反滲透海水淡化工程課件

目錄第一節(jié)、引言第二節(jié)、海水的物理化學(xué)性質(zhì)第三節(jié)、反滲透海水淡化工藝流程第四節(jié)、海水取水第五節(jié)、海水預(yù)處理及化學(xué)調(diào)節(jié)第六節(jié)、反滲透高壓給水系統(tǒng)第七節(jié)、反滲透海水淡化系統(tǒng)第八節(jié)、產(chǎn)品水后處理第九節(jié)、系統(tǒng)控制第十節(jié)、海水淡化系統(tǒng)選材第一節(jié)、引言一、國外海水淡化現(xiàn)狀二、國內(nèi)海水淡化現(xiàn)狀三、我國反滲透海水淡化應(yīng)用情況四、水資源開發(fā)與利用的一個重要舉措

一、國外海水淡化現(xiàn)狀?截至2001年12月31日，世界上百噸級以上脫鹽裝置為15233套，總產(chǎn)水量為3240萬噸/日。?反滲透技術(shù)在海水淡化占有份額上一直呈上升趨勢，1993年為32.7%，1995年為35.9%，1997年為39.5%，1999年為41.1%，現(xiàn)在為43.5%。以色列阿什凱隆正在建設(shè)日產(chǎn)淡水33萬噸的反滲透海水淡化廠。最大的反滲透苦咸水淡化廠在美國，日產(chǎn)淡水27萬噸二、國內(nèi)海水淡化現(xiàn)狀1967-1969年全國海水淡化會戰(zhàn)，同時開展電滲析、反滲透、蒸餾多種海水淡化方法的研究1981年建成西沙日產(chǎn)200噸電滲析海水淡化工程1997年建成嵊山日產(chǎn)500噸反滲透海水淡化示范工程2000年底建成嵊泗和長島日產(chǎn)1000噸級反滲透海水淡化示范工程2003年建成榮成日產(chǎn)5000噸級反滲透海水淡化示范工程在示范工程的引導(dǎo)下，至2004年3月國內(nèi)建成反滲透海水淡化工程10余個，合計日產(chǎn)水超兩萬噸四、水資源現(xiàn)狀?

我國是世界上21個最缺水的國家之一，人均占有淡水量相當(dāng)于世界人均占有量的四分之一，淡水資源緊缺狀況日益嚴(yán)重。全國300多個城市，108個城市嚴(yán)重缺水，40個城市進(jìn)入世界嚴(yán)重缺水之列?

我國沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集，以全國13%的土地，養(yǎng)活全國40%的人口，創(chuàng)60%的國民生產(chǎn)總值。但淡水資源極其貧乏，大部分城市人均水資源占有量在500方以下，大連、青島、天津、煙臺、舟山等沿海城市在200方左右海水淡化勢在必行?

據(jù)中國工程院2000年7月提出的“21世紀(jì)中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究報告”預(yù)測：到2010年，我國需水量7300億立方米，可供水量為6200～6300億立方米，缺水量1000億立方米。?

