海水淡化 畢業(yè)設計

1、本科畢業(yè)設計(論文)海水淡化設計學院名稱 xxxxxxxxxxxxxx 專業(yè)班級 xxxxxxxxxxxxxxxxx 學生姓名 xxxxxxxx 導師姓名 xxxxxxxxxx 年 月 日海水淡化設計作 者 姓 名 xxxxxxxxxxxx 專 業(yè) xxxxxxxxxxxxxxxx專業(yè)技術職務 目錄摘 要 .第一章 緒論.1.1 我國水資源概況和用水緊張狀況.1.2 海水淡化技術概述.1.3 海水淡化主要方法1.3.1 蒸餾法.1.3.2 膜法.1.4 海水淡化技術比較.第二章 反滲透法海水淡化工藝設計2.1 反滲透法海水淡化工藝流程.2.2 海水取水2.2.1 集水井設計.2.2.2 取水泵

2、選型2.2.3 海水澄清池.2.3 海水預處理.2.3.1 混凝過濾.2.3.2 加藥消除余氯和防止膜面結垢沉淀.2.3.3 保安過濾2.4 反滲透海水淡化系統(tǒng).2.4.1 反滲透膜組件.2.4.2 淡化系統(tǒng)選材.2.4.3 淡化系統(tǒng)注意事項.2.4.4 高壓泵.2.5 產(chǎn)品水后處理.2.6 系統(tǒng)控制2.6.1 預處理部分及反滲透脫鹽部分控制2.6.2 加藥控制2.6.3 反滲透部分2.6.4 清洗系統(tǒng)控制第三章 工藝總結3.1 海水淡化主要設備3.2 海水淡化平面布置3.2.1 布置要點.3.2.2 平面布置.第四章 海水淡化發(fā)展前景.致謝.參考文獻.摘要人類在21世紀面臨嚴重的淡水緊缺問題

3、，全球水伙伴關系組織、國際水協(xié)會、國際水資源協(xié)會、水環(huán)境聯(lián)合會、世界水理事會、世界可持續(xù)發(fā)展商業(yè)理事會等組織機構2002年8月在斯德哥爾摩舉行的國際水資源問題研討會發(fā)表聲明，目前世界上仍有12億人得不到安全用水的保證，如不立即采取行動，到2025年，水供應緊張的國家人口占世界人口的比例將從現(xiàn)在的三分之一增至三分之二。在2002年約翰內(nèi)斯堡召開的可持續(xù)發(fā)展世界首腦會議認為，目前人類在水領域面臨非常嚴重的挑戰(zhàn)，水和其他基礎領域狀況的惡化會加速全球環(huán)境的破壞，而環(huán)境破壞也會使人類在基礎領域陷入更大的困境，如果不及時采取有力的措施，人類可持續(xù)發(fā)展的夢想就會成為泡影。人口迅速增長和經(jīng)濟高速發(fā)展以及水體污

4、染加劇了淡水短缺和供水緊張的狀況。據(jù)報道， 世界現(xiàn)有人口中水質和水量都能獲得保障供水的為40%，無優(yōu)質供水的25%， 供水嚴重不足和無安全供水的人口高達35%。中國工程院于2000年的21世紀中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究報告指出，以水資源緊張、水污染嚴重和洪澇災害為特征的水危機已成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。設計開發(fā)新型給水技術，緩解水危機，為社會和城鄉(xiāng)人民提供安全、可靠、衛(wèi)生的生產(chǎn)、 生活用水， 是當前國內(nèi)外給水領域的一個重大課題。為了解決淡水缺乏問題，開發(fā)新的淡水資源勢在必行。我國是一個水資源嚴重短缺的國家，人均水資源占有量為2840m3，只有世界平均水平的1/4。目前水荒覆蓋面幾乎遍

5、及全國。尤其是北方地區(qū)缺水問題相當嚴重，水荒已成為困擾工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的一個重要問題。解決城市水資源可持續(xù)利用的戰(zhàn)略原則是堅持“開源與節(jié)流并重，節(jié)流優(yōu)先、治污為本、科學開源、綜合利用”，由于人類的70%居住在距大海不到120公里的地方，而海水占地球總水量的97%，故許多國家都將浩瀚的大海作為獲取淡水的主要來源。海水淡化作為現(xiàn)有水源的有利補充措施，在很大程度上緩解了部分地區(qū)的缺水狀況。尤其在中東地區(qū)和許多島嶼，淡化水已成為其基本水源。本論文的內(nèi)容分三部分：第一章為緒論，介紹水資源現(xiàn)狀及海水淡化技術；第二章為反滲透法海水淡化系統(tǒng)的設計，介紹反滲透法海水淡化工藝流程及主要設備配置；第三章為工藝總結

6、，海水淡化主要設備及平面布置；第四章為海水淡化發(fā)展前景。關鍵詞：反滲透 ； 海水淡化ABSTRACTIn the 21 st century human face serious fresh water shortage problem, Global Water partnership organization, the international water association, and the international association of water resources and water environment federation, the world water c

