反滲透海水淡化預(yù)處理工藝的選擇

反滲透海水淡化預(yù)處理工藝的選擇

秘魯位于美國北方，北臨加勒比海和大西洋，全長2813公里。海水、石油、礦產(chǎn)資源非常豐富，淡水資源卻極度匱乏，“水比油貴”的局面一直困擾著當(dāng)?shù)卣?。海水淡化作為解決水資源短缺的主要手段，已經(jīng)為40多個(gè)國家解決了飲用水問題海水淡化主流技術(shù)有蒸餾法和反滲透膜法1影響預(yù)處理工藝選擇的主要因素1.1ro膜壽命降低膜法海水淡化的關(guān)鍵是反滲透膜，其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據(jù)其他物質(zhì)過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。RO膜孔徑非常?。▋H為0.0001μm左右），因此能夠有效去除水中的溶液鹽類、膠體、有機(jī)物、微生物等。RO膜的壽命一般只有5年，這是造成海水淡化處理成本較高的一個(gè)主要原因。引起RO膜壽命降低的主要因素有三個(gè)方面。一是進(jìn)水的溫度、壓力、pH值、余氯含量等參數(shù)的劣化，引起RO膜的水解及氧化；二是進(jìn)水的懸浮物、有機(jī)物、膠體和可溶性高分子聚集在膜表面，使膜表面受到污染；三是進(jìn)水的微生物和細(xì)菌、微生物和及細(xì)菌的殘?bào)w還會(huì)以固體形式析出，降低膜的性能。預(yù)處理的目的就是去除進(jìn)水的懸浮物、有機(jī)物、膠體、可溶性高分子、微生物、細(xì)菌及某些有害物質(zhì)（如鈣、錳、鐵、氧化物等），使其達(dá)到反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求，如表1所示。1.2水質(zhì)和處理委內(nèi)瑞拉某海水淡化項(xiàng)目規(guī)模為10000m1.3海水淡化工程海水取水的難點(diǎn)在于海水取水位置的潮位差、風(fēng)浪、海水氯離子的腐蝕性及取水口微生物、細(xì)菌和貝類的生長。典型的海水取水工藝有表層海水取水、海灘水井取水、海床過濾取水和海灘水平暗渠取水委內(nèi)瑞拉某海水淡化項(xiàng)目取水海灘平緩、潮位差小、水質(zhì)較好，經(jīng)過取水方案比選和環(huán)境評(píng)價(jià)后，選擇采用表層海水取水工藝，在取水海灘修建兩條明渠引水至海水取水池，然后經(jīng)泵提升至海水淡化車間。在海水取水頭部投加次氯酸鈉殺菌劑，防止海水取水口及取水渠藻類和貝類的滋生，降解有機(jī)物并殺菌。21級(jí)預(yù)處理工藝的選擇2.1混凝沉淀法氣浮原理是指溶氣系統(tǒng)在水中產(chǎn)生大量的微細(xì)氣泡，以微小氣泡作為載體，黏附水中的懸浮物顆粒，造成密度小于水的狀態(tài)，利用浮力原理使其浮在水面，從而實(shí)現(xiàn)固-液分離混凝沉淀法分為凝聚和絮凝兩個(gè)階段。凝聚是指通過添加混凝劑等電解質(zhì)，在水體中形成膠團(tuán)，與水體中的膠體物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)相互吸附在一起，凝結(jié)成團(tuán)。絮凝是指通過添加助凝劑，將凝聚階段生成的膠團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大絮狀顆粒的過程，使得其密度比水大從而產(chǎn)生沉降根據(jù)委內(nèi)瑞拉某海水淡化項(xiàng)目水質(zhì)，油及COD值都比較小，通過氣浮與混凝沉淀法的比選，本工程選用混凝沉淀法。2.2海淡預(yù)處理濾池過濾是預(yù)處理工藝中去除濁度的最后也是最重要的環(huán)節(jié)，根據(jù)過濾水流流向、濾料材質(zhì)及其級(jí)配、閥門的配置、配水系統(tǒng)的形式及反沖洗方法的不同，主要分為無閥濾池、普通快濾池、V型濾池以及翻板濾池等。