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1、目 录,第一节、引言第二节、海水的物理化学性质第三节、反渗透海水淡化工艺流程第四节、海水取水第五节、海水预处理及化学调节第六节、反渗透高压给水系统第七节、反渗透海水淡化系统第八节、产品水后处理第九节、系统控制第十节、海水淡化系统选材,第一节、引言,一、国外海水淡化现状二、国内海水淡化现状三、我国反渗透海水淡化应用情况四、水资源开发与利用的一个重要举措,一、国外海水淡化现状,截至2001年12月31日，世界上百吨级以上脱盐装置为15233套，总产水量为3240万吨/日。反渗透技术在海水淡化占有份额上一直呈上升趋势，1993年为32.7%，1995年为35.9%，1997年为39.5%，1999年
2、为41.1%，现在为43.5%。以色列阿什凯隆正在建设日产淡水33万吨的反渗透海水淡化厂。最大的反渗透苦咸水淡化厂在美国，日产淡水27万吨,二、国内海水淡化现状,1967-1969年全国海水淡化会战，同时开展电渗析、反渗透、蒸馏多种海水淡化方法的研究1981年建成西沙日产200吨电渗析海水淡化工程1997年建成嵊山日产500吨反渗透海水淡化示范工程2000年底建成嵊泗和长岛日产1000吨级反渗透海水淡化示范工程2003年建成荣成日产5000吨级反渗透海水淡化示范工程在示范工程的引导下，至2004年3月国内建成反渗透海水淡化工程10余个，合计日产水超两万吨,四、水资源现状,我国是世界上21个最缺
3、水的国家之一，人均占有淡水量相当于世界人均占有量的四分之一，淡水资源紧缺状况日益严重。全国300多个城市，108个城市严重缺水，40个城市进入世界严重缺水之列 我国沿海经济发达、人口密集，以全国13%的土地，养活全国40%的人口，创60%的国民生产总值。但淡水资源极其贫乏，大部分城市人均水资源占有量在500方以下，大连、青岛、天津、烟台、舟山等沿海城市在200方左右,海水淡化势在必行,据中国工程院2000年7月提出的“21世纪中国可持续发展水资源战略研究报告”预测：到2010年，我国需水量7300亿立方米，可供水量为62006300亿立方米，缺水量1000亿立方米。解决人类用水紧缺问题，关键是
4、增加淡水资源的总量。海水淡化是我国水资源开发和利用的一个重要举措，势在必行。,第二节、海水的物理化学性质,一、典型海水组成二、海水中物质分类,一、典型海水组成,海水的总溶解固体从沿岸海水的30000mg/l到海盆区如红海等的45000mg/l。大洋海水平均为35000mg/l。其组成如下：,二、海水中物质分类,三、海水的特性,1、冰点下降2、渗透压上升,1、冰点下降,f=Kfm f-冰点下降量 Kf-冰点下降常数 m-溶质的质量摩尔浓度 水的冰点下降常数Kf=1.855K.kg.mol-1,大洋海水的冰点,天然水的冰点下降是由水中溶解物质总的特质的量引起的。海水的主要离子组成相对稳定，通过实验
5、得到在1大气压下海水的冰点tf盐度S之间的关系如下：Tf()=-0.0137-0.05199S-7.225X10-5S2大洋海水的盐度约为35,将S=35代入求得tf=-1.922,渗透压,稀溶液的渗透压与溶液中溶质质点浓度成正比。溶液渗透压也与温度有关，当浓度一定时与温度成正比=cRT:渗透压,PaC:溶质质点的浓度,mol.L-1R:气体常数,8314.4Pa.L.K-1.mol-1T:热力学温度,K,海水的渗透压,天然水的渗透压主要取决于其中的含盐量，含盐量越大，渗透压也越大。海水的渗透压与氯度Cl及温度的经验关系式为：=101.3(1.240+0.00454t)Cl式中:-渗透压,kP
