海水淡化工程技術(shù)方案

1、海水淡化工程技術(shù)方案海水淡化是目前解決水資源短缺的有效途徑之一，海水淡化是把海水中的鹽分脫離，使咸水變成淡水的過(guò)程。常用的海水淡水方法可以細(xì)分為蒸餾法、冷凍法、反滲透法、水合物法和溶劑萃取法，還包括電滲析法和離子交換法。目前最常用的方法為反滲透法和蒸餾法。一、海水淡化技術(shù)簡(jiǎn)介1、反滲透海水淡化技術(shù)對(duì)透過(guò)的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶液的薄膜稱之為理想的半透膜。當(dāng)半透膜把不同濃度的溶液隔開后，在自然情況下，水流是從低濃度鹽水側(cè)往高濃度鹽水側(cè)流動(dòng);當(dāng)在高濃度鹽水側(cè)加上一個(gè)適當(dāng)?shù)膲毫?，也?huì)將水從高濃度側(cè)壓到低濃度側(cè)，見圖 1。反滲透海水淡化就是利用該原理，用高壓泵

2、將海水增壓后，借助半透膜的選擇截留作用來(lái)除去水中的無(wú)機(jī)離子得到淡水。由于反滲透膜的截留粒度小于 10×10-10 m，所以反滲透海水淡化同時(shí)能濾除各種細(xì)菌、病毒，獲得高質(zhì)量的純水。 圖 1. 反滲透海水淡化技術(shù)原理一般說(shuō)來(lái)，反滲透海水淡化工藝包括四部分：預(yù)處理、反滲透、后處理及清洗系統(tǒng)，圖 2是一種反滲透海水淡化系統(tǒng)的典型工藝流程。 圖 2. 反滲透系統(tǒng)典型工藝流程圖預(yù)處理系統(tǒng)的目的是為了充分發(fā)揮反滲透淡化系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)越性，保障良好的設(shè)計(jì)性能和長(zhǎng)時(shí)間的安全運(yùn)行，特別是為了保證膜的使用壽命(一般情況下，自來(lái)水和苦咸水反滲透膜的使用壽命為 5年，而海水膜的使用壽命為 3年)而設(shè)置。由于供

3、給的源水不同，其水質(zhì)組成與雜質(zhì)成分千差萬(wàn)別，預(yù)處理系統(tǒng)也有很大的區(qū)別，在決定預(yù)處理系統(tǒng)時(shí)需要豐富的基礎(chǔ)理論知識(shí)和工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。反滲透裝置的主體由反滲透膜堆和高壓泵兩部分組成，反滲透組件是整個(gè)系統(tǒng)的心臟部分，而高壓泵是系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。高壓泵把進(jìn)水升壓至不同的壓力進(jìn)入膜堆，透過(guò)膜的水作為產(chǎn)品水，而未透過(guò)膜的作為濃鹽水排放。其設(shè)計(jì)的核心在于根據(jù)不同的原水水質(zhì)安排不同的回收率，以及通過(guò)流程及設(shè)備的選用使系統(tǒng)盡可能的節(jié)能。一般情況下自來(lái)水及苦咸水回收率可以做到 45%75%，有些系統(tǒng)的回收率甚至做到 90%以上，而對(duì)于海水反滲透系統(tǒng)，大中型裝置可以做到 30%50%。后處理系統(tǒng)的目的是調(diào)節(jié)產(chǎn)品淡水的水質(zhì)

4、，使之符合使用的要求。當(dāng)需要產(chǎn)品水進(jìn)入自來(lái)水管道時(shí)，一般也要增加后處理工藝。通常，反滲透的產(chǎn)品水呈弱酸性，不是最佳的飲用水，直接進(jìn)入供水管網(wǎng)時(shí)會(huì)對(duì)鐵制的管網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕，產(chǎn)生紅水現(xiàn)象等。后處理的常用方法是投加石灰、蘇打或火堿以提高堿度或硬度，另外，也需要投加少量的次氯酸鈉以防止細(xì)菌的滋生。二、蒸餾海水淡化技術(shù)蒸餾法海水淡化技術(shù)有：多級(jí)閃蒸、多效蒸餾和壓汽蒸餾等。其中，多級(jí)閃蒸主要采用給原料水加熱升溫、然后分多級(jí)分步降壓的方法使海水中的水份逐漸蒸發(fā)，然后冷卻其水蒸汽達(dá)到收集水的方法;多效蒸餾采用較高溫度的水，隨著其水份的蒸發(fā)和水溫的降低，不斷供應(yīng)其熱能的辦法。壓汽蒸餾法和多效蒸餾的原理相似，只是

5、其熱源是電能通過(guò)壓縮機(jī)(機(jī)械能)壓縮蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽冷凝所釋放出來(lái)的熱(水的蒸汽-液體水的相變產(chǎn)生的熱)。 圖 3. 低溫多效海水淡化原理圖低溫多效蒸餾的熱源為70 的蒸汽，操作溫度低，大大改善了海水對(duì)傳熱管及設(shè)備本體的腐蝕狀況，降低了裝置的材料成本，水泵的動(dòng)力消耗也大幅度下降，圖3是低溫多效海水淡化流程示意圖，其特征是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)，用一定量蒸汽輸入通過(guò)多次的蒸發(fā)和冷凝，后面一效的蒸發(fā)溫度均低于前面一效，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，海水淡化應(yīng)用地區(qū)和范圍日益廣泛，已成為部分沿海國(guó)家和地區(qū)的主要水源。據(jù)國(guó)際脫鹽協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截止到2008年底，全球共有1410

