海水淡化預處理工藝研究

韓建民

摘 要：文章介紹了電廠海水淡化預處理的目的，結合溫州某電廠工程實例，分析了海水水質變化對處理效果的影響，詳細論述了海水淡化預處理工藝流程，對海水淡化預處理方案提出了建議。

關鍵詞：海水淡化預處理；水質變化；加藥；反應；沉淀；排泥

1 概述

浙江是一個淡水資源非常缺乏的省份，特別是溫州沿海地區，水資源更為緊缺，沿海電廠利用從海水中制取淡水已成為濱海電廠解決淡水需求的重要手段，海水淡化是將海水中鹽的濃度從幾萬mg/l降至500mg/l以下。溫州某電廠采用海水淡化制取淡水，海水淡化工藝為反滲透法。海水原水中的懸浮物、膠體、溶解氣體、硬度、藻類等會影響海水淡化裝置的正常運行，為防止海水淡化裝置堵塞，海水原水進入海水淡化裝置前需進行預處理，去除海水原水中的有害物質。

2 海水原水取水

由于反滲透膜法處理其脫鹽過程需要一定的溫度（最佳溫度范圍為20℃～25℃），根據工程特點，利用經過凝汽器后循環冷卻水的溫升（一般溫升9℃左右），海水原水取水從循環水進水壓力管和排水虹吸井的堰上水室各引一路進入海水原水池，兩路水摻混，不僅可保證取水水溫，還能利用虹吸井平衡原水池水位，使供水流量穩定。海水淡化系統中可不設加熱裝置，減少抽取海水的設備、土建投資費和能耗。

3 海水預處理

3.1 海水水質條件

根據電廠海域夏冬兩季水文測驗資料，在廠區前沿海域，夏季漲潮垂線平均含沙量在0.011kg/m3～0.376kg/m3之間，落潮垂線平均含沙量在0.008kg/m3～0.336kg/m3之間；冬季漲潮垂線平均含沙量在0.050kg/m3～0.440kg/m3之間，落潮垂線平均含沙量在0.054kg/m3～0.438kg/m3之間；最大測點含沙量1.550kg/m3。濁度瞬時變化較大，可以在一小時內由50NTU變成4000NTU，引起懸浮物變化的主要物質是懸浮的粉砂質粘土（占95%以上），不易沉降。海水平均鹽度28.6‰，最大鹽度34.4‰，海水密度約1026kg/m3。

3.2 海水預處理工藝

3.2.1 試驗

由于海水水質條件復雜，密度大，與淡水水質有較大差異，為了給設計提供依據，進行了現場中試，試驗采用出力30m3/h絮凝反應斜板沉淀池，混凝劑采用聚合鐵（FeCl3·xH2O）。

試驗結果表明，平均出水濁度在10NTU～15NTU，設備實際出力范圍為26t/h～34t/h，最佳加藥量為12ppm，可根據實際水質在6ppm～25ppm范圍內調整。當海水濁度不高于2000NTU時，只要合理調整加藥量，調整處理出力，可以保證出水濁度在10NTU以下；試驗前期當海水濁度急劇升高并高于4000NTU時，出水濁度較高，主要原因是混凝劑的加藥量由人工控制，存在著滯后，試驗設備泥斗太小，排泥不暢，試驗后期，通過提前調整加藥量，加大排泥，出水濁度能滿足要求。

3.2.2 海水預處理工藝

預處理工藝一般采用澄清池或斜板沉淀池，澄清池主要通過泥渣回流循環工藝，回流比按進水濁度調整，進水濁度瞬息變化時，回流比很難瞬時調整，澄清池適合于穩定的工況，特別是對低濁度水的處理效果較好；反應沉淀池由絮凝反應池和斜板沉淀組成，不需回流，只要加大排泥，可適應水質變化，因此海水預處理采用絮凝反映斜板沉淀池工藝較合適。

