水资源现状及海水淡化技术研究毕业论文.doc

目 录摘 要 .第一章 绪论.1.1 我国水资源概况和用水紧张状况.1.2 海水淡化技术概述.1.3 海水淡化主要方法1.3.1 蒸馏法.1.3.2 膜法.1.4 海水淡化技术比较.第二章 反渗透法海水淡化工艺设计2.1 反渗透法海水淡化工艺流程.2.2 海水取水2.2.1 集水井设计.2.2.2 取水泵选型2.2.3 海水澄清池.2.3 海水预处理.2.3.1 混凝过滤.2.3.2 加药消除余氯和防止膜面结垢沉淀.2.3.3 保安过滤2.4 反渗透海水淡化系统.2.4.1 反渗透膜组件.2.4.2 淡化系统选材.2.4.3 淡化系统注意事项.2.4.4 高压泵.2.5 产品水后处理.2.6 系统控制2.6.1 预处理部分及反渗透脱盐部分控制2.6.2 加药控制2.6.3 反渗透部分2.6.4 清洗系统控制第三章 工艺总结3.1 海水淡化主要设备3.2 海水淡化平面布置3.2.1 布置要点.3.2.2 平面布置.第四章 海水淡化发展前景.致谢.参考文献.摘要人类在21世纪面临严重的淡水紧缺问题，全球水伙伴关系组织、国际水协会、国际水资源协会、水环境联合会、世界水理事会、世界可持续发展商业理事会等组织机构2002年8月在斯德哥尔摩举行的国际水资源问题研讨会发表声明，目前世界上仍有12亿人得不到安全用水的保证，如不立即采取行动，到2025年，水供应紧张的国家人口占世界人口的比例将从现在的三分之一增至三分之二。在2002年约翰内斯堡召开的可持续发展世界首脑会议认为，目前人类在水领域面临非常严重的挑战，水和其他基础领域状况的恶化会加速全球环境的破坏，而环境破坏也会使人类在基础领域陷入更大的困境，如果不及时采取有力的措施，人类可持续发展的梦想就会成为泡影。人口迅速增长和经济高速发展以及水体污染加剧了淡水短缺和供水紧张的状况。据报道， 世界现有人口中水质和水量都能获得保障供水的为40%，无优质供水的25%， 供水严重不足和无安全供水的人口高达35%。中国工程院于2000年的21世纪中国可持续发展水资源战略研究报告指出，以水资源紧张、水污染严重和洪涝灾害为特征的水危机已成为我国可持续发展的重要制约因素。设计开发新型给水技术，缓解水危机，为社会和城乡人民提供安全、可靠、卫生的生产、 生活用水， 是当前国内外给水领域的一个重大课题。为了解决淡水缺乏问题，开发新的淡水资源势在必行。我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量为2840m3，只有世界平均水平的1/4。目前水荒覆盖面几乎遍及全国。尤其是北方地区缺水问题相当严重，水荒已成为困扰工业企业生产和发展的一个重要问题。解决城市水资源可持续利用的战略原则是坚持“开源与节流并重，节流优先、治污为本、科学开源、综合利用”，由于人类的70%居住在距大海不到120公里的地方，而海水占地球总水量的97%，故许多国家都将浩瀚的大海作为获取淡水的主要来源。海水淡化作为现有水源的有利补充措施，在很大程度上缓解了部分地区的缺水状况。尤其在中东地区和许多岛屿，淡化水已成为其基本水源。本论文的内容分三部分：第一章为绪论，介绍水资源现状及海水淡化技术；第二章为反渗透法海水淡化系统的设计，介绍反渗透法海水淡化工艺流程及主要设备配置；第三章为工艺总结，海水淡化主要设备及平面布置；第四章为海水淡化发展前景。关键词：反渗透 ； 海水淡化ABSTRACTIn the 21 st century human face serious fresh water shortage problem, Global Water partnership organization, the international water association, and the international association of water resources and water environment federation, the world water council, the world business council for sustainable development organization in August 2002 in the Stockholm international water conference issued a statement, in the world at present there are still 1.2 billion people lack access to safe water to assure, such as not taking