解決人類用水緊缺問題，關(guān)鍵是增加淡水資源的總量。海水淡化是我國水資源開發(fā)和利用的一個重要舉措，勢在必行。

第二節(jié)、海水的物理化學(xué)性質(zhì)一、典型海水組成二、海水中物質(zhì)分類一、典型海水組成

海水的總?cè)芙夤腆w從沿岸海水的30000mg/l到海盆區(qū)如紅海等的45000mg/l。大洋海水平均為35000mg/l。其組成如下：陽離子濃度(mg/l)陰離子濃度(mg/l)Na+10760HCO3-142K+387Cl-19350Ca2+413SO42-2712Mg2+1294Br-67Sr2+8總陽離子12862總陰離子22271二、海水中物質(zhì)分類類型顆粒大小組份實例溶液＜10-6mm離子、分子和聚合物、聚合電解質(zhì)有機(jī)分子、不電離溶質(zhì)和小聚集體膠體分散系10-6-10-4mm多分子集合體、水解和沉淀產(chǎn)物、高分子化合物、生物聚合體細(xì)顆粒分散系（顯微鏡）10-4–5X10-2mm泥沙、粘土，沉淀和凝集顆粒、細(xì)菌、浮游生物、其他微生物粗顆粒分散系（肉眼見）＞5X10-2mm泥沙、粘土，沉淀和凝集顆粒、大浮游生物、所有類型的生物體包括魚、頭足類和哺乳動物懸浮物泥沙、粘土，水生物、自游生物三、海水的特性1、冰點下降2、滲透壓上升1、冰點下降ΔΤf=KfmΔΤf------冰點下降量Kf------冰點下降常數(shù)m------溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度水的冰點下降常數(shù)Kf=1.855K.kg.mol-1大洋海水的冰點天然水的冰點下降是由水中溶解物質(zhì)總的特質(zhì)的量引起的。海水的主要離子組成相對穩(wěn)定，通過實驗得到在1大氣壓下海水的冰點tf鹽度S‰之間的關(guān)系如下：Tf(℃)=-0.0137-0.05199S-7.225X10-5S2大洋海水的鹽度約為35‰,將S=35代入求得tf=-1.922℃滲透壓稀溶液的滲透壓與溶液中溶質(zhì)質(zhì)點濃度成正比。溶液滲透壓也與溫度有關(guān)，當(dāng)濃度一定時與溫度成正比Π=cRTΠ:滲透壓,PaC:溶質(zhì)質(zhì)點的濃度,mol.L-1R:氣體常數(shù),8314.4Pa.L.K-1.mol-1T:熱力學(xué)溫度,K海水的滲透壓天然水的滲透壓主要取決于其中的含鹽量，含鹽量越大，滲透壓也越大。海水的滲透壓與氯度Cl‰及溫度的經(jīng)驗關(guān)系式為：Π=101.3(1.240+0.00454t)Cl式中:Π---滲透壓,kPat---溫度,℃Cl---Cl‰X103鹽度與氯度的關(guān)系有經(jīng)驗公式S‰=1.80655Cl‰因此對于鹽度為35‰的大洋海水Cl‰=35X10-3/1.80655=19.4‰特定溫度時海水的滲透壓對于零度海水Π=101.3X1.240X19.4=2437kPa對于25度海水Π=101.3X(1.240+0.00454X25)X19.4=2660kPa第三節(jié)、反滲透海水淡化工藝流程一、反滲透海水淡化系統(tǒng)選擇二、典型工藝流程介紹一、反滲透海水淡化系統(tǒng)選擇

系統(tǒng)組成海水水源原水濁度產(chǎn)水水質(zhì)C+F+CF+SWRO+PT表層海水≥15mg/l≤500mg/lF+CF+SWRO+PT表層海水地下海水≤15mg/l≤500mg/lCMF/CUF+SWRO+PT表層海水地下海水≤15mg/l≤500mg/l

C—沉淀F—過濾CF—保安過濾CMF─連續(xù)微濾

CUF─連續(xù)超濾SWRO—反滲透海水淡化PT—產(chǎn)品水后處理二、典型工藝流程介紹

(嵊山500噸/日反滲透海水淡化示范工程）成果來源：自有技術(shù)，浙江省重大科技項目鑒定年限：1998年鑒定主要內(nèi)容：我國第一個自行設(shè)計、建造的百噸級反滲透海水淡化工程；首次采用透平式能量回收裝置，噸水電耗<5.5度；淡水水質(zhì)符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，TDS<500mg/l鑒定意見：填補(bǔ)國內(nèi)空白，達(dá)到國際先進(jìn)水平嵊山日產(chǎn)500噸反滲透海水淡化裝置二、典型工藝流程介紹

(1000噸/日反滲透海水淡化示范工程）成果來源：國家科技攻關(guān)項目，自有技術(shù)鑒定年限：2001年2月鑒定主要內(nèi)容：分別在長島和嵊泗建設(shè)了日產(chǎn)千噸級反滲透海水淡化示范工程；首次采用壓力交換式能量回收裝置，噸水耗電<3.5度，水回收率35-40%；淡化水質(zhì)符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，TDS<500mg/L鑒定意見：系統(tǒng)可靠性高，應(yīng)用性強(qiáng)，具有創(chuàng)新性，整體水平達(dá)國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平長島1000噸/日反滲透海水淡化裝置長島1000噸/日反滲透海水淡化工程現(xiàn)場照片一長島1000噸/日反滲透海水淡化工程現(xiàn)場照片二長島1000噸/日反滲透海水淡化工程現(xiàn)場

