【正文】 比較 蒸餾法和反滲透法是海水淡化的主要技術路線，多級閃蒸、多效 蒸餾 和反滲透是當今海水淡化三大主流技術。這種靜態(tài)壓縮器利用在蒸發(fā)器中產(chǎn)生的一部分蒸汽，將其回注到壓力更高的蒸汽中，作為第一個蒸發(fā)器的加熱介質(zhì)。從前一個蒸發(fā)器到后一個蒸發(fā)器的壓力逐漸減少，使得濃鹽水被導入下一個蒸發(fā)器并蒸發(fā)釋放出更多的蒸汽。同時，通過回收凝結熱（潛熱）重新加熱海水，再部分蒸發(fā)。 每個蒸發(fā)器主要由水平方向 的管束組成，在頂部噴灑海水，然后重力下落。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 圖 8. MED 裝置區(qū) 典型工藝流程 MED技術基本上采用真空蒸餾法，這種工藝效率高，便于低溫蒸發(fā)。 2. MED－ TVC 海水淡化廠的運營 SIDEM 開發(fā)的 MED－ TVC 工藝的最大特點是，與其它公司的熱法相比，生產(chǎn)每立方 米海水淡化水可節(jié)約 – 3 kw 的能量，這有利于提高能量輸出效率和運行收益水平。 SIDEM 提供了包括 14 個熱法海水淡水裝置在內(nèi)的全套方案，每個裝置每天能夠提供 17,120 立方米的飲用水。 解決方案 1. MEDTVC 工藝（多效海水淡化 /熱 蒸汽 壓縮） 威立雅集團的 SIDEM 基于在熱法海水淡化方面的豐富經(jīng)驗，提出了具有創(chuàng)造性的多效蒸餾 熱蒸汽壓縮 (MEDTVC)工藝。 ■ 能耗低：為了提供最佳報價，解決方案必須考慮重復利用來自發(fā)電站的蒸汽，以確保最低耗電量。 ■ 高效可靠的處理工藝：該系統(tǒng)必須性能可靠，因為海水淡化廠要為市民提供不間斷和高質(zhì)量的飲用水。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 阿聯(lián)酋阿布扎比 TAWEELAH A1（ 多效蒸餾法） 下面介紹 MED法在阿布扎比 AL TAWEELAH A1海水淡化項目上的應用 。四十個 DWEER 構成能量回收中心，分成十組，每組四個，其中一組備用。 泵的效率是速度和流量的函數(shù)，效率高的泵每分鐘轉數(shù)和流量都很高。四十個 DWEER裝置構成一個能量回收中心，該 中心收集來自各個反滲透裝置的加壓濃鹽水，將能量傳輸給海水，并通過共用進水管泵送至各個反滲透裝置。改進的辦法之一是從本地模式轉換成中央模式，集中泵送海水到高壓比起傳統(tǒng)方法來更經(jīng)濟實惠，能量回收也同樣如此。這個礦化過程以及堿度、硬 度和 pH 值的調(diào)節(jié)過程對于滿足飲用水質(zhì)標準是必不可少的，可以有效防止在供水管網(wǎng)中的腐蝕作用。最終采用了 DOW（陶氏）公司的 Filmtec 膜用于反滲透處理。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 圖 7. 第一階段的反滲透系統(tǒng) 海水淡化設施由第一階段的 32個反滲透裝置、第二階段的 8個裝置、第三階段的兩個裝置和第四階段的兩個裝置組成。 在設計階段還考慮過其它方案，其中有將濃鹽水直接排放或使用硼選擇性離子交換劑等。經(jīng)過第四個階段處理后的水可以與成品水混合在一起。 第四個階段的回收率達到 90%。但是由于 pH 值低，硼去除率很低，部分硼會伴隨滲透水進入下一階段?；厥章蕿?85%，采用低 pH 值。在這個階段處理的滲透水成為最終水的一部分。 經(jīng)過第一個階段處理后的滲透后水進入第二個階段，采用高 pH值，提高膜對硼的去除率。部分滲透水來自壓力容器的進水側（前滲透）。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 高壓中心 能量回收中心 圖 海水淡化設施由四階段系統(tǒng)組成，這種設計是在考慮到出水水質(zhì)的情況下采用的（氯化物小于 20ppm，硼小于 ）。高壓泵和能量回收設備可以各自獨立運行。 微孔過濾器構成第二級過濾，也是膜處理之前的最后一道安全屏障。即使在暴雨的濁度情況下，用這種方式過濾的海水也滿足后續(xù)處理的要求。重力濾池通過石英砂和無煙煤介質(zhì)實現(xiàn)過濾，過濾速度是 8m/h。