immediate action, by 2025, the water supply of nervous national population of the world population proportion will be from now to a third of the two-thirds. In 2002 at the Johannesburg world summit on sustainable development thinks, at present, the humanity in water fields faced a serious challenge, water and other basic fields as the deterioration of the situation will accelerate global environmental damage, and environmental damage also can make human in the basic fields into more big trouble, if not to take effective measures, the sustainable development of human dream will become nothing.A fast population growth and economic development and the water pollution intensifies the fresh water shortages and the condition of the water supplies. According to the report, the world population of existing quality and quantity can obtain safeguard of water supply for 40%, not 25% of high quality water supply, water supply shortage and serious without safe water as much as 35% of the population.In 2000, Chinese academy of the 21 th century China water resources sustainable development strategy research report, water resources and water pollution, nervous with serious and flood disaster is the characteristic of water crisis in sustainable development in our country has become the important restriction factors. Design and development of new water technology, alleviate the water crisis, for social and urban and rural peoples provide safe, reliable, and health of the production, the water for living, both at home and abroad in the field of water supply is currently a major issue.In order to solve the lack of fresh water, it is imperative to develop new freshwater resources. Our country is a serious shortage of water resources of the country, per capita water resources for 2840 m3, only a quarter of the world average level. At present ShuiHuang almost coverage throughout the country. Especially in the northern region of the problem of water shortage is quite