內(nèi)。,海水溫度對產(chǎn)水電導率的影響,在控制一級產(chǎn)水量52t/ h ,回收率為40 %時, 海水溫度升高,運行壓力降低,產(chǎn)品水電導率增加;海水溫度降低,運行壓力升高,產(chǎn)品水電導率減小。海水溫度在12 28 時, 產(chǎn)水電導率在230 380s/ cm 變化。,海水的腐蝕問題,由于海水對鋼管的腐蝕性特別強,雖然一級反滲透系統(tǒng)的5m 過濾器出口到高壓泵入口管材采用316L 不銹鋼,但也出現(xiàn)多處因腐蝕產(chǎn)生的漏點;一級反滲透裝置的濃水出口母管和濃水收集支管均采用316L 不銹鋼管,也出現(xiàn)幾處泄漏點。為此我們將高壓泵入口管段改為PVC 管材,將反滲透裝置的漏點進行了重新補焊,消除了漏點,二級反滲透運行情況,二級反滲透運行情況良好。運行壓力為1. 11. 4MPa ,二級產(chǎn)水量保持40t/ h ,回收率75 % ,產(chǎn)水電導率為2. 87. 0us/ cm。,北疆電廠海水淡化(一期) 工程,關(guān)鍵設(shè)備: 澄清池、濾池、活性碳過濾器、超濾裝置、高壓泵、能量回收設(shè)備、熱控儀表、水處理設(shè)備、計算機監(jiān)測控制系統(tǒng) 投資總額: 250 000萬元 項目性質(zhì): 擬建 進展階段: 工程設(shè)計 建設(shè)周期: 2007年至2010年 建設(shè)單位: 天津國投津能發(fā)電有限公司,華能玉環(huán)電廠海水淡化工程設(shè)計,華能玉環(huán)電廠的淡水系統(tǒng)全部采用了世界先進的“ 雙膜法”海水淡化技術(shù), 工程投資約2 億。 劉金生，龐勝林（ 華能浙江分公司，浙江玉環(huán)，公開的數(shù)據(jù)）,華能玉環(huán)電廠海水淡化工程自2003 年3 月開始采用“ 雙膜法”方案。為了充分驗證方案選擇的可行性，該廠于2004 年4 月至8 月在現(xiàn)場進行了超濾裝置的中試運行。,1 系統(tǒng)設(shè)計,1.1設(shè)計參數(shù) 海水含鹽量：34000mg/L；水溫：1532；水量：總制水量1440m3/h (34560m3/d），分為6套，單套出力240m3/h。 1.2 系統(tǒng)流程 海水混凝澄清超濾一級反滲透二級反滲透 1.3 總平面布置 玉環(huán)海水淡化工程的總平面布置充分利用了循環(huán)水系統(tǒng)的取排水系統(tǒng)的布置，緊靠防浪大堤一側(cè)，自取水、混凝澄清、超濾過濾、反滲透制水、濃水排放，形成了完整流暢的布局,2 主要系統(tǒng)介紹,海水取水系統(tǒng) 華能玉環(huán)電廠海水淡化系統(tǒng)充分利用了電廠的循環(huán)水系統(tǒng)，以降低造價，同時可以利用發(fā)電廠余熱使循環(huán)排放水溫升高916的有利條件，降低海水淡化工程的能耗。海水取水口位于電廠海域-15.6m等深線附近的海域，排水口設(shè)置在-5m 等深線附近的海域。,循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程為：取水口自流引水隧道循環(huán)水泵供水管道凝汽器排水管道虹吸井排水溝排水工作井排水管排水口。,海水經(jīng)過循環(huán)冷卻之后，冬季工況有16 左右 的溫升，夏季工況有9左右的溫升，因此，玉環(huán)電 廠的海水淡化系統(tǒng)采用了兩路進水，一路取自循環(huán) 水泵出口（ 未經(jīng)熱交換的海水），一路取自虹井， 根據(jù)原海水的水溫變化采用不同的進水方式，基本 保證水溫在2030，調(diào)整后維持25左右。,海水預處理系統(tǒng),海水反滲透（ SWRO）給水預處理技術(shù)包括消 毒、凝聚/ 絮凝、澄清、過濾等傳統(tǒng)水處理工藝及膜 法等新的水處理工藝，膜法預處理主要包括微濾 （ MF）、超濾（ UF）和納濾（ NF）等。預處理的目的：除去懸浮固體，降低濁度；控制微生物的生長；抑制與控制微溶鹽的沉積；進水溫度和pH 的調(diào)整；有機物的去除；金屬氧化物和含硅化合物沉淀控制,混凝澄清沉淀系統(tǒng),為了降低海水中的含砂量以及海水中有機物、膠體的含量，必須進行混凝沉淀處理?；炷恋硐到y(tǒng)設(shè)有四座微渦折板式1000 m3/h 的混凝澄清沉淀池，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)備內(nèi)部沒有轉(zhuǎn)動部件，可有效地減少防腐成本。