大型海水淡化廠中氣浮(DAF)-雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)預(yù)處理工藝介紹

摘要：氣浮（DAF）-雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)組合是常見的海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)為海水淡化工藝中重要的系統(tǒng)之一，確保反滲透系統(tǒng)能長期穩(wěn)定運行。本文以中東地區(qū)阿聯(lián)酋某膜法海水淡化項目為例，對氣浮（DAF）-雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)預(yù)處理工藝進行介紹。

關(guān)鍵詞：海水淡化;氣浮系統(tǒng);雙介質(zhì)過濾系統(tǒng)

引言

中東地區(qū)主要以熱帶沙漠氣候為主，淡水資源極度匱乏，為有效解決淡水資源問題，各國廣泛建立海水淡化項目。本海水淡化項目位于阿聯(lián)酋境內(nèi)的波斯灣海岸線，采用100%反滲透海水淡化技術(shù)（SWRO），設(shè)計全廠產(chǎn)水出力為200 MIGD。主要包括取水系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、RO反滲透系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、變電站系統(tǒng)及其他公共輔助系統(tǒng)等。本項目采用DAF+DMGF預(yù)處理工藝，采用上海巴安技術(shù)。預(yù)處理系統(tǒng)用以去除地表海水中存在的顆粒泥砂、膠體、微生物等雜質(zhì)，經(jīng)預(yù)處理后的海水水質(zhì)應(yīng)達到反滲透膜元件的進水水質(zhì)要求，使反滲透膜能夠保持良好性能，保證產(chǎn)水率達標(biāo)。

1.氣浮（DAF）系統(tǒng)

1.1氣浮（DAF）系統(tǒng)描述

DAF（dissolved air flotation）又稱溶氣浮選系統(tǒng)，簡稱氣浮系統(tǒng)，在機械絮凝池利用絮凝劑對海水進行預(yù)處理，然后輸送至氣浮池，將氣浮池內(nèi)部分產(chǎn)水通過溶氣罐在加壓的情況下溶解空氣后進入溶氣釋放系統(tǒng)，使大量20-120微米的小氣泡釋放進待處理水中，氣泡與水中固體吸附使其密度小于水浮在水面上，再由刮板機去除，高效降低海水的濁度。氣浮池（DAF）系統(tǒng)是海水淡化第一級預(yù)處理，主要包括沉淀池、混凝池、氣浮單元、空壓機系統(tǒng)以及化學(xué)加藥系統(tǒng)等，用以處理進水中所含的懸浮物以保護下游處理系統(tǒng)不受污堵。DAF系統(tǒng)在去除疏水性固體方面特別有效，例如藻類和油。可以保障在紅潮期間或水中含有微量油的情況下整套海淡系統(tǒng)的持續(xù)運行，并能有效降低下游DMGF的工作負荷和反洗周期。

1.2氣浮（DAF）系統(tǒng)工藝流程

本項目DAF系統(tǒng)共分為2組，每組主要包括4個混凝池（4x33%）、6臺空壓機、18個氣浮單元，每個單元包括絮凝池、氣浮池、溶氣罐、刮板機、化學(xué)加藥系統(tǒng)等。化學(xué)加藥藥品包括：FeCl3溶液、H2SO4溶液、聚合電解質(zhì)等。該系統(tǒng)設(shè)計流量102931m3/h，處理后的水質(zhì)TSS平均小于3.6ppm，濁度小于3（NTU），油脂去除率80%以上，海藻清除率95%以上。

DAF工藝流程圖如下：

1.3DAF系統(tǒng)功能介紹

（1）靜態(tài)混合器： 安裝在DAF系統(tǒng)的進海水管道中，保證化學(xué)加藥的均勻分布。

（2）化學(xué)加藥系統(tǒng)：

硫酸儲存加藥系統(tǒng)：該硫酸加藥系統(tǒng)用于硫酸的儲存和準(zhǔn)確計量的藥液添加，用于調(diào)節(jié)海水pH值。

三氯化鐵儲存加藥系統(tǒng)：用于三氯化鐵的儲存，規(guī)定濃度的藥液配置，和準(zhǔn)確計量的藥液添加，三氯化鐵用作助凝劑。

聚合物儲存和加藥系統(tǒng)：用于聚合物的儲存，規(guī)定濃度的藥液配置，和準(zhǔn)確計量的藥液添加，聚合物用作絮凝劑。

（3）混凝攪拌機和絮凝攪拌機：增強化學(xué)物質(zhì)與海水均勻混合提高混凝效果，通過梯度遞減攪拌速度增強絮凝效果。

（4）再循環(huán)泵和過濾器：將部分合格產(chǎn)水輸送至溶氣系統(tǒng)加壓溶氣。

（5）帶有空氣壓縮機的溶氣系統(tǒng)：由壓縮空氣機提供的壓縮空氣通過穩(wěn)壓罐進入溶氣罐，由溶氣水?dāng)y帶進入溶氣釋放器減壓進入待處理水中。

（6）刮泥機和污泥輸送泵：將泥渣從分離室頂部刮出進入污泥渠，由污泥泵輸送至污泥處理系統(tǒng)。

2.雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)