海水淡化原水水質、水溫受海域漲落潮、臺風等影響，同時又受發電機組負荷變化的影響，原水濁度、密度、水溫瞬息萬變，瞬時還會出現高濁現象，沉淀池中水流會產生異重流，沉淀池前端易產生翻池現象，因此需提高沉淀池進水區高度，增加停留時間，加大排泥斗容積。

（1）海水預處理流程。海水原水池→原水升壓→加藥混合→消毒→翼片隔板反應池→接觸絮凝斜板沉淀池→海水清水池

（2）加藥、加氯系統。混凝劑選用三氯化鐵，三氯化鐵混凝劑生成的礬花大、密度高，適應于海水水質。混凝劑投加采用自動加藥裝置，通過在線流量計及進出口濁度計等檢測到的信號來自動控制計量泵的加藥量，使混凝劑加藥量能瞬時滿足水質變化，保證沉淀池出水水質穩定。在海水原水池及海水清水池均設置投氯點，可有效的海生物生長及降低有機物含量。制氯采用電解海水淡化排放的濃鹽水，根據進水流量連續自動投加。

（3）混合。混合器管式采用列管式靜態混合器，安裝在進水管上。列管式靜態混合器是利用水流通過列管產生高頻渦流，使數種物料得到充分混合，混合時間3s，水頭損失0.5m，混合效果好，安裝、維護簡單，節省投藥量20%～30%，運行費用低。

（4）反應池。反應采用翼片隔板反應池，水力分級為三級，一級流速0.12m/s，二級流速0.09m/s，三級流速0.06m/s，停留時間12min。翼片隔板反應池，是折板反應和隔板反應的加強，在反應池中順著水流方向設置隔板，垂直水流方向設置翼片，使水流產生高頻譜渦旋，為藥劑與水中的顆粒充分接觸提供微水動力學條件，產生密實的礬花。設計按照反應要求進行水力分級和流態控制，因此可得到較理想的反應效果，反應時間短，絮凝效果穩定，安裝方便，管理維護簡單，對海水原水水量和水質變化的適應性較強，反應池排泥采用斗式重力式自動排泥。

（5）接觸絮凝斜板沉淀池。沉淀采用接觸絮凝斜板沉淀池，在斜板沉淀池中，設置整流段，在斜板區和整流段內形成絮體粒子動態懸浮區，利用接觸絮凝和沉淀原理去除水中固體顆粒，斜板材質采用乙丙共聚，表面光滑利于排泥，上升流速采用2.3mm/s，具有表面負荷高，沉淀效果好等特點，提高了斜板沉淀池沉淀效率。為減少沉淀池中異重流的干擾，斜板下的進水區加高至2m，停留時間延長至30min。為適應短時高濁度進水，排泥采用多斗式排泥，加大排泥斗容積，可增加排泥濃度，提高處理出力，排泥采用自動排泥方式，根據泥位計測量的泥位高度自動開閉氣動排泥閥，可及時控制泥位，防止翻池。運行情況表明，沉淀池出水濁度正常情況可降至6NTU，最不利工況也能滿足海水淡化運行要求。

3.3 防腐

反應沉淀池內無機械傳動部件，無金屬構件，絮凝裝置、斜板采用乙丙共聚工程塑料，斜板支架、集水槽采用玻璃鋼，排泥管采用增強塑料管，所有部件與池壁、柱、梁連接均通過孔、槽固定，沒有金屬緊固件，抗海水腐蝕性能優越。

4 結束語

從適應濁度、水溫急劇變化的情況看，絮凝反應沉淀池工藝較適合于這種條件，且不需要傳動裝置和金屬構件，抗腐性能較好，運行維護方便。海水淡化預處理工藝與海水原水水質、水溫條件、出水水質要求關系密切，因此應根據工程的實際情況確定海水淡化預處理工藝及設計參數，保證出水水質，降低工程投資和運行費用，必要時需通過現場試驗確定。

參考文獻

[1]浙江省電力試驗研究所.超濾處理工藝試驗總結報告[R].

[2]中華人民共和國國家標準.GB50013-2006.室外給水設計規范[S].