低温多效工艺在海水淡化工程中的应用.pdf

第 3 l 卷第 4期 2 0 1 1 年 4月 工业水 处理 i nd u s t r i a l w a t e r t r e a t me n t v0 1 3l no 4 ap r ， 2 01 1 低温 多效工艺在海水淡化工程中的应用 魏恩宏 ， 陈德强 ， 张惠源， 关代 宇 ， 尚兴盈 ， 张海斌 ， 刘粟羽 ， 韩 诚 ， 陈 浩 ， 张宝 良 ( 天 津泰达 新水源科 技开发 有 限公 司 天 津 3 0 0 4 5 7 ) 摘要 天津经济技术开发区采用法 国 e n t r o p i e公司的技术建成 的海水淡化项 目， 处理能力为1 7 y t d ， 造水 比 ( g o r) 为 9 6 9 ， 出水水质 t d s 5 m g l 。项 目由预处理厂和淡化水厂两部分组成 预处理厂通过预沉 蓄水池和强化沉 淀池去除海水中大部分泥沙 ， 再通过提升泵站输送到淡化水厂站 ， 厂站内经加压泵站加压 、 滤 网过滤 ， 加入阻垢剂后 进入海水淡化装置： 经低温多效蒸馏工艺处理后 的产品水供给热源厂等用户 关键词海水淡化； 低温多效 ； 蒸馏 中图分类号 t q 0 8 5 + 4 7 文献标识码 b 文章编号 1 0 0 5 8 2 9 x( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 8 2 0 3 ap p l ic a t i o n o f l o w-t e mp e r a t u r e mu l t i- e f f ic i e n t d i s t i l la t i o n t e c h n o lo g y t o t h e s e a wa t er d e s a i i n a t io n w e i en h o n g， ch e n de q i a n g， zh a n g hu i y u a n， gu a n da i y u， s h a ng xi n g y i n g， zh a n g ha i b i n， li u s u y u， ha n che n g， che n ha o， zh a n g ba o l i a n g ( t i a n j i n t e d a wa r e r t e c h n o l o g i e s c o ， l t d ， t i a n j i n 3 0 0 4 5 7 ， c h i n a ) a b s t r a c t ： t h e d e s a l i n a t i o n p r o j e c t ， w h o s e t r e a t i n g c a p a c i t y i s 1 0 0 0 0 t d， g o r 9 6 9 ， a n d w a t e r q u a l i t y t d s 5 m g l， i n t i a n j i n e c o n o m i c a n d t e c h n o l o g i c a l d e v e l o p me n t a r e a( t e d a)h a s b e e n e s t a b l i s h e d b y u s i n g f r e n c h e n t r o p i e s t e c h n o l o g y t h e d e s a l i n a t i o n p r o j e c t c o n s i s t s o f t w o p a r t s ： t h e p r e t r e a t me n t p l a n t a n d w a t e r d e s a l i n a t i o n p l a n t mo s t o f t h e s e d i me n t c a n b e r e mo v e d f r o m t h e s e a wa t e r i n t h e p r e s e d i me n t a t i o n r e s e r v o i r a n d e n h a n c i n g r e s e r v o i r i n t h e p r e t r e a t me n t p l a n t ， a nd i s d e l i v e r e d t o wa t e r d e s a l i n a t i n g s t a t i o