【m.taozhaisz.com武漢純水設(shè)備】以三沙市海水淡化工程為例，其產(chǎn)水量為 1000m3／d，預(yù)處理部分由斜管沉淀池、管道過濾器組成，深度處理采用了PVDF管式超濾、RO系統(tǒng)的組合。該設(shè)備在運行的一年多時間里，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)達到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749 006)。由于采用了能量回收系統(tǒng)，使得膜法海水淡化技術(shù)具有了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

我國的淡水資源一直處于緊缺的狀態(tài)。隨著技術(shù)的進步，海水淡化在越來越多的城市有了應(yīng)用，尤其是沿海和島嶼地區(qū)，向大海要淡水是大勢所趨與長距離調(diào)配水源相比，海水淡化具有見效周期短水量穩(wěn)定、水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。武漢工業(yè)純水處理設(shè)備目前，海水淡化以膜法反滲透、低溫多效、多級閃蒸等作為主流技術(shù)，其中膜法的實際應(yīng)用廣泛。能量回收技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用，對膜法海水淡化的產(chǎn)水能耗降低起到了至關(guān)重要的作用。

三沙市是我國最年輕的地級市，市府位于永興島，地處我國南海海域。在還沒有海水淡化裝置的年代，島上的軍民主要依靠地下水、雨水等方式獲得生活用水，水質(zhì)、水量無法得到保障。隨著交通的便利，政府通過船只為駐島人員運輸?shù)?。由于船運受天氣等客觀因素影響較大，經(jīng)過調(diào)研，三沙市政府決定由天津海水淡化與綜合利用研究所在永興島建造1000m／d產(chǎn)水量的海水淡化裝置一套，以滿足永興島居民生活飲用水的需求，并于2016年第二季度開工建設(shè)，同年10月投入使用。

1 原水水質(zhì)

原水為我國南海海域海水，電導(dǎo)率為45000～ 46000uS／cm，水溫為 20～35℃ ，pH值為7．5～ 8．5，ORP為 -200 ~-10mV。該海水淡化廠處理能力為1000m／d，原海水經(jīng)過斜管沉淀池和超濾系統(tǒng)的預(yù)處理后，進入兩級反滲透進行脫鹽。一級產(chǎn)水作為普通生活用水，用于洗衣、洗澡等，二級產(chǎn)水用于飲用和做飯等。產(chǎn)水全部供應(yīng)給全島軍民使用。由于我國尚沒有關(guān)于海水淡化水的標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的檢測均 采用《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)。

2 工藝流程

本工程使用潛水泵在近海碼頭處直接取水。原海水通過輸送管路進入斜管沉淀池。采用斜管沉淀池可以降低原水濁度，同時配有絮凝劑和殺生劑加藥系統(tǒng)，通過絮凝劑的作用使膠體等懸浮物凝聚成更大顆粒通過沉淀去除，投加殺生劑可以滅活原水中的微生物和藻類等，為后續(xù)超濾系統(tǒng)更穩(wěn)定地運行提供了保障，同時也延長了反洗周期。

沉淀池的出水進入海水儲水池，作為超濾前的水力緩沖。進入超濾前設(shè)置了管道過濾器，以防止較大的機械顆粒阻塞超濾中空纖維膜的進水通道，導(dǎo)致產(chǎn)水量降低，嚴(yán)重時可能會損壞膜元件 。

管道過濾器的出水進入超濾系統(tǒng)，超濾系統(tǒng)作為海水淡化反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理工藝，可以去除海水中的膠體、病毒、細菌、懸浮物等物質(zhì)，降低原水濁度，以保證反滲透系統(tǒng)在長期運行中更加穩(wěn)定。超濾產(chǎn)水進入兩級反滲透系統(tǒng)進行脫鹽，產(chǎn)水再經(jīng)輸送管路配給到用水點。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

3.1 海水儲水池1座，鋼混結(jié)構(gòu)，長為15m，寬為2m，深為4m。儲水池的設(shè)置主要是為了后端的超濾系統(tǒng)進行壓力緩沖，進出口設(shè)置對夾法蘭式閥門，并配有排空閥，便于日常維護 。