6、0個(gè)淡化工程，總產(chǎn)量約6348萬(wàn)立方米/日，為2億多人供水。海水淡化技術(shù)不斷進(jìn)步，發(fā)展速度提升，產(chǎn)水成本已接近常規(guī)水源的供水價(jià)格;單廠和單機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新建工程產(chǎn)量接近百萬(wàn)噸/日，可一次性解決百萬(wàn)人口的供水問(wèn)題，受到國(guó)際社會(huì)日益廣泛的重視。三、典型規(guī)模的海水淡化設(shè)備造價(jià)由于采用的工藝不同，海水淡化設(shè)備的造價(jià)有較大差異。一般來(lái)說(shuō)，反滲透法海水淡化項(xiàng)目的投資在700010000元/噸水;低溫多效蒸餾法海水淡化項(xiàng)目的投資在800012000元/噸水。目前海水淡化所用的設(shè)備除了部分關(guān)鍵設(shè)備未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化外，大多已有國(guó)產(chǎn)，而國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備的價(jià)格差別較大，同時(shí)工程建設(shè)、安裝、管理水平的差異，實(shí)際工程的投資

7、差別也會(huì)較大。四、淡化水的品質(zhì)以及與自來(lái)水管網(wǎng)的連接問(wèn)題海水淡化的工藝特點(diǎn)決定了淡化水具有良好的品質(zhì)。不管是反滲透法海水淡化還是熱法海水淡化，其產(chǎn)品水均能滿足我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)，其中使用一級(jí)反滲透海水淡化的產(chǎn)水總含鹽量(TDS)不大于 300mg/L，二級(jí)反滲透海水淡化的產(chǎn)水總含鹽量不大于 30mg/L，低溫多效蒸餾海水淡化的產(chǎn)水總含鹽量不大于 5mg/L。目前，國(guó)內(nèi)外有很多關(guān)于淡化水進(jìn)入自來(lái)水管網(wǎng)的研究正在進(jìn)行中，但一般認(rèn)為，在充分考慮淡化水對(duì)管網(wǎng)腐蝕及結(jié)垢的影響，并進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理后可以進(jìn)入自來(lái)水管網(wǎng)。五、淡化水的制水成本反滲透法海水淡化和低溫多效法海水淡化的制

8、水成本有較大差異。下面分別對(duì)兩種海水淡化方法的制水成本進(jìn)行敘述。1、反滲透法海水淡化成本反滲透法海水淡化成本一般包括幾部分：化學(xué)藥品、電力、膜更換費(fèi)用、職工工資福利、固定資產(chǎn)折舊、設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用、管理費(fèi)、貸款利息等幾部分。就目前的海水淡化技術(shù)，就10000噸/天反滲透海水淡化廠來(lái)說(shuō)，一般化學(xué)藥品消耗在0.30.5元/噸水;電力消耗約2.22.5元/噸水;膜更換費(fèi)用0.30.5元/噸水;職工工資福利約0.2元/噸水;固定資產(chǎn)折舊費(fèi)0.91.2元/噸水;設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用為0.20.4元/噸水;管理費(fèi)小于0.1元/噸水。這樣在不考慮貸款利息情況下，一般膜法海水淡化工程的制水成本為4.25.4元/噸

9、水，其中電力成本及折舊是造水成本中最大的兩部分。2、低溫多效法海水淡化成本低溫多效海水淡化成本一般包括：化學(xué)藥品、熱力、電力、職工工資福利、固定資產(chǎn)折舊、設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用、管理費(fèi)、貸款利息等幾部分。對(duì)于熱法海水淡化來(lái)說(shuō)，熱力成本對(duì)制水成本影響很大，一般萬(wàn)噸級(jí) MED海水淡化的造水比可以達(dá)到10，如果蒸汽價(jià)格按市場(chǎng)價(jià)(8090元/噸蒸汽或更貴)計(jì)算，制水成本中單蒸汽費(fèi)用一項(xiàng)即達(dá)到89元/噸水，而將 MED與電廠等有廢熱蒸汽資源合建時(shí)，蒸汽的成本可望降到20元/噸以下，這樣，制水成本中蒸汽的費(fèi)用則不足2元/噸。對(duì)于10000噸/天 MED海水淡化廠來(lái)說(shuō)，除蒸汽外的成本構(gòu)成一般為：化學(xué)藥品消耗0.2

10、0.5元/噸水;電力消耗約0.6元/噸水;職工工資福利約0.2元/噸水;固定資產(chǎn)折舊費(fèi)1.11.7元/噸水;設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用為0.30.6元/噸水;管理費(fèi)小于0.1元/噸水。這樣，對(duì)于萬(wàn)噸級(jí) MED海水淡化項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，如果能夠與電廠合建，用到廉價(jià)的蒸汽資源時(shí)，造水成本在4.55.7元/噸水;而不具備使用廉價(jià)的蒸汽的條件時(shí)，制水成本則達(dá)到10元/噸水以上，這時(shí)一般認(rèn)為項(xiàng)目不可行。六、海水淡化項(xiàng)目的建設(shè)周期一般來(lái)說(shuō)，萬(wàn)噸級(jí)反滲透海水淡化工程的建設(shè)周期為2年左右，百噸級(jí)至一千噸海水淡化工程的建設(shè)周期為312個(gè)月。而低溫多效海水淡化工程的時(shí)間稍長(zhǎng)，萬(wàn)噸級(jí)海水淡化工程的建設(shè)周期為3年左右，百噸級(jí)至一千噸淡化工程的建設(shè)周期為618個(gè)月。七、廠房、用地情況說(shuō)明對(duì)于大型海水淡化工程(1000噸/