6、a t-温度,Cl-ClX103盐度与氯度的关系有经验公式S=1.80655Cl因此对于盐度为35的大洋海水Cl=35X10-3/1.80655=19.4,特定温度时海水的渗透压,对于零度海水=101.3X1.240X19.4=2437kPa对于25度海水=101.3X(1.240+0.00454X25)X19.4=2660kPa,第三节、反渗透海水淡化工艺流程,一、反渗透海水淡化系统选择二、典型工艺流程介绍,一、反渗透海水淡化系统选择,C 沉淀 F 过滤 CF 保安过滤 CMF连续微滤 CUF 连续超滤 SWRO 反渗透海水淡化 PT 产品水后处理,二、典型工艺流程介绍(嵊山500吨/日反渗
7、透海水淡化示范工程）,成果来源：自有技术，浙江省重大科技项目鉴定年限：1998年鉴定主要内容：我国第一个自行设计、建造的百吨级反渗透海水淡化工程；首次采用透平式能量回 收装置，吨水电耗 5.5度；淡水水质符 合国家饮用水标准，TDS500mg/l鉴定意见：填补国内空白，达到国际先进水平,嵊山日产500吨反渗透海水淡化装置,二、典型工艺流程介绍(1000吨/日反渗透海水淡化示范工程）,成果来源：国家科技攻关项目，自有技术鉴定年限：2001年2月鉴定主要内容：分别在长岛和嵊泗建设了日产千吨级反渗透海水淡化示范工程；首次采用压力交换式能量回收装置，吨水耗电3.5度，水回收率35-40%；淡化水质符合
8、国家饮用水标准，TDS500mg/L鉴定意见：系统可靠性高，应用性强，具有创新性，整体水平达国际同类产品先进水平,长岛1000吨/日反渗透海水淡化装置,长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场照片一,长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场照片二,长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场照片三,第四节、海水取水,一、海水取水难点 二、典型海水取水方法,一、海水取水难点,潮位差风浪腐蚀性微生物、细菌和贝类生长,二、典型海水取水方法,海滩水井取水表层海水取水海床过滤取水海滩水平暗渠取水,海滩水井取水,表层海水取水,海床过滤取水,海滩水平暗渠取水,海水取水系统投资、运行和维护费用,第五节、海水预处理
9、及化学调节,一、海水预处理二、化学调节,一、海水预处理（1）,（一）预处理的目的防止海水膜表面污染。即防止悬浮杂质、有机物、胶体物质、微生物等附着在膜表面或堵塞膜元件水流通道防止海水膜表面结构沉淀。反渗透海水淡化过程中，由于海水的浓缩，一些难溶无机盐类如 CaCO3、CaSO4等会沉淀在膜表面，要采取适当措施防止难溶盐类结构沉淀确保海水膜免受机械和化学损失，使膜保持良好的性能和足够长的使用寿命,一、海水预处理（2）,（二）预处理的常用系统及选择加氯或次氯酸钠杀菌灭藻混凝、沉淀（澄清）、过滤去除悬浮杂质、胶体物质等加酸（调节pH值）和/或阻垢剂防止碳酸盐和硫酸盐的结构沉淀当海水有机物含量较高时，
10、可采取加氯、混凝、澄清、过滤工艺。如以上处理仍不能满足反渗透工艺进水要求，可同时采用活性炭过滤处理加还原剂（亚硫酸氢钠等）和/或活性炭过滤去除预处理系统出口余氯，使之满足后续反渗透系统进水要求（聚酰胺类膜）,反渗透海水淡化预处理系统（实例）,反渗透海水淡化预处理系统（实例）,反渗透海水淡化保安过滤设备（实例）,二、化学调节（1）,次氯酸钠/液氯 海水杀菌灭藻（连续或间歇式）投加在过滤设备前或取水头部 过滤设备出口余氯约0.2mg/l三氯化铁 混凝 投加在过滤设备前 过滤设备出口SDI值小于4亚硫酸氢钠 还原余氯 投加在过滤设备后或反渗透系统前 投加量为余氯量的23倍,二、化学调节（2）,硫酸或
11、其他阻垢剂 阻垢（防止难溶无机盐类结垢沉淀）投加在反渗透系统前 调节滤过水pH值在6.5 6.8次氯酸钠/液氯 产品水杀菌 投加在反渗透设备出口或产品水供水系统 管网余氯符合生活用水标准碱或石灰 调节产品水pH值（硬度）投加在反渗透设备出口或产品水供水系统 pH值符合生活用水标准,反渗透海水淡化系统化学剂自动投加装置（实例）,第六节、反渗透高压给水系统,一、高压泵二、能量回收装置三、压力提升泵,反渗透海水淡化高压给水系统（实例）,一、高压泵,柱塞泵中开式多级离心高压泵分段式多级离心高压泵高速离心高压泵,柱塞泵,适用范围：流量80 m3/h泵效率要求高的场合 优点：效率85%,中开式多级离心高压