此外還安裝有其它化學藥劑投加設備（沖擊加氯，聚合物）以便在海水水質(zhì)惡化時使用。過濾前添加化學藥劑，并通過靜態(tài)混合器混合。這兩部分共用海水提升 泵站和最終的后處理（補充礦物質(zhì)和消毒）設施，這些設施和泵站都具備足夠的能力以確保各部分的獨立運行。 圖 反滲透海水淡化廠 鳥瞰圖 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 圖 反滲透 工藝流程圖 連續(xù)可靠運行是工廠設計的重點。 海水淡化廠包括膜海水淡化和海水提升、濃鹽水排放、原水預處理和成品水處理等設施，此外還 建有一個專門的聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機（聯(lián)合發(fā)電）發(fā)電廠，提供 80 兆瓦的電力，其中56兆瓦供海水淡化處理使用。t 1 年運行 7 000 h 年運行 6 000 h 化學藥品消耗（ 4元 /t） 電力消耗（電價按 /kWh, /t） 大修及檢修維護費（ 193萬元 /a） 反滲透膜更換費用（ 980萬元 /a） 人員工資（ 60萬元 /a） 固定資產(chǎn)折舊費用（ 1 /a） 單位運行成本 單位制水成本 目前沿海城市淡水資源比較緊張，水價也在逐步上升，玉環(huán)工程海水淡化的制水成本 在4元 /噸左右 ， 與當?shù)毓I(yè)用水的水價已基本持平。該工程的動態(tài)投資為 19,244萬元，其中貸款為 14,433萬元，利率為 %。 PXTM由于沒有能量形態(tài)的變化，消耗的能量只是維持陶瓷轉子的轉動和潤滑，因而單只元件的能量回收效率可高達 95%左右。 ■ 能量回收裝置 華能玉環(huán)采用美國 ERI公司的 PXTM液 — 液直接交換式能量回收器。 由于玉環(huán)項目采用超濾作為反滲透的預處理，對前期雜質(zhì)的去除較為徹底， 所以在反滲透允許的設計條件下，選擇了回收率越高，系統(tǒng)經(jīng)濟性越好的兩級 反滲透處理 。配套轉動設備：透過液泵、反吸水泵、清洗水泵、真空泵、羅茨風機等。 ■ 過濾系統(tǒng) 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 經(jīng)過混凝澄清沉淀之后的海水仍然達不到 SWRO進水水質(zhì)的要求，還需進一步過濾才能滿足其進水 SDI小于 4的要求，為此華能玉環(huán)過濾系統(tǒng)采用了加拿大澤能（ ZENON）公司浸入式 ZeeWeed174。 2）海水預處理系統(tǒng) ■ 混凝澄清沉淀系統(tǒng) 電廠附近海域為高含沙區(qū) , 為了降低海水中的含沙量以及海水中的有機物、膠體的含量，必須進行混凝澄清處理。 考慮到海水經(jīng)過循環(huán)冷卻之后，冬季工況有 16℃ 左右的溫升，夏季工況有 9℃ 左右的溫升。 ： 1）海水取水系統(tǒng) 華能玉環(huán)采用海水直流冷卻，循環(huán)水取水口位于電廠附近樂清灣 等深線的海域，排水口設置在 5m 等深線附近的海域。 概況 ： ■ 設計參數(shù)：海水含鹽量： 34,000mg/l；水溫： 15~32℃ ；水量：總制水量（一級海水淡化反滲透）為 34,600 m3/d,分為 6套，單套出力為 240m3/h。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 五 .國內(nèi)外海水淡化典型案例 浙江華能玉環(huán)電廠 海水淡化工程（ 反滲透法） 膜法海水淡化 華能玉環(huán)電廠 海水淡 化工程日產(chǎn)水量為 34,600噸，采用反滲透法，是目前國內(nèi)最大的海水淡化工程。 目前國際上大型海水淡化廠大都采用濃水排海的方法，如 以色列 Ashkelon 33 萬噸 /天反滲透海水淡化項目、新加坡新泉 /天反滲透海水淡化項目和 西班牙 Carponeras12 萬噸 /天反滲透海水淡化項目等。 同時，由于海水淡化后排出的濃鹽水比一般海水高出近一倍，大大提高了鹽的產(chǎn)出效率，在增加鹽產(chǎn)量的同時可節(jié)約現(xiàn)有鹽場用地，如果維持原鹽產(chǎn)量不變，也可節(jié)約鹽 場用地。剩下的制鹽母液進入鹽化工生產(chǎn)工 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 序，把其中所有無機鹽全部分離，生產(chǎn)出氯化鉀、氯化鎂、硫酸鎂等化工產(chǎn)品。