serious, ShuiHuang has a problem industrial enterprise production and the development of an important problem. Solve city water resources sustainable utilization strategy is to stick to the principle of open source and throttling pay equal attention to, priorities, and the frequent throttling, science open source, and comprehensive utilization, because of human 70% live in less than 120 kilometers away from the sea places, and the sea water accounts for 97% of the total water the earth, so many countries all the vast sea as the main source for fresh water. Seawater desalination as existing water favorable added measure, to a great extent, easing in some parts of the water shortages. Especially in the Middle East and many islands, has become the basic water options.The contents of this paper divides into three partsChapter: this paper introduces the present situation of water and sea water desalination technology;Chapter : the water desalination system design method is introduced, and the technological process and method desalination main equipment configuration;Chapter : seawater desalination main equipment and layout;Chapte： for desalination development prospects.Key words: Reverse osmosis ; Desalination第一章 绪论1.1 我国水资源概况和用水紧张状况我国淡水资源总量为28000 亿立方米，占全球水资源的6，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4。因此我国是一个严重缺水的国家。同时，我国的淡水资源时空分布极不均匀，特别是北方地区，耕地面积占全国的59.2%，人口占全国的44.3%，而水资源仅占全国的14.7%，并且水体污染加剧了我国可利用淡水资源的匮乏程度。在资源性缺水的同时，我国经济增长快，人口数量大，城市化水平不断提高，使得水资源缺口越来越大，这已经成为阻碍我国社会可持续发展的瓶颈。由于我国处于东亚季风区，水量（降水和径流）年内和年际变化大，全国各地几乎每年都有旱灾发生，以黄河流域最甚；全国有300多个城市缺水，尤其是北方地区，几乎所有城市都严重缺水，如大连、天津、烟台、青岛人均水资源占有量都在200m左右；全国占地面积大于500的岛屿有6500多个，其中绝大部分属严重缺水。据1999年中国水资源公报报道，我国天津、宁夏、上海、北京、河北、山东、河南、陕西、江苏、辽宁等10个省级行政区人均水资源量低于1000m，而人均水资源量低于500m，按我国有关缺水标准已为极度缺水，需调水才能解决问题。据有关部门估计，2000年全国城市年缺水量达400亿m，全国因缺水影响的国民产值达2400亿元人民币；2030年前中国工业缺水量将达到600亿m以上。如果不采取有效措施，届时因缺水造成的损失将更加巨大。1.2 海水淡化技术概况海水淡化，又称海水脱盐，是分离海水中盐和水的过程。从海水中取出水，或除去海水中的盐，都可达到淡化目的。是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。