n t h r o u g h t h e pu mp s t a t i o n i t i s p r e s s u r e d a t t he b o o s t e r p u mp s t a t i o n， a n d fi l t e r e d t h r o ug h fi l t e r g a uz e th e n， s o me s c a l e i nh i b i t o r i s t o be a dd e d， l e t t i n g t h e s e a wa t e r g o t o t h e d e s a l i n a t i o n s y s t e maf t e r t h e p r o d uc e d wa t e r h a v i n g be e n t r e a t e d b y l o w t e mp e r a t u r e mu l t i - e ffi c i e n t di s t i l l a t i o n p r o c e s s ， i t s u p p l i e s h e a t s o u r c e p l a n t s a nd o t h e r us e r s ke y wo r d s： s e a w a t e r d e s a l i n a t i o n ； l o w t e mp e r a t u r e mu l t i e ffic i e n c y ； d i s t i l l a t i o n 随着人 口的不断增长和经济的飞速发展 淡水 资源的匮乏 日趋严重。海水淡化作为一种开辟新水 源的相对成 熟 的技 术 ，已经成 为世界上 公认 的解决 淡水短缺问题的最佳方案 1 - 3 3 据报道 当前全球海 水 淡化 容量 约 为 4 2 0 0万 预计 在今 后 5 1 0 a内 还将增加2 4 0 0 y t d 。天津是我国的严重缺水地区 且毗邻渤海 拥有丰富的海水资源， 建设海水淡化工 程具有得天独厚的优势 1 天津开发 区海水淡化工程简介 2 0 0 2 年 天津 经济 技 术开 发 区( 以下 简 称 天津 开 发区， 缩写 t e d a) 海水淡化项 目正式启动。经过近 2 a的前期可行性研究 在对国内外海水淡化技术和 项 目进行大量调研的基础上结合本区域的具体条 一 8 2一 件( 原水水质差， 区内有合适的热源) ， 最终确定采用 目前国际上较先进的热压蒸馏低温多效技术 6 4 1 。 该 技术具有对原水水质要求低 ( s s 2 0 m v l ) 、 出水水 质好( t d s 5 m g l ) 、 运行管理简单等优点。 其设计进 水水 质见表 1 。 表1 工程设计 中设备要求的进水水质指标 旦 里 q 旦 旦 旦 查 壁 墼垫 指标 ( m g l - ) 2 0 1 1 0 1 0 0 0 2 0 天津开发 区万吨级低温多效海水淡化工程 日产 淡水 2万 t 分两期建设 其中一期规模为1 万t d 总 投资额 1 6亿元 ， 已于 2 0 0 6年底举行了通水仪式。 该工程利用开发区热源五厂的低品位蒸汽 采 用低温多效的工艺生产 t d s 5 mg l的优质淡化水 生产1 t 淡化水消耗 0 1 t 低压蒸汽及2 k w h电。 工业水处理 2 0 1 1 0 4 ， 3 1 ( 4 ) 魏恩宏 ， 等： 低温 多效工艺在海水淡化工程 中的应用 2 海水淡化工程工艺流程 2 1 场 站组 成 天 津 开 发 区 海水 淡 化 工 程 可 分 为 海 水 预 处 理 厂和海 水淡 化厂 两个 场站 海水 预处 理厂 主要 是去 除海水 中的泥沙 ：海水淡化厂包括海水提升泵房 ( 从预处理厂提取海水到主设备 ) 、 中和池泵房 ( 将 主设备中的浓盐水排 出) 、 冷却水泵房( 为主设备提 供冷却水 ) 、 淡化水出水泵房( 将淡化水排出送至输 水管网) 、 海水淡化主车间等。其中海水淡化主车间 是海水淡化工程的核心 其作用是将海水蒸发成蒸 馏水 该车间的设备全部从法国 e n t r o p i e公 司进 口， 设备投资约 8 9 0万美元。 