經(jīng)混凝沉淀處理后海水濁度 小于5NTU，運行參數(shù)為：混合時間：3s；絮凝時間：10min；沉淀池上升流速小2.4mm/s。,?；炷恋硖?理后水質(zhì)見表1。,2.2.2 過濾系統(tǒng),該廠過濾系統(tǒng)采用了加拿大澤能（ ZENON）公司浸入式ZeeWeed1000 型超濾膜系統(tǒng)，膜元件主要的技術(shù)參數(shù)為：膜材料：聚偏乙烯（ PVDF）；膜通量：50-100 L/m2h；運行壓力：0.0070.08MPa；最大操作溫度：40；pH 范圍：213；化學清洗間隔期：6090d。,2.3 高壓泵,高壓泵是SWRO 系統(tǒng)的重要部件，正確選擇高壓泵性能對系統(tǒng)安全性影響很大，它是運轉(zhuǎn)部件，出現(xiàn)故障的概率高。對于大型的海水淡化裝置，一般采用的高壓泵是離心泵。常用離心泵的結(jié)構(gòu)形式有水平中開式和多級串式。兩者相比在結(jié)構(gòu)上應是水平中開式占較大的優(yōu)勢，據(jù)稱可以達到6 年不開缸維修，缺點是其設(shè)備價格昂貴。,2.4 能量回收裝置,由于PX 系列的能量回收裝置具有回收效率 高，噪音低等特點，逐漸受到用戶的青睞。由于設(shè)計中它僅有一個轉(zhuǎn)動部件，沒有機械密封和表面磨損，因而維護工作量很低。,2.5 海水淡化系統(tǒng),海水經(jīng)過超濾后，經(jīng)海水提升泵進入保安過濾器，然后進入一級海水淡化系統(tǒng)。一級海水淡化系統(tǒng)共設(shè)6 組，每組設(shè)有壓力容器58 個，每個壓力容器內(nèi)裝有7 支膜元件，設(shè)計出力240 m3/h （ 5760m3/d）。系統(tǒng)總出力為34560 m3/d。,玉環(huán)電廠海水淡化五個技術(shù)關(guān)鍵點,高效混凝沉淀系列凈水技術(shù) 渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術(shù)”的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。其中涉及了水處理工程中預處理的混合、絮凝反應、沉淀三大主要工藝，特點是上升流 速比較快，占地面積比較少；沒有類似機械攪拌澄清池中的轉(zhuǎn)動設(shè)備，也沒有類似于水力加速澄清池中的大量金屬構(gòu)件，這對于防止海水中突出的腐蝕問題是一個比較好的解決方案。,超濾作為海水淡化預處理系統(tǒng),為了驗證超濾在工藝系統(tǒng)中設(shè)置的安全可靠性，以及尋找最適合的工藝參數(shù)，以最大限度地優(yōu)化系統(tǒng)的配置。該廠組織了有六家公司參與的中試。試驗結(jié)果表明高效混凝澄清技術(shù)、超濾系統(tǒng)用于該海水淡化工程是可行的。,超濾出水SDI,試驗結(jié)果顯示，產(chǎn)水SDI 總體上穩(wěn)定在2.5 左右，從整體趨勢來看，隨著時間的推移，超濾產(chǎn)水SDI 有略微上升的趨勢，這可能是由于在試驗過程中超濾膜沒有得到有效的維護，如化學清洗等；進水消毒不徹底；進水混凝澄清效果不理想等，造成了海水中的微粒、膠體、有機物和微生物等和膜發(fā)生了物理化學反應，改變了膜的分離能力。試驗顯示客觀上雖然存在這種膜污染導致的分離能力下降，但這種表現(xiàn)為SDI 的上升的下降趨勢極為緩慢，并不明顯,值升高，超濾出水的SDI 也高，反之亦然。鐵離子的影響：水中可溶解性的過渡金屬離子，如Fe2+因氧化而形成沉淀使SDI 升高；氧化劑的影響：試驗過程中發(fā)現(xiàn)，如果加入次氯酸鈉，超濾出水的SDI 升高。,3.2.2 超濾出水濁度,樂清灣海水濁度一般在100NTU 以上，但是由于潮汐及天氣的影響，濁度變化幅度非常大，實測最高達到2456NTU，經(jīng)過混凝澄清之后，一般在1520NTU，個別值達到50 NTU。從超濾產(chǎn)水來看，產(chǎn)水濁度相對比較穩(wěn)定，基本上在0.10NTU 左右，雖有個別值達到了0.20NTU，但沒有出現(xiàn)大的波動，基本上控制在0.15NTU 以下。,超濾出水中的鐵,超濾進水鐵的濃度變化范圍在25.5 1451g/L，去除率在80%90%。 3.2.4 超濾出水中的硅 超濾進水的膠體硅含量變化范圍在1.08110.74mg/L，出水的膠體硅含量是比較穩(wěn)定的，一般小于2mg/L，去除率最低時只有10%，最高達到98%，大部分去除率在70%90%之間。,3.2.5 超濾出水中的COD,玉環(huán)海水中CODMn 不超過10mg/L，經(jīng)過超濾之后，產(chǎn)水CODMn 最高不超過5.0mg/L，也就是說超濾對CODMn 去除率比較低。