7、ouncil, the world business council for sustainable development organization in August 2002 in the Stockholm international water conference issued a statement, in the world at present there are still 1.2 billion people lack access to safe water to assure, such as not taking immediate action, by 2025,

8、 the water supply of nervous national population of the world population proportion will be from now to a third of the two-thirds. In 2002 at the Johannesburg world summit on sustainable development thinks, at present, the humanity in water fields faced a serious challenge, water and other basic fie

9、lds as the deterioration of the situation will accelerate global environmental damage, and environmental damage also can make human in the basic fields into more big trouble, if not to take effective measures, the sustainable development of human dream will become nothing.A fast population growth an

10、d economic development and the water pollution intensifies the fresh water shortages and the condition of the water supplies. According to the report, the world population of existing quality and quantity can obtain safeguard of water supply for 40%, not 25% of high quality water supply, water suppl

11、y shortage and serious without safe water as much as 35% of the population.In 2000, Chinese academy of the 21 th century China water resources sustainable development strategy research report, water resources and water pollution, nervous with serious and flood disaster is the characteristic of water

12、 crisis in sustainable development in our country has become the important restriction factors. Design and development of new water technology, alleviate the water crisis, for social and urban and rural peoples provide safe, reliable, and health of the production, the water for living, both at home

13、and abroad in the field of water supply is currently a major issue.In order to solve the lack of fresh water, it is imperative to develop new freshwater resources. Our country is a serious shortage of water resources of the country, per capita water resources for 2840 m3, only a quarter of the world

14、 average level. At present ShuiHuang almost coverage throughout the country. Especially in the northern region of the problem of water shortage is quite serious, ShuiHuang has a problem industrial enterprise production and the development of an important problem. Solve city water resources sustainab

15、le utilization strategy is to stick to the principle of open source and throttling pay equal attention to, priorities, and the frequent throttling, science open source, and comprehensive utilization, because of human 70% live in less than 120 kilometers away from the sea places, and the sea water ac

16、counts for 97% of the total water the earth, so many countries all the vast sea as the main source for fresh water. Seawater desalination as existing water favorable added measure, to a great extent, easing in some parts of the water shortages. Especially in the Middle East and many islands, has bec

17、ome the basic water options.The contents of this paper divides into three partsChapter: this paper introduces the present situation of water and sea water desalination technology;Chapter : the water desalination system design method is introduced, and the technological process and method desalinatio

18、n main equipment configuration;Chapter : seawater desalination main equipment and layout;Chapte： for desalination development prospects.Key words: Reverse osmosis ; Desalination第一章 緒論1.1 我國水資源概況和用水緊張狀況我國淡水資源總量為28000 億立方米，占全球水資源的6，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的1/4。因此我國是一個嚴重缺水的國家。同時，我國的淡水資源時空分布極不均勻，特別是北方地區(qū)，耕地

19、面積占全國的59.2%，人口占全國的44.3%，而水資源僅占全國的14.7%，并且水體污染加劇了我國可利用淡水資源的匱乏程度。在資源性缺水的同時，我國經(jīng)濟增長快，人口數(shù)量大，城市化水平不斷提高，使得水資源缺口越來越大，這已經(jīng)成為阻礙我國社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。由于我國處于東亞季風區(qū)，水量（降水和徑流）年內(nèi)和年際變化大，全國各地幾乎每年都有旱災發(fā)生，以黃河流域最甚；全國有300多個城市缺水，尤其是北方地區(qū)，幾乎所有城市都嚴重缺水，如大連、天津、煙臺、青島人均水資源占有量都在200m左右；全國占地面積大于500的島嶼有6500多個，其中絕大部分屬嚴重缺水。據(jù)1999年中國水資源公報報道，我國天津、寧

20、夏、上海、北京、河北、山東、河南、陜西、江蘇、遼寧等10個省級行政區(qū)人均水資源量低于1000m，而人均水資源量低于500m，按我國有關缺水標準已為極度缺水，需調(diào)水才能解決問題。據(jù)有關部門估計，2000年全國城市年缺水量達400億m，全國因缺水影響的國民產(chǎn)值達2400億元人民幣；2030年前中國工業(yè)缺水量將達到600億m以上。如果不采取有效措施，屆時因缺水造成的損失將更加巨大。1.2 海水淡化技術概況海水淡化，又稱海水脫鹽，是分離海水中鹽和水的過程。從海水中取出水，或除去海水中的鹽，都可達到淡化目的。是實現(xiàn)水資源利用的開源增量技術，可以增加淡水總量，且不受時空和氣候影響，水質好、價格漸趨合理，可

