海水淡化預(yù)處理方法比較及其特點分析

范翠婷

摘要：隨著全球人口的數(shù)量已經(jīng)突破70億，資源匱乏程度日益嚴(yán)重，尤其是水資源短缺的情況嚴(yán)峻，不僅制約了現(xiàn)代人的生存和發(fā)展也為子孫后代埋下了隱患。而后海水淡化能緩解一部分水資源匱乏國家面臨的困難，如中東沙特阿拉伯它們的海水淡化處理廠占全球海水淡化總量的24%。阿拉伯聯(lián)合酋長國的杰貝勒阿里海水淡化廠第二期是全球最大的海水淡化廠，每年可產(chǎn)生3億立方米淡水。

關(guān)鍵詞：海水淡化；預(yù)處理；分析

前言：

海水預(yù)處理的目的是去除地表海水中存在的顆粒泥砂、膠體、微生物等雜質(zhì)，海水預(yù)處理確保反滲透系統(tǒng)能長期穩(wěn)定運行。在海水預(yù)處理工藝設(shè)計時經(jīng)預(yù)處理后的海水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到反滲透膜元件的進(jìn)水水質(zhì)要求。

1海水淡化處理方法

目前主要采用三種方法淡化海水，即蒸餾法，反滲透法和電滲析法。

蒸餾法：主要被用于特大型海水淡化設(shè)備上及熱能豐富的地方。是將壓縮功轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽的內(nèi)能，使其溫度升到成為過熱蒸汽，在利用高溫過熱蒸汽做熱源，加熱飽和鹽水使其部分蒸發(fā)，蒸汽生成淡水實現(xiàn)鹽水分離。

反滲透膜法：適用面非常的廣，且脫鹽率很高，因此被廣泛使用。反滲透膜法首先是將海水提取上來，進(jìn)行初步處理，降低海水濁度，防止細(xì)菌、藻類等微生物的生長，然后用特種高壓泵增壓，使海水進(jìn)入反滲透膜，由于海水含鹽量高，因此海水反滲透膜必須具有高脫鹽率，耐腐蝕、耐高壓、抗污染等特點，經(jīng)過反滲透膜處理后的海水，其含鹽量大大降低，TDS含量從36000毫克/升降至200毫克/升左右。

電滲析法：滲析是屬于一種自然發(fā)生的物理現(xiàn)象。如將兩種不同含鹽量的水，用一張滲透膜隔開，就會發(fā)生含鹽量大的水的電介質(zhì)離子穿過膜向含鹽量小的水中擴(kuò)散，這個現(xiàn)象就是滲析。這種滲析是由于含鹽量濃度不同而引起的，稱為濃差滲析。滲析過程與濃度差的大小有關(guān)，濃差越大，滲析的過程越快，否則就越慢。因為是以濃差作為推動力的。因此，擴(kuò)散速度比較慢。如果在膜的兩邊施加一直流電場，就可以加快擴(kuò)散速度。電解質(zhì)離子在電場的作用下，會迅速地通過膜，進(jìn)行遷移過程，這樣，就形成了去除水中離子的淡水室和離子濃縮的濃水室，將濃水排放，淡水即為除鹽水。這就是電滲析法除鹽原理。

2海水淡化處理方法對比

反滲透法海水淡化與蒸餾法對比，膜法海水淡化只能利用電能，海水淡化利用熱能和電能。所以反滲透淡化適合有電源的場合，蒸餾法適合有熱源或電源的各種場合。但是隨著反滲透膜性能的提高和能量回收裝置的問世，其噸水耗電量逐漸降低。反滲透海水淡化經(jīng)一次脫鹽，能生產(chǎn)相當(dāng)于自來水水質(zhì)的淡化水。雖然蒸餾法海水淡化水質(zhì)較高，但反滲透技術(shù)仍具有較強(qiáng)的自身優(yōu)勢，如應(yīng)用范圍廣，規(guī)?？纱罂尚?，建設(shè)周期短，不但可在陸地上建設(shè)，還適于在車輛、艦船、海上石油鉆臺、島嶼、野外等處使用。

反滲透系統(tǒng)需要較好的預(yù)處理，才能保證出水水質(zhì)。在海水淡化領(lǐng)域中，預(yù)處理是保證反滲透系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。由于海水中的硬度、總固體溶解物和其他雜質(zhì)的含量均較高，在運行過程中，反滲透系統(tǒng)對于濁度、pH值、溫度、硬度和化學(xué)物質(zhì)等因素較為敏感，所以對進(jìn)水的要求相對較高，如果進(jìn)水水質(zhì)差，產(chǎn)水率就非常低。因此，海水在進(jìn)入反滲透膜裝置之前必須進(jìn)行預(yù)處理。

以上是關(guān)于幾種海水淡化處理方法及對比分析，是萊特萊德專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)過多年理論結(jié)合實際總結(jié)出來，希望能對您的企業(yè)有所幫助！

環(huán)島海域的海水受周邊環(huán)境影響較大，海水化學(xué)耗氧量（COD）在1.7～2.5mg/L，尤其在夏、秋季節(jié)有時海水有較大的異臭異味。因此除添加NaClO進(jìn)行氧化外，增設(shè)活性炭過濾器，選用具有較高機(jī)械強(qiáng)度的果型顆?；钚蕴磕苡行У匚接袡C(jī)物和異臭異味，提高反滲透產(chǎn)水水質(zhì)，同時能減輕對反滲透膜面污染，延長膜使用壽命。