所以 一般先用海水對 濃海水 稀釋，通過一定長度的管道排入海中。至于前面敘述的蒸餾法所產(chǎn)生的純水，一般可供化學與石化工業(yè)使用。將多個閃蒸室串聯(lián)起來，室內(nèi)壓力會逐級降低，海水逐級降溫，因而可連續(xù)產(chǎn)出淡化水。在新的效組中又重復了蒸發(fā)和噴淋過程，直到料液在溫度最高的效組中以濃縮液的形式排出。噴淋系統(tǒng)把料液分布到頂排管上，在自上向下的降膜過程中，一部分海水吸收了管束內(nèi)冷凝蒸汽的潛熱而被汽化；冷凝液以淡化水導出，蒸汽進入下一效組，剩余料液也泵入下一效組中。 海水在冷凝器中預熱、脫氣之后分成兩股，一股排回大海，另外一股為進料液。 蒸餾法淡化處理 1. 多效蒸餾技術（ MED） 將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，蒸汽進入第一效蒸發(fā)器，與進料海水熱交換后冷凝成淡化水；海水蒸發(fā)，蒸汽進入第二效蒸發(fā)器，并使幾乎同量的海水以比第一效更 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 低的溫度蒸發(fā)，自身又被冷凝。 能量回收裝置按照其能量轉換形式基本上可以分為 2種：一種是壓能先轉換為動能，動能再轉化為壓能；另一種是壓能直接轉化為壓能。 決定回收率的因素主要是原海水的水質(zhì)、預處理系統(tǒng)出水水質(zhì)、膜的性能、運行壓力、綜合投資和制水成本等。 隨著新的預處理技術的應用，特別是低壓膜（微濾、超濾及鈉濾）的廣泛應用，使高回收率成為可能。一般膜公司都有自己的設計軟件，根據(jù)經(jīng)驗值確定以上參數(shù)的最佳點。 在選用反滲透膜元件時應綜合考慮水通量、鹽通量、污水量和鹽透過量等參數(shù)。通過預處理，除了重要的水指標 SDI降到反滲透膜系統(tǒng)進水要求的范圍內(nèi)，還要求盡量降低 SDI，理想的 SDI（ 15分鐘）值應小于 3。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 從而保護 滲透膜免于受損 ,延長膜壽命。 加堿： pH 調(diào)到 左右。 脫 O2：在真空汽提塔中進行，要求溶解氧低于 10109。 加酸：使原料海水的 pH 值降到 以下。這里的防腐蝕是針對海水的預處理而言，對整個裝置的防腐蝕還需要采用多種其它措施。對多數(shù) 90℃ 以下的大型蒸餾淡化廠，都要求有完整的預處理體系，預處理主要通過以下步驟實現(xiàn)： 防硫酸鈣垢：通過溫度、濃度控制；也可以采用阻垢劑法。 海水預 處 理 從事海水淡化時，通常需 要 對海水作預處理，以保護淡化廠，并降低淡化成本。 湛江東海島近岸海域 水質(zhì)近幾年 檢測結果 見表 4。 水源水質(zhì)的取樣分析必須考慮到洋流因素，而且必須要覆蓋所有的季節(jié)和條件。 4）中度污染海域：符合國家海水水質(zhì)標準中四類海水水質(zhì)的海域，僅適用于海洋港口水域和海洋開發(fā)作業(yè)區(qū)。 2）較清潔海域：符合國家海水水質(zhì)標準中二類海水水質(zhì)的海域，適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、海水浴場、人體直接接觸海水的海上運動或娛樂區(qū)，以及與人類食用直接有關的工業(yè)用水區(qū)。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 四 .海水淡化系統(tǒng)簡介 海水淡化系統(tǒng)包括海水預處理、淡化處理、淡化后處理，如下將分別與以說明。 多效蒸餾 法 （ MED）的優(yōu)點： 1）熱效率很高，節(jié)省燃油成本； 2）在低溫（ 70℃ ）和低濃度（ ）時能夠運行，可以避免腐蝕和結垢； 4）不需要復雜的海水預處理，能適應各種海水條件的變化； 5）運行 可靠、簡單易行； 6）由于全套裝置安裝在支架上，在簡單安裝之后，即可交付使用，所以安裝簡便； 7）維護成本低（除了低壓泵之外沒有轉動部件）； 8）能連續(xù)地生產(chǎn)高純度蒸餾水； 9）同電站的配合極為理想， ~40 巴壓力的蒸汽