反渗透海水淡化工程.pptx

杭州水处理中心,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,6200,6300,亿立方米，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：,阳离子,浓度,(mg/l),阴离子,浓度,(mg/l),Na,+,10760,HCO,3,-,142,K,+,387,Cl,-,19350,Ca,2+,413,SO,4,2-,2712,Mg,2+,1294,Br,-,67,Sr,2+,8,总阳离子,12862,总阴离子,22271,二、海水中物质分类,类型,颗粒大小,组份实例,溶液,10,-6,mm,离子、分子和聚合物、聚合电解质有机分子、不电离溶质和小聚集体,胶体分散系,10,-6,-10,-4,mm,多分子集合体、水解和沉淀产物、高分子化合物、生物聚合体,细颗粒分散系（显微镜）,10,-4,5X10,-2,mm,泥沙、粘土，沉淀和凝集颗粒、细菌、浮游生物、其他微生物,粗颗粒分散系（肉眼见）,5X10,-2,mm,泥沙、粘土，沉淀和凝集颗粒、大浮游生物、所有类型的生物体包括鱼、头足类和哺乳动物,悬浮物,泥沙、粘土，水生物、自游生物,三、海水的特性,1,、冰点下降,2,、渗透压上升,1,、冰点下降,f,=K,f,m,f,-,冰点下降量,K,f,-,冰点下降常数,m-,溶质的质量摩尔浓度,水的冰点下降常数,K,f,=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，通过实验得到在,1,大气压下海水的冰点,t,f,盐度,S,之间的关系如下：,T,f,()=-0.0137-0.05199S-7.225X10,-5,S,2,大洋海水的盐度约为,35,将,S=35,代入求得,t,f,=-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,Pa,C:,溶质质点的浓度,mol.L,-1,R:,气体常数,8314.4Pa.L.K,-1,.mol,-1,T:,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,kPa,t-,温度,Cl-Cl,X10,3,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,系 统 组 成,海水水源,原水浊度,产水水质,C+F+CF+SWRO+PT,表层海水,15 mg/l,500 mg/l,F+CF+SWRO+PT,表层海水,地下海水,15 mg/l,500 mg/l,CMF/CUF+SWRO+PT,表层海水,地下海水,15 mg/l,500 mg/l,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,CaCO,3,、,CaSO,4,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，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,2,3,倍,二、化学调节（,2,）,硫酸或其他阻垢剂,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 m,3,/h,泵效率要求高的场合,优点：,效率,85%,中开式多级离心高压泵,适用范围：优点：,流量,200 m,3,/h,效率,75,85%,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,80,200 m,3,/h,优点：,效率,70,80%,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,10,70 m,3,/h,优点：,效率,50,75%,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,10,900 m,3,/h,（给水）,优点：,能量回收效率,35,68%,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,5,36m,3,/h,（浓水）,优点：,能量回收效率,90,95%,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 m,3,/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 m,3,/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/l,pH,范围（连续运行）：,2,11,pH,范围（临时清洗）：,1,12,污染指数（,SDI,）：,4,COD,Mn,: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,型号,尺寸,测试压力,(bar),产水,(m3/d),脱氯率,(%),SW30-2540,2.5“X40”,55.2,2.0,99.4,SW30HR-2540,2.5“X40”,55.2,1.2,99.4,SW30-4040,4“X40”,55.2,5.7,99.4,SW30-8040,8“X40”,55.2,23.0,99.1,SW30HR-4040,4“X40”,55.2,3.8,99.4,SW30HR-8040,8“X40”,55.2,15.0,99.4,SW30HR-380,8“X40”,55.2,23.0,99.6,海德能海水卷式复合膜,型号,尺寸,测试压力,(bar),产水,(m3/d),脱氯率,(%),SWC1-4040,4“X40”,55.2,4.1,99.6,SWC2-4040,4“X40”,55.2,5.2,99.2,SWC1,8“X40”,55.2,18.9,99.6,SWC2,8“X40”,55.2,23.5,99.2,SWC3,4“X40”,55.2,22.3,99.6,三、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,TDS,500 mg/l,加碱、石灰或通过石灰石滤床，调节产水,pH,值为,6.5,8.5,，（硬度为,29,75mg/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,