21、以保障沿海居民飲用水和工業(yè)鍋爐補水等穩(wěn)定供水。海水淡化是通過物理、化學或物理化學方法從海水中獲得淡水的技術和過程。隨著科學技術的發(fā)展，海水淡化作為一種新的淡水供給技術，正在顯示出獨特的優(yōu)勢和良好的前景。首先，海水淡化實現(xiàn)了水資源量的增加。其次，向大海要淡水，取之不盡，用之不竭；而且可以按需生產(chǎn)，確保供應。第三，占地少、無污染、水質好。1.3 海水淡化主要方法海水淡化的主要方法有蒸餾法、膜法等。其中蒸餾法主要有多級閃蒸法、多效蒸餾法、蒸汽壓縮法、太陽能蒸餾法等。膜法主要包括反滲透、電滲析法等。雖然海水淡化技術很多，但目前真正形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的只有多級閃蒸法、多效蒸餾法、蒸汽壓縮法和反滲透法。1.3.

22、1蒸餾法蒸餾法是通過加熱海水使之沸騰汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸餾法海水淡化技術是最早投入工業(yè)化應用的淡化技術。 多級閃蒸法多級閃蒸自二十世紀五十年代商業(yè)化以來，由于其突出的優(yōu)點，在中東地區(qū)得到了廣泛的應用。工作原理為：經(jīng)過預處理的海水加熱到一定溫度后進入閃蒸室，由于該閃蒸室中的操作壓力低于熱海水溫度所對應的飽和蒸汽壓，所以熱海水在進入閃蒸室后即成為過熱水而急速的部分汽化，從而使熱海水自身的溫度降低，所產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)原水冷卻冷凝后即為所需的淡水。 多效蒸餾法雖然多效蒸餾法是最早使用的海水淡化技術，但由于結垢和腐蝕等問題，一直未得到廣泛的應用。隨著低溫多效蒸餾技術的出現(xiàn)和發(fā)展，其所占的市場份

23、額正不斷擴大。其原理是利用高溫蒸汽與海水之溫差進行熱交換后，將受熱沸騰而蒸發(fā)的水蒸汽冷凝并收集而成。 蒸汽壓縮法蒸汽壓縮技術進入商業(yè)用途始于二十世紀三十年代。蒸汽壓縮法是利用機械壓縮機把海水蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽壓縮、升壓和升溫，再作為加熱和使海水蒸發(fā)熱源的過程。1.3.2 膜法 膜法作為一種新型的分離技術，半個多世紀來取得了長足的進展。海水淡化是膜分離技術主要應用領域之一。與蒸餾法相比，膜法具有適用范圍廣、分離效率高、設備簡單、操作方便、能耗低等優(yōu)點。 電滲析法電滲析技術是20世紀50年代發(fā)展起來的一項水處理技術?；驹硎?，當含鹽水通過電滲析時，水中的陰陽離子在外加直流電場的作用下產(chǎn)生定向移

24、動，透過具有選擇性的離子交換膜，從而達到離子從溶液中分離的方法。 反滲透法 通常又稱超過濾法，是1953年才開始采用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。在通常情況下，淡水通過半透膜擴散到海水一側，從而使海水一側的液面逐升高，直至一定的高度才停止，這個過程為滲透。此時，海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大于海水滲透壓的外壓，那么海水中的純水將反滲透到淡水中。因為和自然滲透的方向相反，所以稱為反滲透。1.4 海水淡化技術比較 蒸餾法海水淡化技術適用于小型設備，無法大規(guī)模生產(chǎn)，從化學工程角度，由于相對揮發(fā)度的關系，蒸餾法無法

25、完全分離水和無機鹽，而且，蒸餾法投資高、占地大、需要大量的蒸汽，都要求與火電廠聯(lián)建，利用汽輪機低壓抽汽作為熱源，或者與低溫核能供熱站直接連接。 反滲透法與其他水處理方法相比具有無相態(tài)變化、常溫操作、設備簡單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應范圍廣、自動化程度高和出水質量好等優(yōu)點。反滲透法脫鹽率及產(chǎn)水純凈程度都比電滲析法高,出水水質優(yōu)于我國生活飲用水衛(wèi)生標準,對高氟低礦化度苦咸水通過反滲透法淡化,出水水質可達到我國飲用純凈水衛(wèi)生標準。有資料表明,反滲透法淡化苦咸水的能耗電耗、水耗均低于電滲析法,而且反滲透法設備結構緊湊、占地面積小、運行效果穩(wěn)定可靠、符合“清潔生產(chǎn)”要求,反滲透法是較其

26、他方法更為合理、有效的苦咸水淡化方法。采用反滲透法對不同含鹽量的苦咸水進行脫鹽淡化,淡化過程中,系統(tǒng)運行穩(wěn)定。系統(tǒng)的脫鹽率達96 %以上,淡化水水質達到國家生活飲用水標準。反滲透系統(tǒng)苦咸水淡化裝置具有較強的適應性,可根據(jù)原水的水質情況,調(diào)整運行參數(shù)來實現(xiàn)對不同含鹽量的苦咸水連續(xù)進行處理。該裝置高度集成化,可望成為定型的成套設備。反滲透技術是當今較先進、較穩(wěn)定且有效的除鹽技術。工藝簡單、操作方便、易于自動控制、無污染、運行成本低。反滲透技術有效地彌補了水回收率低的弊端，并且對于有機物、膠體、微生物、懸浮物等有較好的脫除能力。此外，反滲透技術中的膜和膜組件比較成熟，為其在海水淡化中的廣泛應用提供了

