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，就可以加快擴散速度。電解質(zhì)離子在電場的作用下，會迅速地通過膜，進行遷移過程，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)仍具有較強的自身優(yōu)勢，如應(yīng)用范圍廣，規(guī)模可大可小，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，所以對進水的要求相對較高，如果進水水質(zhì)差，產(chǎn)水率就非常低。因此，海水在進入反滲透膜裝置之前必須進行預(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進行氧化外，增設(shè)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。

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臺機械過濾器，單臺機械濾器設(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濾反洗用水。系統(tǒng)配置了濃水池、反洗水泵和羅茨風(fēng)機。空氣擦洗流速為16L/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)缺點和適用范圍進行了評述，對海水淡化的方法進行了分析比較，指出了海水淡化今后發(fā)展的趨勢和方向。

參考文獻

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[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)集團水務(wù)有限公司）