反渗透海水淡化技术在给水深度处理中的应用.doc

1、反渗透海水淡化技术在给水深度处理中的应用摘要：本文主要介绍了目前淡水资源的形势，指出海水淡化的重要性，进而对反渗透的基本原理，并结合威海某电厂以及大连某石化公司的工程实例对反渗透海水淡化技术在给水深度处理中的应用进行了阐述。关键词：反渗透，海水淡化，浓差极化 中图分类号： TV213 文献标识码：A 文章编号： 1 前言 众所周知，我国淡水资源的形势是十分严峻的，尤其是占国土一半的北方地区，缺水问题已严重地影响到国民经济发展和人民的生活质量。解决的办法包括多项措施，如调水、合理开采地下水、废水回用等，然而以高科技为基础，大规模地开辟稳定可靠的水源，则首推海水淡化，包括对西北地区的苦咸水淡化。

2、海水淡化在新世纪的加速发展一方面是由于水资源的持续短缺,另一方面得益于淡化技术的持续进步。热法和膜法两种淡化技术的进步方式有所不同,相比较而言,反渗透技术的进步更为明显。从海水淡化的技术种类来说，目前主要的还是蒸馏法，但是，反渗透海水淡化技术由于其设备投资省、能量消耗低、建造周期短等诸多优点，近 10 年来发展速度很快，目前最大的反渗透海水淡化厂产水规模已经达到 11104 立方米/天，在 21 世纪将与蒸馏法一起成为海水淡化的主导技术1 。反渗透过滤工艺由于不发生相变化和不需要酸碱再生，在能源紧张的今天具有非常重要的意义；并且，反渗透工艺生产过程中不使用酸、碱等对环境有害物。因此，在环境污染

3、日益严重和人们的环保意识日益增强的今天，反渗透过滤工艺有着广阔的应用前景2 。 2 反渗透海水淡化运行 工艺流程如下图 1 所示。反渗透法的主要设备有取水设备、调整设备(预处理及后处理)、反渗透主体设备(主要由高压泵、反渗透膜、能量回收装置三部分组成)、排放设备、药品注入设备、受变电设备、电器仪表设备。反渗透法具有操作方便、建设周期短，工程一次性投资低等优点3 。 图 1 反渗透（RO）流程示意图 反渗透海水淡化技术有很多成功的工程实例，下面我以一些工程实例来对反渗透海水淡化技术的运行进行阐述。 3.1 威海某电厂海水淡化 威海某电厂海水淡化装置是利用反渗透技术制取淡水的。海水淡化系统主要包括

4、海水取水、预处理、一级反渗透、二级反渗透等部分。海水经过 2 级反渗透处理后，可使含盐量 33000mg/L 的海水淡化为含盐量仅 6mg/L 的淡水，再经过离子交换处理，制得除盐水用作锅炉的补给水。整个系统采用 PLC 程序控制，系统的启动、停止、过滤器的反洗和预处理加药等过程也采用程序自动控制。 (1)工艺流程。海水淡化系统的工艺流程:取水泵来海水加药(次氯酸钠和聚合氯化铝)双滤料过滤器活性碳过滤器加药(亚硫酸氢钠和阻垢剂)保安过滤器(5m)一级高压给水泵和能量回收泵一级反渗透装置一级产水池二级高压泵二级反渗透装置二级产水池。取水泵来海水分 2 路，一路来自循环水泵出口母管；另一路来自凝汽

5、器排水(提高了原海水温度)。 运行工况。在投产初期及工程保证期内，各项指标均达到了设计标准。经过一阶段的运行，目前，一级反渗透的出力为 48-50 立方米/时(25)，系统脱盐率为 99%，产水电导率为 350-670s/cm，系统运行压力为 4.9-5.4MPa。二级反渗透膜运行至今没有进行过化学清洗，二级反渗透的出水仍能达到设计标准。二级反渗透出力为 40 立方米/时(25)，系统回收率为 75%，运行压力为 1.0-1.4MPa，产水电导率为 4.0-15.0s/cm。 3.2 大连某石化公司海水淡化 （1）工艺流程。大连某石化公司海水淡化装置采用常规预处理加三级反渗透膜分离技术生产锅炉