海水淡化是通过物理、化学或物理化学方法从海水中获得淡水的技术和过程。随着科学技术的发展，海水淡化作为一种新的淡水供给技术，正在显示出独特的优势和良好的前景。首先，海水淡化实现了水资源量的增加。其次，向大海要淡水，取之不尽，用之不竭；而且可以按需生产，确保供应。第三，占地少、无污染、水质好。1.3 海水淡化主要方法海水淡化的主要方法有蒸馏法、膜法等。其中蒸馏法主要有多级闪蒸法、多效蒸馏法、蒸汽压缩法、太阳能蒸馏法等。膜法主要包括反渗透、电渗析法等。虽然海水淡化技术很多，但目前真正形成产业规模的只有多级闪蒸法、多效蒸馏法、蒸汽压缩法和反渗透法。1.3.1蒸馏法蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸馏法海水淡化技术是最早投入工业化应用的淡化技术。 多级闪蒸法多级闪蒸自二十世纪五十年代商业化以来，由于其突出的优点，在中东地区得到了广泛的应用。工作原理为：经过预处理的海水加热到一定温度后进入闪蒸室，由于该闪蒸室中的操作压力低于热海水温度所对应的饱和蒸汽压，所以热海水在进入闪蒸室后即成为过热水而急速的部分汽化，从而使热海水自身的温度降低，所产生的蒸汽经原水冷却冷凝后即为所需的淡水。 多效蒸馏法虽然多效蒸馏法是最早使用的海水淡化技术，但由于结垢和腐蚀等问题，一直未得到广泛的应用。随着低温多效蒸馏技术的出现和发展，其所占的市场份额正不断扩大。其原理是利用高温蒸汽与海水之温差进行热交换后，将受热沸腾而蒸发的水蒸汽冷凝并收集而成。 蒸汽压缩法蒸汽压缩技术进入商业用途始于二十世纪三十年代。蒸汽压缩法是利用机械压缩机把海水蒸发所产生的二次蒸汽压缩、升压和升温，再作为加热和使海水蒸发热源的过程。1.3.2 膜法 膜法作为一种新型的分离技术，半个多世纪来取得了长足的进展。海水淡化是膜分离技术主要应用领域之一。与蒸馏法相比，膜法具有适用范围广、分离效率高、设备简单、操作方便、能耗低等优点。 电渗析法电渗析技术是20世纪50年代发展起来的一项水处理技术。基本原理是，当含盐水通过电渗析时，水中的阴阳离子在外加直流电场的作用下产生定向移动，透过具有选择性的离子交换膜，从而达到离子从溶液中分离的方法。 反渗透法 通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。因为和自然渗透的方向相反，所以称为反渗透。1.4 海水淡化技术比较 蒸馏法海水淡化技术适用于小型设备，无法大规模生产，从化学工程角度，由于相对挥发度的关系，蒸馏法无法完全分离水和无机盐，而且，蒸馏法投资高、占地大、需要大量的蒸汽，都要求与火电厂联建，利用汽轮机低压抽汽作为热源，或者与低温核能供热站直接连接。 反渗透法与其他水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。反渗透法脱盐率及产水纯净程度都比电渗析法高,出水水质优于我国生活饮用水卫生标准,对高氟低矿化度苦咸水通过反渗透法淡化,出水水质可达到我国饮用纯净水卫生标准。有资料表明,反渗透法淡化苦咸水的能耗电耗、水耗均低于电渗析法,而且反渗透法设备结构紧凑、占地面积小、运行效果稳定可靠、符合“清洁生产”要求,反渗透法是较其他方法更为合理、有效的苦咸水淡化方法。采用反渗透法对不同含盐量的苦咸水进行脱盐淡化,淡化过程中,系统运行稳定。系统的脱盐率达96 %以上,淡化水水质达到国家生活饮用水标准。反渗透系统苦咸水淡化装置具有较强的适应性,可根据原水的水质情况,调整运行参数来实现对不同含盐量的苦咸水连续进行处理。该装置高度集成化,可望成为定型的成套设备。反渗透技术是当今较先进、较稳定且有效的除盐技术。工艺简单、操作方便、易于自动控制、无污染、运行成本低。反渗透技术有效地弥补了水回收率低的弊端，并且对于有机物、胶体、微生物、悬浮物等有较好的脱除能力。此外，反渗透技术中的膜和膜组件比较成熟，为其在海水淡化中的广泛应用提供了可靠的技术支持。并且反渗透技术投资和能耗较少，容易实现自动控制，所以本系统采用反渗透法进行海水淡化设计。 第二章 反渗透法海水淡化系统的设计2.1 反渗透法海水淡化工艺流程 反渗透法海水淡化工艺分为：海水取水、海水预处理、反渗透海水淡化、产品水后处理、系统控制五个部分。5000吨/天反渗透法海水淡化简单工艺流程：杀菌灭藻剂 混（絮）凝剂（FeCl3+骨胶） （NaOCl） 取水泵 海水沉淀（澄清）池 输送泵 机械过滤器阻垢剂（H2SO4） 输送泵 保安过滤器 高压泵 反渗透装置 产品淡水池 海水由设在海边的集水井经取水泵将海水送入海水澄清池中，在澄清池中加入杀菌剂，杀菌后的海水通过输送泵送入机械过滤器中，经过化学加药系统投加混凝剂将海水过滤，滤后水经过水质还原、PH调整以及阻垢剂添加后进入保安过滤器，过滤后的低压海水进入高压泵，加压后进入反渗透膜组件，在膜堆的处理下一部分透过膜形成淡水，即产水，送入产水池；剩余未透过膜的部分水为浓度较高的海水，即浓盐水，这一部分水可以收集后晒盐。