其 中热压蒸馏脱盐t c d 装 置主要设 备包括 ： 6个蒸发 室 、 2台主要 的冷 凝 器 、 4 台加 热 器 、 1台热压缩 机 、 1 套 真 空系 统( 包含 蒸 汽 喷 射 器 和 喷 射 冷 凝 器 ) 、 2台板 式 热 交 换 器 、 1 个 手动 海水 过滤 器 、 1台浓 盐水 泵 、 1台蒸 馏水 泵 、 1 套海水处理装置 ( 除沫剂、 阻垢剂和除氯剂注入) 、 l 套减 温系 统 2 2工艺 流程 海水 淡化 工艺 流程 见 图 1 所示 海 水 繁 h 橐 h 图 1 海水 淡化厂工艺流程 为保证海水的连续供应 和改善进水水质 海水 在 预处 理后经 提 升泵站 送 到海水 淡化 厂 在 海水 淡 化 厂 ， 来 水 经加 压泵 站加 压 、 滤 网过 滤 并 加 入 阻 垢 剂 后 进 入 海水 淡 化 装 置 ： 海 水 淡 化 装 置 的 产 品 水 经后处理进入产品水贮存罐 并通过产品水泵加压 供给热源厂等用户 其水质可达到 t d s 5 mg l 余 下的浓盐水排海或综合利用 所用热压蒸馏低温多 效海水淡化设备 为 6效 处理能力为 1 万 造水 比( g o r) 为 9 6 9 出水水质 t d s 5 m g l 。 该 工 程 利 用 开 发 区污 水 处 理 厂 二 级 出水 作 为 淡化装置的冷却水源 可大大节约取水设施和排水 设施的建设费用 每 e l 最大需约 5万 t 冷却水 ； 而冷 却 水 升温后 可继 续作 为新 水源一 厂 ( 即再 生水水 厂 ， 以开 发 区污 水处 理厂 二级 出水作 为 原水 ，经双 膜法 处 理 后产 水 主要 供 应开 发 区 内绿 化 及 大 型热 电厂 ) 原水 恰恰满足了该工艺希望提高原水温度 ( 尤其在 冬季) 的要求 有效地提高其双膜法的产水效率。这 样就将污水处理 、污水再生利用和海水淡化项 目的 资源整合在一起 形成优势互补 、 资源共享的特点。 2 3 低温 多效 蒸馏 装置 蒸馏装置是由多效降温蒸发单元组成。在第一 效蒸发单元内产生的蒸汽在换热管中被冷凝 ，换热 管为外部喷淋海水集束管 蒸汽冷凝释放的热量使 换热管外的部分海水在相对低 的温度和压力下蒸 发 由这部分海水产生 的蒸汽在第二效蒸发单元中 冷凝 同样原理 第二效蒸发单元的换热管外的部分 海水 会在 更低 的温 度和 压力下 蒸 发 。同样 的蒸 发工 艺会在一效接一效的蒸发单元 中传递下去。最后一 效蒸发单元产生的蒸汽在冷凝器中冷凝。每一效蒸 发单元 中产生的冷凝水通过 u型管流入下一效蒸 发单元， 最后都流入冷凝器中。 最终冷凝水由蒸馏水 泵收集到淡化水储罐 中 海水 和 大 部分 苦咸 水 均 含 有腐 蚀 和 结垢 成 分 ： 当操作温度超过 7 5。腐蚀和结垢现象会迅速产 生 同 时盐 浓 度 会 迅速 升 高 ， 因 此 t c d蒸 发器 适 用 于 ： ( 1 ) 低温操作 ， 即原水和浓盐水的温度始终低于 7 0； ( 2 ) 原水的浓缩率总是3 5 。 为使海水在低温下蒸发设备运行前要运行真 空系统。 使设备内压力低于一 9 3 k p a 。经过多效蒸馏 和蒸汽的循环利用使得蒸发海水 的能耗大大降低 1 k g热源蒸汽能生产 9 6 9 k g的蒸馏水 ，即 g r o = 9 6 9 因海水淡化浓缩率总是控制在 3 5 也就是说 13产1 万 t 的海水淡化工程 每天所需海水 3万 t 消耗蒸汽 0 1 万 t 3 总 结 天津 开发 区实施 的万吨级 低 温多效 海水淡 化项 目其产品水作为区内热源厂的锅炉补充用水 以及 其他用途纯水 取代传统的 自来水深度处理工艺流 程 每年节约淡水近 8 5 0万 t 具有显著的环境效益 和社会效益 另外 。 该项 目中一部分的淡化水作为高 品质饮用水通过分质供水 进人高校园区、住宅小 区 为海水 淡化 水进 入城 市管 网进行 了有 意义 的探 索 天津市位于严重污染的渤海地区 其海岸带坡度 一 8 3 一 嚣 瞰 淼 圃 第 3 1卷第 4期 2 0 1 1 年 4月 工业 水处理 i n d u s t ria l wa t e r t r e a t me n t vo 1 3 1 no 4 ap r ， 2 01 1 采用膜法回收循环冷却水工艺的完善 聂 明 任 达 ( 中海油天 津化工研 究设 计院 ， 天 津 3 0 0 1 3 1 ) 摘要循环冷却水含盐量高 、 硬度高 、 碱度高 ， 因此结垢趋势强 ， 必须采用调酸的方式控制 p h， 以缓解结垢趋 势。某循环冷却水系统以部分膜法回收 的污水作为补充水使用 ， 由于膜处理工艺 中设计的絮凝 时间不够 因此造成 反渗透系统被严重污染 ， 影响到循环冷却水系统的正常使用。