6、除盐水。其中一级反渗透(RO)的产水量为5500t/d，三级反渗透的产水量为 5000t/d。该套装置的原水取自四催化装置气轮机复水器冷却水出口的海水，在加入絮凝剂、杀菌剂等药品后经初滤、双滤料过滤、活性炭过滤等设施预处理后，再经高压泵、增压泵、能量回收系统将海水加压，进一级反渗透膜进行脱盐。产品水进入水箱后再进行二级反渗透处理，因为产水直接送至炼化装置电厂的中压锅炉，故设计了三级反渗透处理，以确保产出水的电导等其他参数满足锅炉用水的水质需求。每一级产水均设置中间水箱，其中一级反渗透装置分为三套，三套总产水量 5652t/d，系统回收率 45%，脱盐率 99.5%；二级反渗透装置分为两套，两套

7、共产水 5568t/d，系统回收率 90%，脱盐率 97%；三级反渗透系统分为两套，两套总产水量为 5040t/d，系统回收率 90%脱盐率 97%。海水淡化工艺流程见图 2。 图 2 海水淡化工艺流程 （2）技术特点。1.原海水取自冷却水出口原海水为换热后的排放水，一是解决了冬季原水温度低的问题；二是利用了其装置的排放水，取此海水将不额外增加海水的取用量，节省了利用海水的资源费。2.能量回收系统在一级反渗透系统中“浓水”的剩余压力仍高达 5.3MPa 左右。为了更有效地利用这部分能量，使用 ERI 美国能源回收公司的能量回收装置。该装置不需要外部动力，只有单一活动组件，靠水流驱动使其旋转，将

8、反渗透高压“浓水”的能量转换到低压的原料海水中4 。 4 存在问题及解决措施 同时，反渗透法对海水进行淡化处理也存在很多缺点，在运行过程中也出现了一些问题，针对这些缺点和问题，提出了一些解决措施。 4.1 海水腐蚀及对策 海水对装置的腐蚀、锈蚀是非常严重的。这种现象在国内同类装置中也普遍存在。对此，采取了更换管道与设备的材质、采用新材料的方法解决。如低压部分管道采用孔网钢塑复合管，基本杜绝了这部分的腐蚀现象；高压部分采用 2507 双相钢，这种材质的钢材是目前耐海水腐蚀比较理想的材料。另外，对装置内的金属部分采取了喷涂保护层的方法来防止水气腐蚀。从目前运行状况来看，取得了较好的效果。 4.2

9、微生物及防治 从生物污染的季节性和危害性来看，春季容易发生以猛水蚤大量滋生为特征的生物污染，夏季容易发生赤潮为标志的生物污染。根据几年的运行实际，逐渐摸索出一套解决方法，在春季微生物污染多发季节采取防范措施，如临时投加杀菌剂、增加预处理过滤器反洗频次、对预处理过滤器进行化学清洗等。 6 结语 社会和经济的发展需要可持续的水资源支撑，从长远的观点来看，海水淡化是解决问题的重要途径。淡化技术，尤其是反渗透海水淡化技术在过去的半个世纪已经取得长足进步，但还有较大的发展空间。膜技术的最新进展为进一步降低海水淡化成本指明了方向。我国的海水淡化已经起步，目前需要关注和解决的问题包括淡化水进入城市管网的后处

10、理技术储备、淡化技术用于苦咸水淡化以及城市污水的再生利用，同时还要及早应对废弃膜的污染问题。处理好这些问题，将会有力地促进我国水资源的可持续用5 。 采用反渗透工艺比采用全离子交换法进行预脱盐在节能和减排方面具有明显的优势，而且大大降低了劳动强度。但该工艺在运行过程中需要高度重视预处理效果和浓差极化现象，以确保系统的稳定性和经济性。7 参考文献 1李崇超，刘庆江，李睿海水淡化技术浅析，锅炉制造.2009， （5）：58-61. 2邵正波，王振彬反渗透海水淡化运行.中国电力，2006， （8）:5356. 3王世昌周清王志海水淡化与反渗透技术的发展形势,膜科学与技术.2003，8（4）:162171. 4杨恒，徐金枝，王荣海反渗透膜法海水淡化技术在大连石化公司的应用.油气田环境保护. 5梁艳华，孙彦辉反渗透技术在纯水制备中的应用.聚氯乙烯，2002，5（5）:4144. 作者简介： 第一作者：豆斌杰、男、甘肃兰州、硕士、污水处理方向。