12、泵,适用范围：优点：流量200 m3/h 效率7585%无轴向推力 维护保养方便,分段式多级离心高压泵,适用范围：流量80200 m3/h优点：效率7080%三明治结构，体积小，重量轻价格相对便宜,高速离心高压泵（1）,适用范围：流量1070 m3/h优点：效率5075%级数少，叶轮直径少，体积小，重量轻转速：5000 rpm,高速离心高压泵（2）,二、能量回收装置,透平式能量回收装置压力交换式能量回收装置,透平式能量回收装置,适用范围：流量10900 m3/h（给水）优点：能量回收效率3568%流程简易，组装方便可靠性强,压力交换式能量回收装置,适用范围：流量536m3/h（浓水）优点：能量
13、回收效率9095%组件化，组装方便可靠性强,压力交换式能量回收装置流程原理图,能量回收装置回收效率对比,能量回收效率的计算方法,三、压力提升泵,单级离心管道泵多级离心管道泵,单级离心管道泵,适用范围：流量80 m3/h（浓水）进口压力7.0 MPa优点：结构简单，组装方便价格较低,多级离心管道泵,适用范围：流量 80 m3/h（浓水）进口压力5.5 MPa优点：组件化，易匹配噪声低,第七节、反渗透海水淡化系统,一、海水淡化系统进水水质二、海水淡化膜元件三、海水淡化膜压力管四、化学清洗系统,一、海水淡化系统进水水质（海水淡化复合膜）,最大进水浊度：1（NTU）余氯：0.1mg/lpH范围（连续运
14、行）：211pH范围（临时清洗）：112污染指数（SDI）：4CODMn:1.5mg/l含铁量（以Fe计）：0.05mg/l 油及油脂：0.1mg/l,二、海水淡化膜元件,陶氏海水卷式复合膜,海德能海水卷式复合膜,三、海水淡化膜压力管,四、化学清洗系统,开机、停机淡水自动冲洗，置换出浓缩海水，防止在停运期间难溶无机盐类沉淀在膜表面较长时间停机时，对膜进行保护定期或膜性能下降时实行化学清洗,反渗透海水淡化系统化学清洗装置（实例）,第八节、产品水后处理,符合国家饮用水或世界卫生组织（WHO)饮用水标准总溶解固体TDS500 mg/l加碱、石灰或通过石灰石滤床，调节产水pH值为6.58.5，（硬度为
15、2975mg/l,CaCO3计）加氯杀菌（0.3 mg/l),第九节、系统控制,大中型海水淡化工程宜采用微机和可编程控制器组成的分散采样控制，集中监视操作的控制系统按工艺参数设置高低压保护和自动切换装置，在电导率、流量、压力等出现异常时，能实现自动切换、联锁报警、停机，以保护高压泵和膜元件等关键设备采用变频控制或软启动措施和在反渗透出口设置淡水置换槽，实现高压泵的软操作，防止由于“水锤”或停机出现渗透反压而造成高压泵和膜元件损坏对系统温度、流量、压力、水质、产量等相关参数实行显示、储存、统计、制表和打印,反渗透海水淡化控制系统（实例）,大型反渗透海水淡化中央控制室（实例）,第十节、海水淡化系统
16、选材,一、过滤设备二、膜组件三、泵和能量回收装置四、管道件及阀,一、过滤设备,沉清池、重力式过滤池 混凝土机构（耐海水柔性衬里）压力式过滤器 碳钢（涂环氧、衬氯丁橡胶）玻璃钢滤芯式滤器 316L、904L不锈钢 碳钢（涂环氧、衬氯丁橡胶）玻璃钢,二、膜组件,膜元件 塑料、高分子膜端板 塑料、6%MO不锈钢膜压力管 玻璃钢锁圈 316L不锈钢,三、泵和能量回收装置,泵体 904L、NH55、254SMo或Duplex 不锈钢叶轮 316、904不锈钢压力交换式能量回收装置 精密陶瓷、玻璃钢等,四、管道件及阀,低压海水、浓水管道件 钢衬胶（塑）、玻璃钢、UPVC高压管道件 6%MO、316L或Duplex 不锈钢淡化水、产品水管道件 UPVC、玻璃钢或不锈钢阀门 A.低压阀 UPVC、钢衬胶、高镍不锈钢 B.高压阀 316L、6%Mo不锈钢,谢谢！,谢谢大家,