为此在膜工艺中增加了超滤处理 ， 解决了污堵 问题 ， 确 保 了系统的安全运行 关键词 】循环冷却水 ； 超滤 ； 反渗透； 絮凝 ； 污染 中图分类号t q 0 8 5 4 1 2 文献标识码 b 文章编号 】1 0 0 5 8 2 9 x( 2 0 t 1 ) 0 4 0 0 8 4 0 3 ap p l ic a t i o n o f me mb r a n e p r o c e s s t o t h e p e r f e c t i o n o f c i r c u la t i n g c o o l in g wa t e r r e c o v e r y p r o c e s s ni e mi n g re n d ( c n o o c t i a n j i n c h e mi c a l r e s e a r c h&d e s i g n i n s t i t u t e ， t i 耐 i n 3 0 0 1 3 1 ， c h i n a ) ab s t r a c t ： c i r c u l a t i n g c o o l i n g w a t e r i s c h a r a c t e r i z e d b y h i g h s a l t c o n t e n t ， h i g h h a r d n e s s a n d h i g h a l k a l i n i t y t h e r e - f o r e ， t h e s c a l i n g t r e n d i s s t r o n g a c i d i t y a d j u s t m e n t mu s t b e u s e d f o r c o n t r o l l i n g i t s p h a n d r e l i e v i n g t h e s c a l i n g t r e nd th e wa s t e wa t e r r e c o v e r e d p a r t l y by me mb r a n e p r o c e s s i n a c i r c u l a t i n g c o o l i n g wa t e r s y s t e m h a s b e e n u s e d a s ma ke u p wa t e r s i n c e t h e fl o c c u l a t i o n t i me i s n o t e n o u g h， t h e r e v e r s e o s mo s i s s y s t e m i s s e rio u s l y p o l l u t e d， a f f e c t i ng t he n o r ma l u s e o f c i r c u l a t i n g c o o l i n g wa t e r s y s t e m th e r e f o r e ，u l t r a f i l t r a t i o n t r e a t me n t i s t o b e a pp l i e d t o t h e me m b r a n e p r o c e s s t o s o l v e t h e p o l l u t i o n p r o b l e m a n d e n s u r e t h e s afe o p e r a t i o n o f t h e s y s t e m k e y wo r d s： c i r c u l a t i n g c o o l i n g w a t e r ； u l t r a 6 l t r a t i o n； r e v e r s e o s mo s i s ； fl o c c u l a t i o n； p o l l u t i o n 陕西某热电厂废水主要来源于工业循环冷却水 和锅炉排水， 废水中离子含量较高 。为使排污水得 到循环利用 ， 该厂建成 l 套反渗透( r o) 系统用于排 放污水 的处理 ， 以期实现节约资源 、 降低成本的 目 的 然而 新建 成 的 r o系统在 正常运 转 了一段 时间 后 ， 出现 了严 重 的 污堵 ， 甚 至 无法 完 成 7 2 h连 续 运 行 ， 系统几近全线瘫痪。受该厂委托 ， 中海油天津化 工研 究设计 院 针对该 厂 r o系 统 中出现 的污堵 问题 舢 舢 舢 业耻 址 较缓 海水泥沙含量很高 ， 且温度和盐度随潮流的 往复 运动 变化 较大 该 工程 的成 功 实施 将积 累 自然 条件 恶劣 地 区海水 淡化 的技 术 经验