2.2 海水取水 海水反渗透的取水方式直接关系到预处理的方法和投资、运行成本，对反渗透膜的防止污染具有极大的影响。对于反渗透水处理的原水取水，最理想的方式就是采用海滩井取水，可以取得经过地层过滤的海水，其水质悬浮物低、有机物低、溶解氧小，而且海边井水中生物活性低，季节变化对水温影响小，可以减少预处理的负担。 海滩井取水是在海岸线边上建设集水井，从井里取出经海床渗滤过的海水，作为海水淡化厂的源水。通过这种方式取得的源水由于经过了天然海滩的过滤，海水中的颗粒物被海滩截留，浊度低，水质好，对于反渗透海水淡化厂尤其具有吸引力。 当海水经过海岸过滤，颗粒物被截留在海底，波浪、海流、潮汐等海水运动的冲刷作用能将截留的颗粒物冲回大海，保持海岸良好的渗水性；如果被截留的颗粒物不能被及时冲回大海，则会降低海滩的渗水能力，导致海滩井供水能力下降。此外，还要考虑到海滩井取水系统能否会污染地下水或被地下水污染，海水对海岸的腐蚀作用是否会对取水构筑物的寿命造成影响，取水井的建设对海岸的自然生态环境的影响等因素。 海水取水系统由海水集水井和取水泵组成。 2.2.1 集水井 集水井建于海边，海水靠渗透进入集水井。集水井的设计目的是提供储水场所，保持整套系统的稳定运行。集水井采用钢筋混凝土结构，集水井的优化设计结果为：集水井流量=2=2*208=416m/h-集水井流量； -进水流量集水井有效容积V=*T=*416*3600=104m（15min的流量）V有效容积，T最小操作周期，按经验取1小时。V= h*设计为直径2.8m,深约20m,井底处于低潮位以下1.8m。 2.2.2 取水泵 设计参数： 取水泵吸入管插入井深l=10m；设计流量=5000m/d=208m/h； 20海水密度=998.2kg/m，粘度=1.005* Pas；选管内流速u=2.5m/s,估算管内径： d =0.17m选219*10mm的热轧无缝钢管，内径d=199mm管内流速u= =1.8m钢管绝对粗糙度取=0.35mm,相对粗糙度/d=0.35/199=0.0018查表得相关参数：摩擦系数=0.028；截止阀/d=300；1个弯头/d=35；带滤水器的底阀/d=420；管出口突然扩大=1；计算管路的压头损失： =（+）=0.028（+300+35+420+1）=8.04m泵扬程H=l+=10+8.04=18.04m根据已知流量=5000m/d=208m/h,扬程H=18.04m,可从离心泵规格表中选用型号为IS200-150-315单级单吸离心泵两台，一台备用。表2-1 IS200-150-315型单级单吸离心泵性能表流量（）杨程（m）电动机功率（kw）转数（）效率出口直径（mm）重量（kg）240323143072.3%80125 海水取水系统利用取水泵，通过=219mm,距离约10m的管道，将海水输送到海水澄清池，然后进入海水预处理系统。2.2.3 海水澄清池 设计参数： 水力停留时间T=1h； 设计流量=5000m/d=208m/h； 海水澄清池有效容积： V=T=208*1=208m 澄清池水面面积： 取池子总高度H=6m，其中超高1m,有效水深h=4m,则池面积为： A=52m 澄清池的尺寸为： 池长取L=8m,池宽取B=8m,则池子总尺寸为： LBH=886=384m 鉴于该项目的海水水源系表层海水，海水中从在较多的微生物、藻类和细菌，易影响设备和管阀件的正常运行，因此，在设计中采用在海水取水管的进口处投加杀菌灭藻剂。2.3 海水预处理原水中有害物质包括悬浮物、胶体、细菌、溶解气体和藻类等。水中的悬浮及胶体在海水淡化过程中会沉积在受热面或膜表面，从而降低传热速度，缩短清洗周期，增加电耗或药品加入量，提高运行成本。水中细菌与藻类在适宜的温度下，易在水体中、管道中、膜表面和淡化设备中大量繁殖，与水中悬浮物一起堵塞膜孔和管道，影响出水水质和产水量，因此海水预处理的目的是去除地表海水中存在的颗粒泥沙、胶体、微生物等杂质，确保反渗透系统能长期稳定运行。在海水预处理工艺设计时经预处理后的海水应达到反渗透膜元件的进水水质要求。反渗透系统进水要求：（1）污染指数 SDI5（15分钟）（2）浊度 1NTU（3）余氯 0.1PPM（检测不到）（4）Fe3+ 0.01PPM海水预处理要解决的问题：（1）防止膜面结垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁铝氧化物等）。