照片三

第四節(jié)、海水取水

一、海水取水難點二、典型海水取水方法一、海水取水難點潮位差風(fēng)浪腐蝕性微生物、細(xì)菌和貝類生長二、典型海水取水方法海灘水井取水表層海水取水海床過濾取水海灘水平暗渠取水

海灘水井取水

表層海水取水海床過濾取水海灘水平暗渠取水海水取水系統(tǒng)投資、運行和維護(hù)費用第五節(jié)、海水預(yù)處理及化學(xué)調(diào)節(jié)一、海水預(yù)處理二、化學(xué)調(diào)節(jié)一、海水預(yù)處理（1）（一）預(yù)處理的目的防止海水膜表面污染。即防止懸浮雜質(zhì)、有機(jī)物、膠體物質(zhì)、微生物等附著在膜表面或堵塞膜元件水流通道防止海水膜表面結(jié)構(gòu)沉淀。反滲透海水淡化過程中，由于海水的濃縮，一些難溶無機(jī)鹽類如CaCO3、CaSO4等會沉淀在膜表面，要采取適當(dāng)措施防止難溶鹽類結(jié)構(gòu)沉淀確保海水膜免受機(jī)械和化學(xué)損失，使膜保持良好的性能和足夠長的使用壽命一、海水預(yù)處理（2）（二）預(yù)處理的常用系統(tǒng)及選擇加氯或次氯酸鈉殺菌滅藻混凝、沉淀（澄清）、過濾去除懸浮雜質(zhì)、膠體物質(zhì)等加酸（調(diào)節(jié)pH值）和/或阻垢劑防止碳酸鹽和硫酸鹽的結(jié)構(gòu)沉淀當(dāng)海水有機(jī)物含量較高時，可采取加氯、混凝、澄清、過濾工藝。如以上處理仍不能滿足反滲透工藝進(jìn)水要求，可同時采用活性炭過濾處理加還原劑（亞硫酸氫鈉等）和/或活性炭過濾去除預(yù)處理系統(tǒng)出口余氯，使之滿足后續(xù)反滲透系統(tǒng)進(jìn)水要求（聚酰胺類膜）反滲透海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)（實例）反滲透海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)（實例）反滲透海水淡化保安過濾設(shè)備（實例）二、化學(xué)調(diào)節(jié)（1）次氯酸鈉/液氯－海水殺菌滅藻（連續(xù)或間歇式）－投加在過濾設(shè)備前或取水頭部－過濾設(shè)備出口余氯約0.2mg/l三氯化鐵－混凝－投加在過濾設(shè)備前－過濾設(shè)備出口SDI值小于4亞硫酸氫鈉

－還原余氯

－投加在過濾設(shè)備后或反滲透系統(tǒng)前－投加量為余氯量的2～3倍二、化學(xué)調(diào)節(jié)（2）硫酸或其他阻垢劑－阻垢（防止難溶無機(jī)鹽類結(jié)垢沉淀）－投加在反滲透系統(tǒng)前－調(diào)節(jié)濾過水pH值在6.5～6.8次氯酸鈉/液氯－產(chǎn)品水殺菌－投加在反滲透設(shè)備出口或產(chǎn)品水供水系統(tǒng)－管網(wǎng)余氯符合生活用水標(biāo)準(zhǔn)堿或石灰

－調(diào)節(jié)產(chǎn)品水pH值（硬度）

－投加在反滲透設(shè)備出口或產(chǎn)品水供水系統(tǒng)－pH值符合生活用水標(biāo)準(zhǔn)反滲透海水淡化系統(tǒng)化學(xué)劑自動投加裝置（實例）第六節(jié)、反滲透高壓給水系統(tǒng)一、高壓泵二、能量回收裝置三、壓力提升泵反滲透海水淡化高壓給水系統(tǒng)（實例）一、高壓泵柱塞泵中開式多級離心高壓泵分段式多級離心高壓泵高速離心高壓泵柱塞泵

適用范圍：流量＜80m3/h泵效率要求高的場合優(yōu)點：效率＞85%中開式多級離心高壓泵

適用范圍：優(yōu)點：流量＞200m3/h效率75～85%

無軸向推力維護(hù)保養(yǎng)方便

分段式多級離心高壓泵適用范圍：流量80～200m3/h優(yōu)點：效率70～80%三明治結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕價格相對便宜高速離心高壓泵（1）適用范圍：流量10～70m3/h優(yōu)點：效率50～75%級數(shù)少，葉輪直徑少，體積小，重量輕轉(zhuǎn)速：＞5000rpm高速離心高壓泵（2）二、能量回收裝置透平式能量回收裝置壓力交換式能量回收裝置透平式能量回收裝置