2.1雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)描述

雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)是海水預(yù)處理中第二階段重要設(shè)備。該項目DMGF系統(tǒng)中分為4組，每組包括3臺羅茨風(fēng)機、32座DMGF濾池和3臺反洗水泵等。DMGF濾池內(nèi)主要包括無煙煤、石英砂、石榴石和礫石，起到海水過濾的作用，每座濾池進水為環(huán)形布置在走廊兩側(cè)。DMGF濾池根據(jù)運行時間、濾池壓差及出水濁度進行反洗。該系統(tǒng)的海水出力設(shè)計能力為103087m3/h，處理后水質(zhì)指標(biāo)TSS不超過1、濁度不超過0.3NTU，SDI15要求90%運行時間不超過4，100%運行時間不超過5。

2.2雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)工藝流程

過濾池的濾速由進水口堰的水位計調(diào)節(jié)，以確保投用的過濾池數(shù)量和過濾流量;反過來，過濾池上方的實際液位由出口調(diào)節(jié)閥控制。當(dāng)流量和過濾發(fā)生變化，由操作員通過DCS系統(tǒng)調(diào)整過濾池的流量和改變過濾池的運行數(shù)量即可獲得。隨著濾層水頭損失的增加，過濾池水頭將超過設(shè)定值。控制系統(tǒng)將提高濾池出口控制閥的開度，增加濾液流量，降低濾池水位。反之，當(dāng)濾池水位低于設(shè)定值時，控制系統(tǒng)將降低濾池出口控制閥的開度，以減少濾液流量，提高濾池水位。

DMGF系統(tǒng)工藝流程圖如下：

2.3雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)工藝原理

DMGF工藝原理分為機械篩分和接觸混凝

機械篩分：濾料之間的孔隙很小，尤其在濾層表面，水流經(jīng)過的時候，該類孔隙將截留部分懸浮物，同時截留下來的懸浮物再次重疊架橋，從而形成孔眼更小的濾網(wǎng)，以除去更小的懸浮物。

接觸混凝：過濾池內(nèi)的濾料排列的比較緊密，懸浮物和膠體物質(zhì)在流經(jīng)濾料間彎曲的孔道時，極易與濾料顆粒撞擊，由于膠體、懸浮物有較強的表面活性，便吸附在濾料的顆粒上，通過過濾池的反洗操作將之去除。

2.4雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)功能

經(jīng)DAF處理后的水中含有懸浮物和膠體通過DMGF濾池介質(zhì)濾層時，因其濾層孔隙由大到小逐漸變小，使其具有篩分功能，在遷移-黏附-截留的作用機理下，除去水中懸浮物和膠體，同時接觸和吸附功能又能除去水中有機物、細菌、鐵、鋁、錳等重金屬離子。清除水中的懸浮物、顆粒和膠體，以降低進水的濁度和SDI值，滿足后續(xù)RO系統(tǒng)的進水要求。

結(jié)語：

氣浮（DAF）-雙介質(zhì)過濾（DMGF）系統(tǒng)預(yù)處理工藝在大型海水淡化工程被廣泛應(yīng)用，是海水淡化工藝中最重要的系統(tǒng)之一，以防止反滲透膜元件表面污染、結(jié)垢沉淀，確保其免受機械和損失，從而保持良好性能和足夠長的使用壽命。

參考文獻：

[1]余濤. 大型反滲透海水淡化關(guān)鍵技術(shù)與裝備開發(fā)及應(yīng)用研究[D]. 浙江大學(xué)， 2019.

[2]常建闖. DAF 溶氣釋放反應(yīng)系統(tǒng)的開發(fā)研究[D]. 邯鄲： 河北工程大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文， 2010.

作者簡介：李金澤（1991.09-），男，漢族，河北省唐山市，學(xué)歷：本科學(xué)歷，工程師，研究方向：發(fā)電工程、海水淡化