（2）防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵。（3）防止有机物质的污堵。（4）防止微生物污堵。（5）防止氧化性物质对膜的氧化破坏。（6）保持反渗透装置产水量稳定。以保证反渗透装置稳定运行和使用寿命。2.3.1 混凝过滤 混凝过滤旨在去除海水中胶体、悬浮杂质，降低浊度。经混合剂混合，铁盐与海水中胶体杂质形成较大的矾花，再经机械过滤器过滤，使出水水质的污染指数小于5，浊度小于1。海水澄清后，经由输水泵送往机械过滤器。输水泵选择：型号IS200-150-315的离心泵，流量240m/h,扬程32m.表2-2 IS200-150-315型单级单吸离心泵性能表流量（）杨程（m）电动机功率（kw）转数（）效率出口直径（mm）重量（kg）240323143072.3%80125机械过滤器选择： 机械过滤器(又名多介质过滤器、石英砂滤器)，是一种压力式过滤器，主要利用比表面积大的石英砂有机絮凝体对水中杂质进行物理过滤，达到水质要求，当水流通过石英砂的孔隙时，各种悬浮颗粒被截留在石英砂孔隙中；随时间推移石英砂的孔隙内和颗粒之间的截留物逐渐增加，使滤器的前后压差随之升高，直至堵塞。当石英砂过滤器因截留过量的机械杂质而影响其正常工作，则可用反冲洗的方法来进行清洗。利用逆向进水，使过滤器内砂滤层松动，可使粘附于滤料表面的截留物剥离并被反冲水流带走，有利于排除滤层中的沉渣、悬浮物等，并防止滤料板结，使其充分恢复截污能力，从而达到清洗的目的。设计参数：水力停留时间为T=1h；设计流量=5000m/d=208m/h；配置4台机械过滤器, ,单台机械过滤器设计出水流量为=52m/h,有效容积为： V=T=52*1=52m= h*由单台机械过滤器设计规格，取直径=2500mm,h=10m的机械过滤器，外涂防腐专用油漆，内填装规定的多介质滤料。2.3.2 加药消除余氯和防止膜面结垢沉淀 海水中游离氯等氧化剂存在会降低反渗透膜元件的性能，因此海水在进反渗透膜以前必须控制游离氯0.1mg/L。通过计量泵投加1.5-2mg/L亚硫酸氢钠，海水中的余氯与亚硫酸氢钠反应，形成酸和中性盐，从而消除余氯对反渗透膜的影响。 海水中含有高浓度的、等离子，在反渗透海水淡化过程中，海水被浓缩，易在反渗透膜表面形成难溶无机盐类的沉淀。根据原海水水质和反渗透装置的水回收率，在海水进入反渗透装置前添加阻垢剂。通过对几种阻垢剂的阻垢效果和价格的综合评价后，选用硫酸阻垢剂，投加量为15-20mg/L，控制海水PH值在7.0-7.5范围，能有效防止海水中难溶无机盐在反渗透膜表面形成结垢沉淀。2.3.3 保安过滤 在反渗透装置前设置保安滤器是为了保护高压泵，反渗透膜元件的安全长期运行，防止水中的大颗粒物进入反渗透膜，确保反渗透膜组件的正常运行。保安过滤器是立式柱状设备，内装PP喷熔滤芯，过滤精度为5m；适用于对含悬浮杂质较低（浊度1mg/l）的水深度净化。保安过滤器属于精密过滤， 其工作原理是利用PP滤芯5m的孔隙进行机械过滤。水中残存的微量悬浮颗粒、胶体、微生物等，被截留或吸附在滤芯表面和孔隙中。随着制水时间的增长，滤芯因截留物的污染，其运行阻力逐渐上升，当运行至进出口水压差达0.10Mpa时，应更换滤芯。根据过滤水量和过滤精度设计计算保安滤器的规格。设计参数：水力停留时间T=1h；设计流量=5000m/d=208m/h；配置2台保安过滤器。单台保安过滤器设计出水流量120 m/h；有效容积为：V=T=120*1=120m= h*由保安过滤器设计规格查的，单台机械过滤器设计直径=4000mm,h=10m,外涂防腐专用油漆，内填装规定的多介质滤料。2.4 反渗透海水淡化系统 反渗透海水淡化系统是整个工程的核心，主要有反渗透膜组件和高压泵组成，设计核心在于根据不同的原水水质安排不同的水回收率，以及通过流程安排使系统尽可能的节能，避免增加不必要的处理费用。 反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质和溶剂分开的分离方法，海水淡化技术就是利用反渗透技术将原海水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的淡化水。2.4.1 反渗透膜组件 反渗透膜组件，这是整个海水淡化系统的关键部件，反渗透膜装在膜壳中，通过高压泵的作用，将海水打到膜壳中，海水通过膜片时，渗透出淡化水。设计水回收率为72%a 膜元件数量的确定 产水量=进水流量*回收率=5000*72%=3600m/d选择BW30-400元件，从设计手册查得：膜元件允许的最大产水流量=291m/d；膜元件数量= =17.12 (取整数为18支) 膜元件为高性能反渗透海水淡化复合膜元件SW30HR-380，其元件平均脱盐率为99.6%。