3.2 斜管沉淀池及海水儲水池1座，鋼混結(jié)構(gòu)，長為15m，寬為4m，深為4m，采用異向流斜板，表面負荷為 2.5m3／(㎡ ·h)，斜管傾角為 60°。合肥純水處理設(shè)備絮凝劑加藥系統(tǒng)包括溶液箱、加藥泵及攪拌器，加藥量手動調(diào)整。殺生劑通過次氯酸鈉發(fā)生器制作，對原海水中的細菌、病毒等微生物進行滅活，否則這些微生物會堵塞超濾膜的膜孔，影響超濾系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.3 超濾系統(tǒng)

超濾裝置設(shè)置兩臺單級離心進水泵，互為備用，流量為70m／h，揚程為250kPa。進水泵采用變頻控制，控制參數(shù)為海水儲水池的液位、超濾產(chǎn)水池液位以及超濾進水側(cè)的壓力。當(dāng)海水儲水池處于低液位時，進水泵會自動停止并發(fā)出報警信號；壓力信號的作用是調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，保持各超濾裝置進水壓力的恒定。

超濾系統(tǒng)采用外壓式進水，原水從膜絲外表面滲入膜絲內(nèi)部，產(chǎn)水從中心管流出，匯集到產(chǎn)水池。通過這種方式，降低了超濾系統(tǒng)頻繁反洗的頻率，提高了回收率和產(chǎn)水效率。

超濾系統(tǒng)設(shè)備采用框架式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)共配置2組超濾裝置，每組設(shè)置36只膜組件。超濾系統(tǒng)設(shè)計的單套恒定出力為1350m3／d，當(dāng)其中一套超濾設(shè)備處于正沖、反沖或化學(xué)清洗過程時，另外一套超濾裝置可通過采用提高工作流量的方式保持系統(tǒng)的恒定產(chǎn)水量。

超濾系統(tǒng)配有反洗設(shè)備，主要包括：反洗泵2臺以及閥門、儀表、管路等。反洗泵1用1備，流量為90m3／h，揚程為300kPa。反洗泵采用變頻控制。

另外，超濾系統(tǒng)還設(shè)置化學(xué)清洗設(shè)備，包括：清洗罐1個，有效容積為7m3；清洗泵2臺，流量為30m3／h，揚程為300kPa，兩臺泵同時工作。化學(xué)清洗周期一般為每兩個月進行藥洗一次，一次清洗時間為l0～24h。

3.4 管道過濾器

超濾前端并聯(lián)安裝了兩臺過濾精度為100um的自清洗式管道過濾器，可截留預(yù)處理水池中粒徑>100 um 的機械顆粒，防止進入超濾裝置。武漢實驗室純水處理設(shè)備較大的機械顆粒會污堵超濾進水孔，影響進水量，從而降低產(chǎn)水量，甚至?xí)δそz表面造成不可逆的劃傷，形成串水，降低產(chǎn)水水質(zhì)，提高維護成本。過濾器的進、出口都設(shè)有壓力監(jiān)控裝置，目的是在進、出口壓差增大，即污堵嚴(yán)重時進行濾網(wǎng)的自清潔。當(dāng)兩側(cè)的壓差達到0．05MPa時過濾器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)刷會轉(zhuǎn)動，將截留在濾網(wǎng)上的機械雜質(zhì)清掃下來，同時排污閥打開，排放掉雜質(zhì)。整個反洗過程需要15～60S，也可根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當(dāng)調(diào)整清洗排污的時間。

3.5 RO 系統(tǒng)

一級RO系統(tǒng)一級反滲透供水泵為臥式離心泵，出力為56．25 m3／h，揚程為250kPa。采用變頻控制，可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定調(diào)節(jié)出水量。一級反滲透高壓泵為反滲透膜組提供足夠的進水壓力，維持反滲透膜的正常運行。其出力為22．5m3／h，壓力為5．50MPa。進、出口安裝高低壓保護開關(guān)，進水壓力過低或出水壓力過高時將停泵，并將報警信息傳送給操作人員。在膜法海水淡化過程中，濃縮水側(cè)有著非常高的壓力，數(shù)值非常接近進水側(cè)，要40MPa以上。

