反滲透技術在海水淡化處理工藝中的應用

陳淑杰 朱風芹

（山東南山鋁業股份有限公司，山東 龍口 265713）

我國海水淡化工藝發展中，逐步形成以閃蒸工藝，低溫處理工藝，反滲透工藝為基礎，對我國海水資源進行淡化。在世界角度發展中，研究得知世界應用海水淡化裝置進行處理，主要運用反滲透海水處理技術，反滲透海水處理技術雖然運用時間較短，但最大特點則為能耗低，節能環保，因此在未來發展中會逐步占據市場領先地位。

1 反滲透技術在海水淡化處理工藝闡述

海水淡化一直是一個夢想，但由于技術上的制約和價格上的限制，很難實現。1950年代，美國認識到水資源的戰略重要性，并在世界大戰危機之后，美國設立了一個專門的鹽水機構，負責開發30年來所擁有的海水淡化技術，并撥出14億美元用于開發新的海水淡化技術。反滲透廣泛用于苦咸水淡化以及純水和超純水的制備，反滲透—電去離子（EDI）純水制備技術，已完全取代了傳統的陽陰離子交換工藝，與傳統方法相比，被稱為“綠色”純水制備系統。

2 反滲透海水淡化工藝

反滲透技術主要分為：進水、預處理、反滲透過濾、能量回收和處理后的產品水，反滲透淡化工藝首先提取海水，通過預處理降低海水的鹽含量。

2.1 混凝過濾預處理

反滲透海水淡化工藝操作中，海水周期性漲潮造成海水中一定的沉積物，改變海水的濁度，損壞泵和工藝管線，造成反滲透系統淡化不穩定。

2.2 投加阻垢劑和還原劑

由于海水成分復雜，具有很高的硬度和堿度以防止系統結垢，因此可以根據水質的具體情況添加一些阻垢劑。在反滲透預處理過程中，有必要添加還原劑以去除氧化劑，并保護反滲透膜免受損壞降解等問題出現，促進海水淡化質量。

2.3 過濾器過濾

首先要提升反滲透進水的質量問題，同時在混凝土過濾中加上砂濾器的使用，其次對細小懸浮顆粒進行有效處理，保障系統穩定，最后對海水淡化工藝流程進行完善。

2.4 反滲透海水淡化系統

此系統中海水處理技術是核心技術，包含保安過濾設備，藥劑增加系統，高壓給水泵，技術組件，能量回收，清洗系統等功能。

在反滲透海水淡化過程中，原始水在高壓下進入逆滲透膜組件，經逆滲透膜組件處理后進入逆滲透膜組件的水是淡水，其余未進入反滲透膜的海水是濃縮的高濃度海水，可通過PX能量回收裝置直接輸送。

工藝流程：1）海水冷卻系統廢水管道收集的海水經高效斜板組合儲槽泵入原海水儲水池儲存，由原海水供水泵提升，與混凝設備混合，用微渦流代替片狀物；以及上層凈水經cmf超濾膜過濾去除小固體，經預處理后進入水箱，制備一級反滲透用水。2）反滲透裝置的第一級用于生產用5倍956s過濾的純化海水；安全過濾器來自淡化水的第一級，部分通過能量回收裝置與反滲透水的第一級進行能量交換（效率達到90%以上）再由增壓泵加壓至公稱壓力，另一部分由一級反高壓泵加壓至公稱壓力，二者混合，一級反滲透裝置（二級）通過（通常為二級），在第二階段（第二階段），反滲透膜將水分子送入一級淡化槽，除生活飲用水和自用及進一步處理的去離子水外，剩余的淡化水將通過管網輸送至生產工藝用水為每一個用戶提供使用。濃海水中無機鹽的濃度（含鹽量5.6°Be'）可在濃海水中控制和收集，再抽至“濃海水提溴制鹽綜合利用工程”，距溴約2.8km，生產工業精制鹽，是松木島化工園區大化集團的純堿，有色化工集團的苛性鈉質量達標高質量原鹽。3）礦化飲用水一次反滲透產生的脫鹽水水質可達到或接近國家飲用水標準，但部分礦物質含量較低，礦化處理后需添加微量元素，并對其進行消毒處理符合國家標準GB5749-2006《各園區企業及周邊居民生活飲用水納入城市供水管網》的要求。

3 工藝過程的持續開發

3.1 微濾和超濾用于海水預處理

考慮到傳統預處理技術的局限性，建議采用膜分離技術對海水進行反滲透預處理。采用微濾（MF）和超濾（UF）進行海水預處理，不僅在技術上可行，而且在經濟上可行，采用MF或UF混合/多媒體過濾方法代替傳統的過濾方法。

3.2 海水淡化新工藝的不斷進步

1）180年代中期以后，反滲透膜的脫鹽率達到99.2%以上，為第一次反滲透創造了條件，一次反滲透后的海水為飲用水，水回收率為30%～35%。2）高壓一級海水淡化工藝是近年來為進一步提高海水淡化回收率而提出的新工藝之一，反滲透裝置一級操作壓力一般為5.5mpa，壓力提高到8.0MPa，回收率由35%提高到50%以上，這不僅減少了水的流量，而且相應地減少了預處理廠和各種化學品的消耗。3）高效兩段法，這是一種提高回收率的新工藝，是一級和兩級工藝的改進，兩級之間放置一個承壓部分，一級濃海水通過壓力和最終能量回收的結合進入二級，該工藝適用于新建的反滲透系統。

4 結語

綜上所述，海水淡化行業是未來將有重大突破的新技術產業，通過降低能耗來控制成本非常重要。