海淡預(yù)處理過濾采用較多的是無閥濾池和V型濾池。無閥濾池進(jìn)、出水采用虹吸原理，用虹吸管替代閥門，不需要另外設(shè)置反洗設(shè)備，易操作，造價(jià)低。但是，反洗強(qiáng)度不易控制，影響濾料砂層的沖洗效果，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，反洗的耗水量也較大（占產(chǎn)水量的3.8%）。V型濾池采用V型槽配水，另外配置氣水反洗設(shè)備。反沖洗時(shí)進(jìn)行表面掃洗，可進(jìn)行水反洗、氣水反洗、氣反洗等，沖洗效果好且穩(wěn)定，沖洗水量低，運(yùn)行自動(dòng)化程度高，管理方便。委內(nèi)瑞拉某海水淡化項(xiàng)目為市政供水項(xiàng)目，對(duì)出水水質(zhì)要求高，且水廠建設(shè)規(guī)模較大，選用V型濾池作為一級(jí)預(yù)處理的過濾設(shè)備。3超濾和多介質(zhì)濾器海水二級(jí)預(yù)處理的目的是進(jìn)一步去除海水中雜質(zhì)，使出水水質(zhì)達(dá)到反滲透裝置的進(jìn)水要求。二級(jí)預(yù)處理工藝主要有超濾和多介質(zhì)濾器。超濾基本上是按分子量大小進(jìn)行分離的壓力驅(qū)動(dòng)膜過程，超濾膜的孔徑在1～100nm，能夠有效截留水中大于該孔徑的懸浮物、微生物、膠體、有機(jī)物甚至是氨氮成分，出水濁度低，一般能保證產(chǎn)水SVI<3。超濾可采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，美觀；超濾膜裝置總體高度不高，對(duì)廠房層高要求低；自身重量輕，對(duì)土建基礎(chǔ)要求??；超濾膜元件的外殼一般為塑料材質(zhì)，防腐性能好。但超濾膜本身存在被污染的風(fēng)險(xiǎn)，膜污染導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性變差、膜孔堵塞等問題，膜組件需要定期進(jìn)行維護(hù)清洗，運(yùn)行幾年后也需要進(jìn)行更換，投資及運(yùn)行費(fèi)用較高。多介質(zhì)濾器內(nèi)填充不同級(jí)配的石英砂、無煙煤濾料。過濾過程是水通過濾料，水中膠體、絮體、藻類等顆粒在不同級(jí)配濾料層被截留，發(fā)生重疊和架橋過程，形成一層附加的濾膜，從而使過濾后的水質(zhì)提高，同時(shí)過濾器進(jìn)出口壓差逐漸增大。當(dāng)壓差達(dá)一定值時(shí)，濾料需氣水反洗、水正洗，恢復(fù)濾器的原工況狀態(tài)。多介質(zhì)濾器造價(jià)較低，運(yùn)行費(fèi)用低，出水水質(zhì)較好，能滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求；多介質(zhì)濾器的濾料為石英砂和無煙煤，使用壽命較長。但是，多介質(zhì)濾器一般為鋼制結(jié)構(gòu)，內(nèi)部需要做襯膠防腐，外部做涂漆防腐，設(shè)備高，重量大，對(duì)土建基礎(chǔ)要求較高。結(jié)合近幾年來反滲透二級(jí)預(yù)處理選用超濾和多介質(zhì)濾器的實(shí)際運(yùn)行狀況，尤其是海水淡化中的實(shí)際過程，超濾的預(yù)處理效果均不理想，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。而采用多介質(zhì)濾器作為海水淡化二級(jí)預(yù)處理，實(shí)際運(yùn)行表現(xiàn)良好，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。綜上所述，本工程選用多介質(zhì)過濾器作為海水淡化的二級(jí)預(yù)處理工藝。4海水