27、可靠的技術支持。并且反滲透技術投資和能耗較少，容易實現(xiàn)自動控制，所以本系統(tǒng)采用反滲透法進行海水淡化設計。 第二章 反滲透法海水淡化系統(tǒng)的設計2.1 反滲透法海水淡化工藝流程 反滲透法海水淡化工藝分為：海水取水、海水預處理、反滲透海水淡化、產(chǎn)品水后處理、系統(tǒng)控制五個部分。5000噸/天反滲透法海水淡化簡單工藝流程：殺菌滅藻劑 混（絮）凝劑（FeCl3+骨膠） （NaOCl） 取水泵 海水沉淀（澄清）池 輸送泵 機械過濾器阻垢劑（H2SO4） 輸送泵 保安過濾器 高壓泵 反滲透裝置 產(chǎn)品淡水池 海水由設在海邊的集水井經(jīng)取水泵將海水送入海水澄清池中，在澄清池中加入殺菌劑，殺菌后的海水通過輸送泵送入機

28、械過濾器中，經(jīng)過化學加藥系統(tǒng)投加混凝劑將海水過濾，濾后水經(jīng)過水質還原、PH調(diào)整以及阻垢劑添加后進入保安過濾器，過濾后的低壓海水進入高壓泵，加壓后進入反滲透膜組件，在膜堆的處理下一部分透過膜形成淡水，即產(chǎn)水，送入產(chǎn)水池；剩余未透過膜的部分水為濃度較高的海水，即濃鹽水，這一部分水可以收集后曬鹽。2.2 海水取水 海水反滲透的取水方式直接關系到預處理的方法和投資、運行成本，對反滲透膜的防止污染具有極大的影響。對于反滲透水處理的原水取水，最理想的方式就是采用海灘井取水，可以取得經(jīng)過地層過濾的海水，其水質懸浮物低、有機物低、溶解氧小，而且海邊井水中生物活性低，季節(jié)變化對水溫影響小，可以減少預處理的負擔。

29、 海灘井取水是在海岸線邊上建設集水井，從井里取出經(jīng)海床滲濾過的海水，作為海水淡化廠的源水。通過這種方式取得的源水由于經(jīng)過了天然海灘的過濾，海水中的顆粒物被海灘截留，濁度低，水質好，對于反滲透海水淡化廠尤其具有吸引力。 當海水經(jīng)過海岸過濾，顆粒物被截留在海底，波浪、海流、潮汐等海水運動的沖刷作用能將截留的顆粒物沖回大海，保持海岸良好的滲水性；如果被截留的顆粒物不能被及時沖回大海，則會降低海灘的滲水能力，導致海灘井供水能力下降。此外，還要考慮到海灘井取水系統(tǒng)能否會污染地下水或被地下水污染，海水對海岸的腐蝕作用是否會對取水構筑物的壽命造成影響，取水井的建設對海岸的自然生態(tài)環(huán)境的影響等因素。 海水取水

30、系統(tǒng)由海水集水井和取水泵組成。 2.2.1 集水井 集水井建于海邊，海水靠滲透進入集水井。集水井的設計目的是提供儲水場所，保持整套系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。集水井采用鋼筋混凝土結構，集水井的優(yōu)化設計結果為：集水井流量=2=2*208=416m/h-集水井流量； -進水流量集水井有效容積V=*T=*416*3600=104m（15min的流量）V有效容積，T最小操作周期，按經(jīng)驗取1小時。V= h*設計為直徑2.8m,深約20m,井底處于低潮位以下1.8m。 2.2.2 取水泵 設計參數(shù)： 取水泵吸入管插入井深l=10m；設計流量=5000m/d=208m/h； 20海水密度=998.2kg/m，粘度=1.

31、005* Pas；選管內(nèi)流速u=2.5m/s,估算管內(nèi)徑： d =0.17m選219*10mm的熱軋無縫鋼管，內(nèi)徑d=199mm管內(nèi)流速u= =1.8m鋼管絕對粗糙度取=0.35mm,相對粗糙度/d=0.35/199=0.0018查表得相關參數(shù)：摩擦系數(shù)=0.028；截止閥/d=300；1個彎頭/d=35；帶濾水器的底閥/d=420；管出口突然擴大=1；計算管路的壓頭損失： =（+）=0.028（+300+35+420+1）=8.04m泵揚程H=l+=10+8.04=18.04m根據(jù)已知流量=5000m/d=208m/h,揚程H=18.04m,可從離心泵規(guī)格表中選用型號為IS200-150-3