相對進水CODMn 的波動，產(chǎn)水CODMn 比較穩(wěn)定，但還是呈現(xiàn)比較緩慢的 上升趨勢。 3.2.6 超濾出水細菌總數(shù) 超濾對細菌的去除率達到100%。,3.3 系統(tǒng)回收率的確定,目前的海水淡化工程，回收率一般在38%50%之間。決定回收率高低的因素主要有原海水水質(zhì)、預處理系統(tǒng)出水水質(zhì)、膜的性能要求、運行壓力、綜合投資和制水成本等。由于玉環(huán)項目采用超濾作為反滲透的預處理， 原海水的含鹽量通常在2800032000mg/L 之間，而最低水溫高于15，因此在反滲透允許的設(shè)計條件下，回收率越高，系統(tǒng)的經(jīng)濟性越好。按照回收率40%，45%，50%，進行了技術(shù)經(jīng)濟比較（ 表2）。經(jīng)分析比較，我們確定的回收率為45%。,3.4 新材料的應用,海水淡化系統(tǒng)中另一個重要問題就是設(shè)備及管道腐蝕，根據(jù)工藝流程中接觸介質(zhì)種類及壓力的不同，分別采用了雙相不銹鋼2205、2507 以及奧氏體不銹鋼254Mo，低壓系統(tǒng)大量的采用襯里、塑料及玻璃鋼管道。,3.5 濃水排放綜合利用,海水淡化系統(tǒng)中濃水排放是全球業(yè)內(nèi)要解決的問題，由于發(fā)電廠循環(huán)水中一般采用氧化性殺菌劑來抑制循環(huán)水系統(tǒng)中藻類、貝類的生長，在海濱電廠大都設(shè)有電解海水制氯系統(tǒng)，反滲透濃水相當于在原海水的基礎(chǔ)上濃縮了1.6 倍，因此將一部分直接用于電解海水制氯，可以簡化制取次氯酸鈉系統(tǒng)設(shè)置，又可提高電解制氯系統(tǒng)的效率。,4 制水成本分析,海水淡化的運行成本是大家比較關(guān)注的問題，也是評價系統(tǒng)方案可行性的重要依據(jù)。根據(jù)玉環(huán)工程投標商的報價情況、性能指標、使用保證壽命，綜合考慮設(shè)備折舊、人工、藥品、檢修維護等各方面的因素，以上網(wǎng)電價為基礎(chǔ)，噸水的制水成本在4 元左右。,華能玉環(huán)電廠海水淡化工程介紹,海水淡化系統(tǒng)采用雙膜法, 即超濾+反滲透工藝,設(shè)計制水能力1 440m3/h, 這是目前國內(nèi)乃至亞洲地區(qū)最大的采用膜法技術(shù)的海水淡化工程。 王潔如 ( 華東電力設(shè)計院, 上海市, 2008年）,華能玉環(huán)電廠位于浙江東南部, 屬于溫帶氣 候, 海水年平均溫度15 。根據(jù)電廠直流循環(huán)的特點, 循環(huán)冷卻水取自原海水, 經(jīng)過凝汽器后的排水 實際溫升可達9 , 此時從排水虹吸井取水基本滿足了反滲透工藝對水溫的要求。,按1440 m3/h 淡水制水量計算, 反滲透淡化工程的原海水取用量為4200 m3/h, ( 過濾裝置回收率以90%計, 第1 級反滲透水回收率以45%計, 第2級反滲透水回收率以85%計) 。從虹吸井取來的原料海水進入反應沉淀池進行凈化處理, 除去懸浮顆粒和部分膠硅,反滲透預處理,反滲透裝置的預處理是整套淡化系統(tǒng)的關(guān)鍵,可通過傳統(tǒng)工藝即多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器組合而成, 也可通過近年來發(fā)展起來的微、超濾工藝， 傳統(tǒng)工藝需設(shè)置龐大的介質(zhì)過濾系統(tǒng), 按表2 水量計算, 需設(shè)置直徑3 200 mm、長度12 000 mm 的各類臥式過濾器38 臺, 設(shè)備臺數(shù)多, 操作檢修工 作量龐大, 且占地面積也巨大。,超( 微) 濾膜的性能比較,作為反滲透膜組件長期、安全、穩(wěn)定運行的預處 理措施, 超( 微) 濾膜的選擇至關(guān)重要。目前國際上較為常用的有: 按進水流向分有外壓膜、內(nèi)壓膜; 按膜組件布置方式分有立式膜、臥式膜; 按膜絲材料分有聚偏氟乙烯( 簡稱PVDF) 、聚醚砜( 簡稱PES) 、聚砜等; 按運行方式分有錯流、死端過濾等。在項目實施初期, 在設(shè)備系統(tǒng)招標文件發(fā)出前, 業(yè)主方組織了超( 微) 濾膜的中型試驗工作,在經(jīng)過多級審查及系統(tǒng)招、評標后, 華能玉環(huán)電廠海水淡化系統(tǒng)最終選用了加拿大ZENON( 澤能) 公司生產(chǎn)的ZeeWeed 1000 的浸沒式超濾膜, 與