一、概述
中鹽度苦咸海水淡化組件和頻繁倒極電滲析技術(shù)等重大成果進入行列。沙特是大的淡化海水生產(chǎn)國，其海水淡化量占世界總量的21%左右。
二、操作方法
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。
1.蒸餾法
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，進行初步處理，降低海水濁度，防止細菌、藻類等微生物的生長，然后用特種高壓泵增壓，使海水進入反滲透膜，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。
2.反滲透法
海水含鹽量高、硬度高，對設備腐蝕性大，而且水溫季節(jié)性變化較大 使得反滲透海水淡化系統(tǒng)比常規(guī)的苦咸水脫鹽系統(tǒng)要復雜得多，工程投資和能耗也高得多。因此 通過精心的工藝設計，合理的設備配置來降低工程投資和能耗，從而降低單位制水成本，并確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行就顯得格外重要。
三、工藝流程
1.預處理
無論是海水淡化，還是苦咸水脫鹽，給水預處理是保證反滲透系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。在制定海水預處理方案時應充分考慮到：海水中存在大量微生物、細菌和藻類。海水中細菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會給取水設施帶來許多麻煩，而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉(zhuǎn)。周期性漲潮、退潮，海水中夾帶大量泥沙，濁度變化較大，易造成海水預處理系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。海水具有較大腐蝕性，對系統(tǒng)中所采用的設備、閥門、管道件的材質(zhì)要作一定篩選，耐腐性能要好。
2.殺菌滅藻
國外海水淡化工程多采用投加液氯、NaClO和CuSO4等化學試劑來殺菌滅藻?？紤]到交通等多方面的因素，投加化學試劑殺菌滅藻有一定難度，在本工程設備研制過程中專門采用海水次氯酸鈉發(fā)生器。海水取水泵后分出一小股帶壓海水，進入次氯酸鈉發(fā)生器，在直流電場作用下產(chǎn)生NaClO，靠位差直接注入海灘沉井，以殺滅海水中的細菌、藻類和微生物。
由于海水硬度高 海水直接電解產(chǎn)生N aC lO必須克服發(fā)生電極結(jié)垢問題。在研制過程中 ，借鑒了電滲析頻繁倒極 （EDR ）技術(shù)，即每隔 5～ 10m in倒換一次電極極性，有效地解決了次氯酸鈉發(fā)生器結(jié)垢沉淀問題。
3.混凝過濾
混凝過濾旨在去除海水中膠體、懸浮雜質(zhì)，降低濁度。在反滲透膜分離工程中通常用污染指數(shù) （FI）來計量，要求進入反滲透設備的給水的FI值<4。由于海水比重較大，pH值較高，且水溫季節(jié)性變化大，系統(tǒng)選用FeCl3作為混凝劑，其具有不受溫度影響，礬花大而結(jié)實，沉降速度快等優(yōu)點。
4.化學調(diào)節(jié)
為防止海水淡化過程中因海水濃縮而產(chǎn)生難溶無機鹽類，如CaCO3、CaSO4，在反滲透膜表面和系統(tǒng)管道件上結(jié)垢沉淀，海水在進入反滲透脫鹽系統(tǒng)前要添加防垢劑。
投加H2SO4調(diào)節(jié)海水pH值分解海水中的HCO-3，以防止CaCO3沉淀，是海水淡化中和的方法。投加 （NaPO3）6（SHMP）是防止CaSO4沉淀的有效方法，但（NaPO3）6在阻垢的同時產(chǎn)生的副產(chǎn)品磷酸鹽會助長微生物、細菌和藻類的生長，使用有一定的局限性。而從西方國家進口的專用高分子聚合物阻垢劑價格較高，會直接影響海水淡化工程的運轉(zhuǎn)費用。本工程最終選用H2SO4作為阻垢劑，控制反滲透系統(tǒng)給水的pH值在 6.8～7.0之間，同時控制海水淡化系統(tǒng)水回收率，以防止CaSO4沉淀析出。
考慮到在反滲透海水淡化系統(tǒng)中采用以芳香聚酰胺為膜材料的復合膜元件 其耐氧化性差要求進水中余氯含量在0.1m g/L以下還原劑脫，因此海水在進入膜系統(tǒng)前投加NaHSO3，控制海水進反滲透裝置前的氧化還原電位（ORP），使進反滲透裝置前的海水氧化還原電位（ORP）在280～320mV.NaHSO3投加量是海水中余氯量的3倍。
5.除異味
環(huán)島海域的海水受周邊環(huán)境影響較大，海水化學耗氧量（COD）在 1.7～2.5m g/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進行氧化外，增設活性炭過濾器，選用具有較高機械強度的果型顆粒活性炭能有效地吸附有機物和異臭異味，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。
6.保安過濾
保安過濾采用316L濾器，5µm濾芯，過濾進高壓泵前的海水，阻擋海水中直徑大于5µm 顆粒雜質(zhì)，確保高壓泵，能量回收裝置和反滲透膜元件安全，長期運行。
7.高壓泵和能量回收裝置
高壓泵和能量回收裝置是為反滲透海水淡化提供能量轉(zhuǎn)換和節(jié)能的重要設備，按反滲透海水淡化所需的流量和壓力選型，我們選用的單級離心泵，具有60m3/h流量，揚程640Psi;能量回收裝置為HTC-300型，具有水力透平結(jié)構(gòu)，能利用反滲透排放濃縮海水的壓力使反滲透進水壓力提升30%，有效地降低能耗。
四、反滲透膜元件與裝置
反滲透膜元件是反滲透海水淡化的核心部件，該元件具有大于99%較好的耐壓性和抗氧化耐污染性能。反滲透裝置采用6個膜元件串聯(lián)，6個壓力母管并聯(lián)的一級一段組合結(jié)構(gòu)，并配置低壓自動沖洗排放和淡化水低壓自動沖洗置換，不合格產(chǎn)水自動切換排放裝置。在該系統(tǒng)中還設置高、低壓保護和高壓泵，清洗泵的聯(lián)鎖。
五、海水淡化系統(tǒng)控制
整個反滲透海水淡化控制系統(tǒng)設計采用的計算機程序控制，由工控機操作站可編程控制器PLC組成一個分散采樣控制，集中監(jiān)視操作的控制系統(tǒng)。按工藝參數(shù)設置高低壓保護開關(guān)，自動切換裝置，電導、流量和壓力出現(xiàn)異常時，能實現(xiàn)自動切換、自動聯(lián)鎖報警、停機，以保護高壓泵和反滲透膜元件。變頻控制高壓泵的起動和關(guān)停，實現(xiàn)高壓泵的軟操作，節(jié)省能耗，防止由于水錘或反壓造成高壓泵和膜元件損壞。程序設計在反滲透裝置開機和停機前后，能實現(xiàn)低壓自動沖洗，特別在停運時，濃縮海水的亞穩(wěn)定狀態(tài)會轉(zhuǎn)化出現(xiàn)沉淀，污染膜面，低壓淡化水自動沖洗能置換出濃縮海水，保護膜面不受污染，延長膜的使用壽命。對系統(tǒng)的溫度、流量、水質(zhì)、產(chǎn)量等相關(guān)參數(shù)能實現(xiàn)顯示、儲存、統(tǒng)計、制表和打印。監(jiān)視操作中的動態(tài)工藝流程畫面清晰直觀，系統(tǒng)控制簡化人工操作，確保系統(tǒng)能自動、安全、可靠地運行。