32、15單級單吸離心泵兩臺，一臺備用。表2-1 IS200-150-315型單級單吸離心泵性能表流量（）楊程（m）電動機功率（kw）轉數(shù)（）效率出口直徑（mm）重量（kg）240323143072.3%80125 海水取水系統(tǒng)利用取水泵，通過=219mm,距離約10m的管道，將海水輸送到海水澄清池，然后進入海水預處理系統(tǒng)。2.2.3 海水澄清池 設計參數(shù)： 水力停留時間T=1h； 設計流量=5000m/d=208m/h； 海水澄清池有效容積： V=T=208*1=208m 澄清池水面面積： 取池子總高度H=6m，其中超高1m,有效水深h=4m,則池面積為： A=52m 澄清池的尺寸為： 池長取L=

33、8m,池寬取B=8m,則池子總尺寸為： LBH=886=384m 鑒于該項目的海水水源系表層海水，海水中從在較多的微生物、藻類和細菌，易影響設備和管閥件的正常運行，因此，在設計中采用在海水取水管的進口處投加殺菌滅藻劑。2.3 海水預處理原水中有害物質包括懸浮物、膠體、細菌、溶解氣體和藻類等。水中的懸浮及膠體在海水淡化過程中會沉積在受熱面或膜表面，從而降低傳熱速度，縮短清洗周期，增加電耗或藥品加入量，提高運行成本。水中細菌與藻類在適宜的溫度下，易在水體中、管道中、膜表面和淡化設備中大量繁殖，與水中懸浮物一起堵塞膜孔和管道，影響出水水質和產(chǎn)水量，因此海水預處理的目的是去除地表海水中存在的顆粒泥沙、

34、膠體、微生物等雜質，確保反滲透系統(tǒng)能長期穩(wěn)定運行。在海水預處理工藝設計時經(jīng)預處理后的海水應達到反滲透膜元件的進水水質要求。反滲透系統(tǒng)進水要求：（1）污染指數(shù) SDI5（15分鐘）（2）濁度 1NTU（3）余氯 0.1PPM（檢測不到）（4）Fe3+ 0.01PPM海水預處理要解決的問題：（1）防止膜面結垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、鐵鋁氧化物等）。（2）防止膠體物質及懸浮固體微粒污堵。（3）防止有機物質的污堵。（4）防止微生物污堵。（5）防止氧化性物質對膜的氧化破壞。（6）保持反滲透裝置產(chǎn)水量穩(wěn)定。以保證反滲透裝置穩(wěn)定運行和使用壽命。2.3.1 混凝過濾 混凝

35、過濾旨在去除海水中膠體、懸浮雜質，降低濁度。經(jīng)混合劑混合，鐵鹽與海水中膠體雜質形成較大的礬花，再經(jīng)機械過濾器過濾，使出水水質的污染指數(shù)小于5，濁度小于1。海水澄清后，經(jīng)由輸水泵送往機械過濾器。輸水泵選擇：型號IS200-150-315的離心泵，流量240m/h,揚程32m.表2-2 IS200-150-315型單級單吸離心泵性能表流量（）楊程（m）電動機功率（kw）轉數(shù)（）效率出口直徑（mm）重量（kg）240323143072.3%80125機械過濾器選擇： 機械過濾器(又名多介質過濾器、石英砂濾器)，是一種壓力式過濾器，主要利用比表面積大的石英砂有機絮凝體對水中雜質進行物理過濾，達到水質要

36、求，當水流通過石英砂的孔隙時，各種懸浮顆粒被截留在石英砂孔隙中；隨時間推移石英砂的孔隙內(nèi)和顆粒之間的截留物逐漸增加，使濾器的前后壓差隨之升高，直至堵塞。當石英砂過濾器因截留過量的機械雜質而影響其正常工作，則可用反沖洗的方法來進行清洗。利用逆向進水，使過濾器內(nèi)砂濾層松動，可使粘附于濾料表面的截留物剝離并被反沖水流帶走，有利于排除濾層中的沉渣、懸浮物等，并防止濾料板結，使其充分恢復截污能力，從而達到清洗的目的。設計參數(shù)：水力停留時間為T=1h；設計流量=5000m/d=208m/h；配置4臺機械過濾器, ,單臺機械過濾器設計出水流量為=52m/h,有效容積為： V=T=52*1=52m= h*由單

37、臺機械過濾器設計規(guī)格，取直徑=2500mm,h=10m的機械過濾器，外涂防腐專用油漆，內(nèi)填裝規(guī)定的多介質濾料。2.3.2 加藥消除余氯和防止膜面結垢沉淀 海水中游離氯等氧化劑存在會降低反滲透膜元件的性能，因此海水在進反滲透膜以前必須控制游離氯0.1mg/L。通過計量泵投加1.5-2mg/L亞硫酸氫鈉，海水中的余氯與亞硫酸氫鈉反應，形成酸和中性鹽，從而消除余氯對反滲透膜的影響。 海水中含有高濃度的、等離子，在反滲透海水淡化過程中，海水被濃縮，易在反滲透膜表面形成難溶無機鹽類的沉淀。根據(jù)原海水水質和反滲透裝置的水回收率，在海水進入反滲透裝置前添加阻垢劑。通過對幾種阻垢劑的阻垢效果和價格的綜合評價后