適用范圍：流量10～900m3/h（給水）優(yōu)點：能量回收效率35～68%流程簡易，組裝方便可靠性強(qiáng)壓力交換式能量回收裝置適用范圍：流量5～36m3/h（濃水）優(yōu)點：能量回收效率90～95%組件化，組裝方便可靠性強(qiáng)壓力交換式能量回收裝置流程原理圖能量回收裝置回收效率對比能量回收效率的計算方法三、壓力提升泵單級離心管道泵多級離心管道泵單級離心管道泵適用范圍：流量≥80m3/h（濃水）進(jìn)口壓力≤7.0MPa優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便價格較低多級離心管道泵適用范圍：流量≤80m3/h（濃水）進(jìn)口壓力≤5.5MPa優(yōu)點：組件化，易匹配噪聲低第七節(jié)、反滲透海水淡化系統(tǒng)一、海水淡化系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)二、海水淡化膜元件三、海水淡化膜壓力管四、化學(xué)清洗系統(tǒng)一、海水淡化系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)

（海水淡化復(fù)合膜）最大進(jìn)水濁度：1（NTU）余氯：＜0.1mg/lpH范圍（連續(xù)運行）：2～11pH范圍（臨時清洗）：1～12污染指數(shù)（SDI）：＜4CODMn:≤1.5mg/l含鐵量（以Fe計）：＜0.05mg/l油及油脂：＜0.1mg/l

二、海水淡化膜元件

陶氏海水卷式復(fù)合膜型號尺寸測試壓力(bar)

產(chǎn)水

(m3/d)脫氯率(%)SW30-25402.5“X40”55.22.099.4SW30HR-25402.5“X40”55.21.299.4SW30-40404“X40”55.25.799.4SW30-80408“X40”55.223.099.1SW30HR-40404“X40”55.23.899.4SW30HR-80408“X40”55.215.099.4SW30HR-3808“X40”55.223.099.6

海德能海水卷式復(fù)合膜

型號尺寸測試壓力(bar)

產(chǎn)水

(m3/d)脫氯率

(%)SWC1-40404“X40”55.24.199.6SWC2-40404“X40”55.25.299.2SWC18“X40”55.218.999.6SWC28“X40”55.223.599.2SWC34“X40”55.222.399.6三、海水淡化膜壓力管四、化學(xué)清洗系統(tǒng)開機(jī)、停機(jī)淡水自動沖洗，置換出濃縮海水，防止在停運期間難溶無機(jī)鹽類沉淀在膜表面較長時間停機(jī)時，對膜進(jìn)行保護(hù)定期或膜性能下降時實行化學(xué)清洗反滲透海水淡化系統(tǒng)化學(xué)清洗裝置（實例）第八節(jié)、產(chǎn)品水后處理符合國家飲用水或世界衛(wèi)生組織（WHO)飲用水標(biāo)準(zhǔn)總?cè)芙夤腆wTDS＜500mg/l加堿、石灰或通過石灰石濾床，調(diào)節(jié)產(chǎn)水pH值為6.5～8.5，（硬度為29～75mg/l,CaCO3計）加氯殺菌（＞0.3mg/l)第九節(jié)、系統(tǒng)控制大中型海水淡化工程宜采用微機(jī)和可編程控制器組成的分散采樣控制，集中監(jiān)視操作的控制系統(tǒng)按工藝參數(shù)設(shè)置高低壓保護(hù)和自動切換裝置，在電導(dǎo)率、流量、壓力等出現(xiàn)異常時，能實現(xiàn)自動切換、聯(lián)鎖報警、停機(jī)，以保護(hù)高壓泵和膜元件等關(guān)鍵設(shè)備采用變頻控制或軟啟動措施和在反滲透出口設(shè)置淡水置換槽，實現(xiàn)高壓泵的軟操作，防止由于“水錘”或停機(jī)出現(xiàn)滲透反壓而造成高壓泵和膜元件損壞對系統(tǒng)溫度、流量、