這部分能量如果直接排出系統(tǒng)，會造成非常大的浪費。本裝置安裝了濃水能量回收裝置(PX)，能量回收率>93％?；驹硎歉邉幽軡饪s水在回收裝置中通過多個液缸將能量傳遞給低壓力的原海水，使低壓原海水具有了較高的動能量。但是這個壓力還是低于高壓泵的出口壓力，為了補償這部分壓力，還另外配備了增壓泵。每個膜堆設(shè)置1臺增壓泵，把這部分海水的壓力提升至RO膜所要求的壓力值。 泵出力為 33．75m3／h，揚程為400kPa。采用變頻控制，可根據(jù)設(shè)定水量及壓力自動調(diào)節(jié)。

一級反滲透共設(shè)置3組膜堆，2用1備，每組膜堆采用一級一段排列，膜126支 ，膜殼21根，系統(tǒng)回收率≥40％。

根據(jù)工藝需要系統(tǒng)設(shè)置了海水淡化一級反滲透產(chǎn)水池1座 ，容積約150m3，用來緩存部分一級反滲透產(chǎn)水，并為二級反滲透提供一定的緩沖。②二級RO系統(tǒng)二級反滲透系統(tǒng)單獨配有立式離心供水泵，為高壓泵提供一定給水壓力的進水。泵出力為16．25 m3／h，揚程為200kPa。二級反滲透膜組高壓泵出力為16．25m3／h，揚程為820kPa。進、出 口同樣加裝壓力保護開關(guān)，在進水壓力過低或出水壓力過高時將報警及停泵，對膜進行保護。

根據(jù)一級產(chǎn)水的含鹽量選擇低壓反滲透膜。二級反滲透設(shè)置兩組膜堆，采用二段式排列(2：1)，膜36支，膜殼6根。武漢反滲透純水處理設(shè)備二級反滲透濃水排水側(cè)安裝有流量控制閥，可以手動調(diào)節(jié)，以控制水的回收率≥85％。根據(jù)工藝需要，系統(tǒng)設(shè)置了二級反滲透產(chǎn)水池1座，容積約350m3，用來儲存系統(tǒng)產(chǎn)出的淡化水。

4 運行效果

該海水淡化反滲透系統(tǒng)處理量為3000m3／d，包括預(yù)處理系統(tǒng)、超濾膜系統(tǒng)、反滲透脫鹽系統(tǒng)。經(jīng)過膜法深度處理后，脫鹽率>99％，主要離子去除率> 98％。目前該設(shè)備已經(jīng)運行1年左右，中途由于產(chǎn)水電導(dǎo)率的提高進行了膜清洗，基本恢復(fù)了最初的運行效果。

運行成本包括電費、藥劑費用、膜更換費用。其中每噸產(chǎn)水耗電量為3．7kW·h，永興島的電價為1．8元/（kW·h），每噸產(chǎn)水藥劑、保安過濾器濾芯等耗材費用為3.2元，反滲透膜使用壽命以3年計，每噸產(chǎn)水膜更換費用為0．54元／m3，人工費約3元／m3，總計產(chǎn)水成本約13 元/m3。通過能量回收裝置的應(yīng)用，系統(tǒng)的能耗相比于以往未采用該裝置的淡化工程降低了60％左右，節(jié)能效果突出，噸產(chǎn)水費用也同時降低了40％左右。

雙膜法的反滲透代表了國際海水淡化的發(fā)展方向，連續(xù)超濾作為預(yù)處理降低了化學(xué)藥劑的加入量，體現(xiàn)了環(huán)境友好性。在反滲透裝置中采用高效的PX能量回收裝置，先進的能量回收技術(shù)降低了電耗，使每噸產(chǎn)水電耗控制在4kW·h以下，明顯降低了反滲透海水淡化裝置制水成本。在一年多的運行時間里，出水效果穩(wěn)定，為全島軍民的生活用水提供了可靠保障。