38、，選用硫酸阻垢劑，投加量為15-20mg/L，控制海水PH值在7.0-7.5范圍，能有效防止海水中難溶無機鹽在反滲透膜表面形成結垢沉淀。2.3.3 保安過濾 在反滲透裝置前設置保安濾器是為了保護高壓泵，反滲透膜元件的安全長期運行，防止水中的大顆粒物進入反滲透膜，確保反滲透膜組件的正常運行。保安過濾器是立式柱狀設備，內(nèi)裝PP噴熔濾芯，過濾精度為5m；適用于對含懸浮雜質較低（濁度1mg/l）的水深度凈化。保安過濾器屬于精密過濾， 其工作原理是利用PP濾芯5m的孔隙進行機械過濾。水中殘存的微量懸浮顆粒、膠體、微生物等，被截留或吸附在濾芯表面和孔隙中。隨著制水時間的增長，濾芯因截留物的污染，其運行阻力

39、逐漸上升，當運行至進出口水壓差達0.10Mpa時，應更換濾芯。根據(jù)過濾水量和過濾精度設計計算保安濾器的規(guī)格。設計參數(shù)：水力停留時間T=1h；設計流量=5000m/d=208m/h；配置2臺保安過濾器。單臺保安過濾器設計出水流量120 m/h；有效容積為：V=T=120*1=120m= h*由保安過濾器設計規(guī)格查的，單臺機械過濾器設計直徑=4000mm,h=10m,外涂防腐專用油漆，內(nèi)填裝規(guī)定的多介質濾料。2.4 反滲透海水淡化系統(tǒng) 反滲透海水淡化系統(tǒng)是整個工程的核心，主要有反滲透膜組件和高壓泵組成，設計核心在于根據(jù)不同的原水水質安排不同的水回收率，以及通過流程安排使系統(tǒng)盡可能的節(jié)能，避免增加不

40、必要的處理費用。 反滲透是滲透的一種反向遷移運動，是一種在壓力驅動下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質和溶劑分開的分離方法，海水淡化技術就是利用反滲透技術將原海水中的無機離子、細菌、病毒、有機物及膠體等雜質去除，以獲得高質量的淡化水。2.4.1 反滲透膜組件 反滲透膜組件，這是整個海水淡化系統(tǒng)的關鍵部件，反滲透膜裝在膜殼中，通過高壓泵的作用，將海水打到膜殼中，海水通過膜片時，滲透出淡化水。設計水回收率為72%a 膜元件數(shù)量的確定 產(chǎn)水量=進水流量*回收率=5000*72%=3600m/d選擇BW30-400元件，從設計手冊查得：膜元件允許的最大產(chǎn)水流量=291m/d；膜元件數(shù)量= =1

41、7.12 (取整數(shù)為18支) 膜元件為高性能反滲透海水淡化復合膜元件SW30HR-380，其元件平均脫鹽率為99.6%。b 壓力管數(shù)量的確定 每根壓力管內(nèi)串聯(lián)排列6支海水膜元件壓力管=3根整套反滲透膜裝置共需配置18支海水膜元件，分別裝在3根并聯(lián)布置的膜壓力管內(nèi)，每根壓力管內(nèi)串聯(lián)排列6支SW30HR-380海水膜元件。圖 反滲透膜組件，每根壓力管內(nèi)填裝6支膜元件C 反滲透裝置清洗 反滲透裝置的預處理設計得越趨完善，膜元件的清洗次數(shù)就可減少，但無論預處理過程多么完善，在長期運行過程中，反滲透膜面上總會日積月累截留水中的各種污染物于膜表面。從而使膜性能下降，組件進、出口壓差升高。為此，除日常啟停裝

42、置前，進行低壓沖洗外，需定期進行化學清洗，有時還需進行滅菌處理。通過反滲透組件預留的清洗接口進行清洗，開機、停機淡水沖洗，置換出濃縮海水，防止在停運期間難溶無機鹽類沉淀在膜表面，以保證系統(tǒng)的高效處理性能。2.4.2 淡化系統(tǒng)選材：管道件：低壓海水、濃水管道件選用鋼襯膠（塑）、UPVC；高壓管道件選用316SS；淡化水、產(chǎn)品水管道件選用UPVC。閥門：低壓閥選用UPVC或鋼襯膠；高壓閥選用316不銹鋼。2.4.3淡化系統(tǒng)注意事項：a 系統(tǒng)設置高、低壓保護開關，保證反滲透系統(tǒng)安全可靠運行。b 反滲透裝置配備二次儀表，顯示及監(jiān)視設備運行中的產(chǎn)水電導等主要參數(shù)。C 反滲透每支壓力膜管產(chǎn)水側設置取樣口，

