反滲透海水淡化系統改善措施探究

摘 要：海水淡化工程相對來說耗資巨大，工藝復雜，是關乎民生的重要工程。就反滲透海水淡化系統而言，傳統的淡化系統已經跟不上新時代對水資源的需求，如何使海水淡化系統更好地合理利用水資源就成為了相關人員需要研究的重大課題。基于此，本文就反滲透海水淡化系統改善措施做了簡單探討。

關鍵詞：反滲透；海水淡化系統；改善措施

中圖分類號：P747 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0339-01

引 言

隨著中國社會經濟的快速發展，雖然我國反滲透海水淡化系統各項功能已經有了明顯改善，但是現階段依然存在很多問題亟待解決。海水淡化工程水資源系統是系統性和綜合性的系統，與多方面因素都有緊密聯系。

1 反滲透海水淡化技術

在海水淡化過程中，與蒸餾法相比，反滲透海水淡化技術溶質與溶劑分離不發生相變。反滲透海水淡化技術屬于物理脫鹽方法，它是利要高壓泵將海水加壓，高壓海水通過反滲透膜分離溶劑與溶質的分離技術。經過預處理的海水通過高壓泵加壓，使給水側壓力高于滲透壓強從而使原水中的水分子滲透到膜的另一側，以達到除去水中無機鹽的目的，從而在低壓端獲得淡水，淡水通過后處理后進入管網提供給用戶。在實踐中，反滲透海水淡化技術的系統具有設備較為簡單、無相變過程、制水能耗較低、工程建造周期短及備維護方便等優點，使得反滲透海水淡化技術發展十分迅速，到21世紀初期，反滲透海水淡化技術的市場占有率已達45%以上，已成為現階段海水淡化最流行的和最經濟的技術。現階段，在沿海地區，反滲透海水淡化技術的推廣依然受到限制，該技術制水成本仍然相對較高、能耗指標仍然相對較高。由此可知，海水淡化領域研究的重要課題就是反滲透海水淡化系統的產水能耗。

2 反滲透海水淡化系統優化措施

2.1 優化反滲透海水淡化系統

反滲透海水淡化系統根據工序的不同可分為四個部分：預處理系統、高壓給水系統、膜組件、后處理系統。反滲透海水淡化系統如圖1所示。

2.1.1 預處理系統

在實踐中，海水中存在大量硫酸鹽、硅酸鹽等難溶于水的鹽、泥沙，真菌、霉菌、藻類等微生物以及其他雜質。如果未經預處理的海水直接通過膜組件，這些污染物將會直接被半透膜膜體截留，致使膜體短時間內受到嚴重污染，甚至產生損害，破壞膜系統的長期穩定運行，將導致頻換更換膜組件，造成經濟成本過高。因此，考慮到系統的長期穩定運行，防止膜組件系統被快速污染甚至被破壞，造成膜組件更換頻繁，使經濟成本過高，在海水在進入在膜組件前，相關人員必須進行相應嚴格有效的預處理工藝，以保護膜組件及整個系統安全有效的運行。比如，工程預處理系統按工序及作用的不同可分為二級和一級預處理系統。其中，一級系統主要包括預處理斜管沉淀池、清水池、絮凝沉淀池、加藥系統、無閥過濾池等。一級系統的作用是除去傷害膜組件的、對膜組件產生嚴重污染的有害物質，比如海水中的懸浮有機物、細菌、微生物、泥沙、膠體等。

2.1.2 高壓給水系統

在實踐中，高壓給水系統主要由三個部分組成：增壓泵、高壓泵、能量回收裝置，是反滲透海水淡化工程的主要能耗模塊。高壓泵是反滲透海水淡化系統的主要能耗部件，反滲透過程的水分子通過滲透膜的驅動力是由高壓泵來提供，高壓泵是反滲透海水淡化工程高壓給水系統的心臟。高壓泵的電耗占高壓給水系統能耗的90%以上，占制水成本的70%以上，因此當反滲透海水淡化系統中膜組件已經選定的情況下，海水淡化高壓泵的效率、運行方式將直接決定反滲透海水淡化系統的能耗指標。能量回收系統是高壓給水系統的另一重要組成部分。在實踐中，海水經過膜系統后所得的濃水仍然具有很高的壓力，如果系統不能將這部分濃海水中的能量加以回收利用的話，將造成極大的能量浪費。使用能量回系統將這部分濃海水中的能量加以回收利用，可有效的降低系統的總能耗，從而極大降低單位產水能耗。另外，能量回收裝置采用ERI的PX能量回收裝置，該裝置在膜組件因老化、污染，海水溫度波動和鹽度波動等外部因素影響系統回收率的情況下，該裝置的回收效率也能基本保持不變。

2.1.3 后處理系統

為防止淡化水直接進入輸水管網，使反滲透海水工程所產淡水水質達到生活飲用水標準進而造成黃水現象，相關人員要對反滲透海水淡化工程所產淡水進行后處理。實踐證明，具有自適應功能的“CO2+CaCO3”淡化水礦化調質工藝可以有效解決淡水硬度和堿度等過低的問題。某工程首創了具有自適應功能的“CO2+CaCO3”淡化水礦化調質工藝，通過管網，經過后處理的淡水將淡水輸送給用戶使用，保證人們的正常用水需求。

2.2 考慮多重外界因素

反滲透膜組件對溫度的變化極其敏感，海水溫度一天內的波動范圍較大，且不同季節日變化溫度范圍也不同，如果在運行過程中不能及時調節高壓泵的運行工況點，不僅會造成反滲透海水淡化系統產水能耗的上升，且會加速膜組件的污染，造成能量的浪費及膜組件更換頻繁，從而導致產水費用增加，甚至會造成產水水質下降，因此，相關部門有必要對高壓泵進行季節日優化運行。為了解決反滲透海水淡化高給水系統季節日優化運行問題，相關部門需要在已知每日產水計劃前提下，考慮季節日溫度的變化及峰谷電價影響，確定高壓泵的調速比，獲得各時段高壓泵最優操作壓力下的最優給水流量，使系統產水能耗最低或產水費用最小。

3 結束語

現代社會對水資源的需求量比較大，社會對于海水淡化工程的效率及質量等有了更高的要求。為滿足社會發展需求，相關部門一定要注重反滲透海水淡化系統運行水平和效率的提高，以提高系統的經濟效益與社會效益，順應我國的可持續發展戰略要求。

參考文獻

[1]鄭建波.反滲透海水淡化高壓給水系統運行優化研究[D].江蘇大學，2017.

[2]周 婷.基于反滲透方法的新能源海水淡化系統研究[D].上海海洋大學，2016.

[3]王小龍.大型反滲透海水淡化工程優化調度方法研究[D].杭州電子科技大學，2015.

收稿日期：2018-4-15