3技術(shù)目的

海水預(yù)處理的目的是去除地表海水中存在的顆粒泥砂、膠體、微生物等雜質(zhì)，確保反滲透系統(tǒng)能長期穩(wěn)定運行。在海水預(yù)處理工藝設(shè)計時經(jīng)預(yù)處理后的海水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到反滲透膜元件的進(jìn)水水質(zhì)要求。

3.1混凝過濾或者淺層氣浮

混凝過濾旨在去除海水中膠體、懸浮雜質(zhì)，降低濁度。由于海水比重大，pH值較高，該項目選用FeCl3作為混凝劑，投加量在1～2mg/L。經(jīng)混合器混合，鐵鹽與海水中膠體雜質(zhì)形成較大的礬花，再經(jīng)機(jī)械過濾器過濾，使出水水質(zhì)的污染指數(shù)（SDI15）小于5，濁度小于1。

第一期工程配置了9臺機(jī)械過濾器，單臺機(jī)械濾器設(shè)計直徑φ3200mm，內(nèi)襯5mm天然橡膠，外涂防腐船用油漆，底部采用水帽結(jié)構(gòu)，內(nèi)填裝按級配規(guī)定的多介質(zhì)濾料，單臺濾器設(shè)計出水量為67m3/h。

為了節(jié)省水耗，利用反滲透濃水作為機(jī)濾反洗用水。系統(tǒng)配置了濃水池、反洗水泵和羅茨風(fēng)機(jī)?？諝獠料戳魉贋?6L/m2.s，水反洗流量15L/m2.s。淺層氣浮也在海水淡化中得到廣泛利用，如曹妃甸的還會淡化預(yù)處理及淺層氣浮，但是無論是淺層氣浮還是普通氣浮，溶氣系統(tǒng)是核心，目前國內(nèi)只有少許的一兩家，氣浮建議還是選擇稍微高端點的，省心，性價比高。

3.2加藥消除余氯和防止反滲透膜面結(jié)垢沉淀

海水中游離氯等氧化劑存在會降低反滲透膜元件的性能，因此海水在進(jìn)反滲透膜以前必須控制游離氯<0.1mg/L。通過計量泵投加1.5-2mg/L亞硫酸氫鈉，海水中的余氯與亞硫酸氫鈉反應(yīng)，形成酸和中性鹽，從而消除余氯對反滲透膜的影響。

海水中含有高濃度的Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO42-等離子，在反滲透海水淡化過程中，海水被濃縮，易在反滲透膜表面形成難溶無機(jī)鹽類的沉淀。根據(jù)原海水水質(zhì)和反滲透裝置的水回收率，計算Stiff&Davis指數(shù)，判別結(jié)垢沉淀趨勢，在海水進(jìn)入反滲透裝置前添加阻垢劑。通過對幾種阻垢劑的阻垢效果和價格的綜合評價后，選用硫酸作阻垢劑，投加量為15～20mg/L，控制海水pH值在7.0～7.5范圍，能有效防止海水中難溶無機(jī)鹽類在反滲透膜表面形成結(jié)垢沉淀。

3.3保安過濾

在反滲透裝置前設(shè)置保安濾器是為了保護(hù)高壓泵，能量回收裝置和膜元件的安全長期運行。根據(jù)過濾水量和過濾精度設(shè)計計算保安濾器的規(guī)格，配置了四臺直徑為φ800保安濾器，濾器材質(zhì)為316L，內(nèi)襯塑料，單臺保安濾器裝有φ57-1000-5μm插入式濾芯70支，設(shè)計出水為150m3/h。

海水淡化技術(shù)，海水由于其含鹽量非常高，而不能被直接使用，主要采用兩種方法淡化海水，即蒸餾法和反滲透法。蒸餾法主要被用于特大型海水淡化處理上及熱能豐富的地方。反滲透膜法適用面非常的廣，且脫鹽率很高，因此被廣泛使用。反滲透膜法首先是將海水提取上來，進(jìn)行初步處理，降低海水濁度，防止細(xì)菌、藻類等微生物的生長，然后用特種高壓泵增壓，使海水進(jìn)入反滲透膜，由于海水含鹽量高，因此海水反滲透膜必須具有高脫鹽率，耐腐蝕、耐高壓、抗污染等特點，經(jīng)過反滲透膜處理后的海水，其含鹽量大大降低，TDS含量從36000毫克/升降至200毫克/升左右。淡化后的水質(zhì)甚至優(yōu)于自來水，這樣就可供工業(yè)、商業(yè)、居民及船舶、艦艇使用。

結(jié)語

介紹了我國水資源現(xiàn)狀、海水淡化發(fā)展概況和各種淡化方法及工作原理、工藝流程，并對各種淡化方法的優(yōu)缺點和適用范圍進(jìn)行了評述，對海水淡化的方法進(jìn)行了分析比較，指出了海水淡化今后發(fā)展的趨勢和方向。

參考文獻(xiàn)

[1]張巖崗，吳禮云，何敏，etal.海水淡化預(yù)處理方法比較及其特點分析[J].中國設(shè)備工程，2018.

[2]龍臻，李棟梁，梁德青.一種新型水合物法海水淡化系統(tǒng)能耗及經(jīng)濟(jì)性分析[J].水處理技術(shù)，2010，36（8）：67-70.

（作者單位：青島西海岸公用事業(yè)集團(tuán)水務(wù)有限公司）