43、方便取樣。2.4.4 高壓泵 高壓泵是用來將海水打入到反滲透膜殼中，使海水具有6-8MP的壓力，這是反滲透系統(tǒng)達到一定脫鹽率所要求的壓力。 反滲透海水淡化最主要的一個特點即是采用高壓泵將原海水打入到反滲透膜組件中，通過高壓將清水壓過膜的另一側，從而達到反滲透的目的。大型海水淡化系統(tǒng)中所選擇的高壓泵多為多級離心泵。 高壓泵選用BME30-18型多級離心泵，共配置四臺并聯(lián)的高壓泵，高壓泵主要參數(shù)： 流量： 94m/h 額定功率： 315KW 供水壓力： 3-9MPa 2.5 產(chǎn)品水后處理 經(jīng)過反滲透方法生產(chǎn)的產(chǎn)品水可以滿足國標GB5749-85飲用水的標準，而且大部分指標超出礦泉水的指標。a 產(chǎn)品

44、水殺菌：投加次氯酸鈉或其他殺菌劑，在反滲透裝置出口或產(chǎn)品水供應系統(tǒng)投加，使管網(wǎng)余氯0.3/L。b 調(diào)節(jié)產(chǎn)品水PH值:由于在預處理的過程中，加入了一定量的還原劑，因此，水呈酸性，為了調(diào)節(jié)其PH值，在產(chǎn)品水箱中加入堿對水進行中和，以提高產(chǎn)水PH值，使產(chǎn)水PH5.5左右提高到PH7.5左右。C 產(chǎn)品水池：設計參數(shù)： 水力停留時間T=1h； 設計流量=5000m/d=208m/h； 海水澄清池有效容積： V=T=208*1=208m 澄清池水面面積： 取池子總高度H=6m，其中超高1m,有效水深h=4m,則池面積為： A=52m 澄清池的尺寸為： 池長取L=8m,池寬取B=8m,則池子總尺寸為： LB

45、H=886=384m設置一個384m的產(chǎn)水池，淡化后的水可以根據(jù)用戶需要，輸送至供水點。D 未經(jīng)過反滲透膜的濃鹽水可以收集用來曬鹽，提高資源利用率。2.6 系統(tǒng)控制 自控系統(tǒng)作為整個反滲透海水淡化系統(tǒng)的一部分，既服務于系統(tǒng)工藝又具有本身的獨立性。該反滲透海水淡化系統(tǒng)的自控部分選擇GGD-3型低壓配電柜作為設備動力柜；單獨設置現(xiàn)場控制柜、PLC柜和Wincc監(jiān)控軟件作為自控核心。 現(xiàn)場控制柜完全根據(jù)工藝的特點及方便操作的原則來設置。系統(tǒng)設置了海水取水泵房控制柜，反滲透海水淡化裝置控制柜，產(chǎn)水泵房控制柜和加藥控制柜。 上位機監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的人機交互功能，操作員既可以通過它發(fā)布命令給PLC，也可以

46、通過它全面了解現(xiàn)場設備運行情況。一旦出現(xiàn)異常情況，及時提供詳細的報警信息給操作員，并產(chǎn)生報警聲。上位機自動采集系統(tǒng)運行的一些重要參數(shù)，并自動、及時歸檔，以利于今后對系統(tǒng)設備運行的連續(xù)性進行全面分析處理。2.6.1預處理部分及反滲透脫鹽部分控制 預處理部分以反滲透淡化水箱液位為連續(xù)運行控制點，當反滲透淡化水箱液位處于低限位置，低液位開關向PLC輸入開關信號，PLC控制預處理部分運行；當反滲透淡化水箱液位處于高限位置，高液位開關向PLC輸入開關量信號，反滲透脫鹽部分停止運行，預處理部分也相繼停止運行。2.6.2加藥控制 加藥計量裝置由事先調(diào)節(jié)好沖程，確定投加量后，通過與輸送泵，高壓泵實行啟動聯(lián)動，

47、對計量裝置實現(xiàn)啟動自動控制，實現(xiàn)藥劑的自動投加，亦可退出實行手動投加。2.6.3 反滲透部分a 反滲透高壓泵進水設壓力開關，當壓力小于0.1-0.15MPa時，控制高壓泵停止運行。當壓力大于0.1-0.15MPa時高壓泵即啟動，反滲透裝置投入運行。b 反滲透產(chǎn)水側管路設一壓力開關，當壓力大于某一設定值（0.2-0.3MPa）時，壓力開關會發(fā)出相應信號，PLC控制器輸出開關信號，停止高壓泵運行，控制器關閉整個反滲透系統(tǒng)，等待高壓消除，重新進行啟動。c 反滲透濃水側設一電動（或電磁）閥門。在高壓泵運行前和高壓泵停止后，接受PLC輸出的開關信號，自動進入低壓沖洗狀態(tài)；產(chǎn)水側同樣設置電動閥門，控制產(chǎn)水

48、排放或產(chǎn)品水。2.6.4 清洗系統(tǒng)控制系統(tǒng)設置的清洗系統(tǒng)實行單獨手動控制，即人工操作清洗過程。第三章 海水淡化工藝總結3.1 海水淡化主要設備a 集水井： 直徑2.8m,深約20mb 取水泵： 型號為IS200-150-315單級單吸離心泵兩臺，一臺備用。主要參數(shù)：流量240m/h,揚程32m.c 海水澄清池： LBH=886=384md 輸送泵： 型號IS200-150-315，流量240m/h,揚程32m.e 機械過濾器： 配置4臺機械過濾器單臺機械過濾器設計出水流量為52m/h,高度為h=10m,單臺機械過濾器設計直徑=2500mmf 保安過濾器： 配置2臺保安過濾器單臺保安過濾器設計出

49、水流量120 m/h高度為h=10m單臺機械過濾器設計直徑=4000mmg 高壓泵： 選用BME30-18型多級離心泵配置四臺并聯(lián)的高壓泵主要參數(shù)：流量：94m/h 額定功率： 315KW 供水壓力： 3-9MPa h 反滲透膜組：配置18支海水膜元件，分別裝在3根并聯(lián)布置的膜壓力管內(nèi)，每根壓力管內(nèi)串聯(lián)排列6支SW30HR-380海水膜元件。i 產(chǎn)品水池： LBH=886=384m3.2 海水淡化平面布置3.2.1 布置要點a 工藝及流程要求。 按工藝流程，設備規(guī)格和要求，現(xiàn)場實際情況，同時考慮設備的操作、維護和管理等要素設計反滲透海水淡化示范工程的平面布置圖。b 環(huán)境保護、防火及其它安全生產(chǎn)

50、的要求。 設備、建筑物、構筑物等的防火間距應符合現(xiàn)行的有關防火規(guī)范的要求。要注意環(huán)境保護、防止污染及噪音，還應根據(jù)危險程度的劃分來考慮布置設備。 利用電能或電動機的電氣設備的布置，應符合國家現(xiàn)行的爆炸和火災危險場所電力裝置設計規(guī)定的要求。c 主要設備的凈距。 兩排泵之間維修通道，最小2000mm；兩容器之間最小凈距1500mm； 人行道的最小寬度為1.5m。d 根據(jù)廠的規(guī)模大小，一般采用：1：2001：1000比例尺的地形繪制總平面圖，常用比例尺為1：500。3.2.2 平面布置 在靠海邊設置2.8m,深約20m的海水取水井一個，距離主廠房約180m。 在離取水井約6m處，設5.0m5.0m的

51、取水泵房一間，內(nèi)設置兩臺取水泵，一用一備。 海水淡化主廠房建筑面積為40*30m，分別布設2臺輸送泵，4臺高壓泵，4臺機械過濾器，2臺保安過濾器，反滲透膜組件，海水澄清池，產(chǎn)水池。另配有配電室、操作室、休息室和維修庫房各一間。 第四章 海水淡化發(fā)展前景目前，我國海水利用技術相對還不太成熟，但已建成具有自主知識產(chǎn)權的千噸級和萬噸級示范工程，是完全獨立掌握海水淡化技術的少數(shù)國家之一。近年來，天津、河北、浙江、青島、大連等多個萬噸級和10萬噸級海水利用工程相繼投產(chǎn)運營，市場已經(jīng)形成，骨干企業(yè)開始介入。據(jù)初步估計，國內(nèi)運轉產(chǎn)水量大于100m3d的反滲透淡化裝置總數(shù)量不少于500臺。用于海水淡化的有浙江

52、省山鎮(zhèn)的500m3d的反滲透淡化工程、浙江省泗縣馬跡山的350m3d的反滲透淡化工程、以及遼寧省長?？h的1000m3d的反滲透淡化工程等。目前，國內(nèi)海水所用反滲透復合膜均從國外進口，國產(chǎn)反滲透膜與國外產(chǎn)品還存在一定的差距。反滲透膜是海水淡化的核心，其國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化若不能解決，勢必影響我國此領域將來的發(fā)展。淡化技術的關鍵在于反滲透膜具有較大的透水性和脫鹽率，目前在海水淡化中使用的反滲透膜主要有醋酸纖維素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它們均由有機高分子構成，雖然具有制作工藝簡單、成本低等優(yōu)點，但應用于海水淡化領域也存在著一些不足，如化學穩(wěn)定性差、機械強度低等。這些缺陷限制了反滲透法處理海水技術的實用化和產(chǎn)業(yè)化。無機材料本身性能的優(yōu)勢，使得無機膜替代有機膜應用在這方面成為可能。預計反滲透技術將是21世紀海水淡化的主要方