b 压力管数量的确定 每根压力管内串联排列6支海水膜元件压力管=3根整套反渗透膜装置共需配置18支海水膜元件，分别装在3根并联布置的膜压力管内，每根压力管内串联排列6支SW30HR-380海水膜元件。图 反渗透膜组件，每根压力管内填装6支膜元件C 反渗透装置清洗 反渗透装置的预处理设计得越趋完善，膜元件的清洗次数就可减少，但无论预处理过程多么完善，在长期运行过程中，反渗透膜面上总会日积月累截留水中的各种污染物于膜表面。从而使膜性能下降，组件进、出口压差升高。为此，除日常启停装置前，进行低压冲洗外，需定期进行化学清洗，有时还需进行灭菌处理。通过反渗透组件预留的清洗接口进行清洗，开机、停机淡水冲洗，置换出浓缩海水，防止在停运期间难溶无机盐类沉淀在膜表面，以保证系统的高效处理性能。2.4.2 淡化系统选材：管道件：低压海水、浓水管道件选用钢衬胶（塑）、UPVC；高压管道件选用316SS；淡化水、产品水管道件选用UPVC。阀门：低压阀选用UPVC或钢衬胶；高压阀选用316不锈钢。2.4.3淡化系统注意事项：a 系统设置高、低压保护开关，保证反渗透系统安全可靠运行。b 反渗透装置配备二次仪表，显示及监视设备运行中的产水电导等主要参数。C 反渗透每支压力膜管产水侧设置取样口，方便取样。2.4.4 高压泵 高压泵是用来将海水打入到反渗透膜壳中，使海水具有6-8MP的压力，这是反渗透系统达到一定脱盐率所要求的压力。 反渗透海水淡化最主要的一个特点即是采用高压泵将原海水打入到反渗透膜组件中，通过高压将清水压过膜的另一侧，从而达到反渗透的目的。大型海水淡化系统中所选择的高压泵多为多级离心泵。 高压泵选用BME30-18型多级离心泵，共配置四台并联的高压泵，高压泵主要参数： 流量： 94m/h 额定功率： 315KW 供水压力： 3-9MPa 2.5 产品水后处理 经过反渗透方法生产的产品水可以满足国标GB5749-85饮用水的标准，而且大部分指标超出矿泉水的指标。a 产品水杀菌：投加次氯酸钠或其他杀菌剂，在反渗透装置出口或产品水供应系统投加，使管网余氯0.3/L。b 调节产品水PH值:由于在预处理的过程中，加入了一定量的还原剂，因此，水呈酸性，为了调节其PH值，在产品水箱中加入碱对水进行中和，以提高产水PH值，使产水PH5.5左右提高到PH7.5左右。C 产品水池：设计参数： 水力停留时间T=1h； 设计流量=5000m/d=208m/h； 海水澄清池有效容积： V=T=208*1=208m 澄清池水面面积： 取池子总高度H=6m，其中超高1m,有效水深h=4m,则池面积为： A=52m 澄清池的尺寸为： 池长取L=8m,池宽取B=8m,则池子总尺寸为： LBH=886=384m设置一个384m的产水池，淡化后的水可以根据用户需要，输送至供水点。D 未经过反渗透膜的浓盐水可以收集用来晒盐，提高资源利用率。2.6 系统控制 自控系统作为整个反渗透海水淡化系统的一部分，既服务于系统工艺又具有本身的独立性。该反渗透海水淡化系统的自控部分选择GGD-3型低压配电柜作为设备动力柜；单独设置现场控制柜、PLC柜和Wincc监控软件作为自控核心。 现场控制柜完全根据工艺的特点及方便操作的原则来设置。系统设置了海水取水泵房控制柜，反渗透海水淡化装置控制柜，产水泵房控制柜和加药控制柜。 上位机监控系统具有良好的人机交互功能，操作员既可以通过它发布命令给PLC，也可以通过它全面了解现场设备运行情况。一旦出现异常情况，及时提供详细的报警信息给操作员，并产生报警声。上位机自动采集系统运行的一些重要参数，并自动、及时归档，以利于今后对系统设备运行的连续性进行全面分析处理。2.6.1预处理部分及反渗透脱盐部分控制 预处理部分以反渗透淡化水箱液位为连续运行控制点，当反渗透淡化水箱液位处于低限位置，低液位开关向PLC输入开关信号，PLC控制预处理部分运行；当反渗透淡化水箱液位处于高限位置，高液位开关向PLC输入开关量信号，反渗透脱盐部分停止运行，预处理部分也相继停止运行。2.6.2加药控制 加药计量装置由事先调节好冲程，确定投加量后，通过与输送泵，高压泵实行启动联动，对计量装置实现启动自动控制，实现药剂的自动投加，亦可退出实行手动投加。2.6.3 反渗透部分a 反渗透高压泵进水设压力开关，当压力小于0.1-0.15MPa时，控制高压泵停止运行。当压力大于0.1-0.15MPa时高压泵即启动，反渗透装置投入运行。b 反渗透产水侧管路设一压力开关，当压力大于某一设定值（0.2-0.3MPa）时，压力开关会发出相应信号，PLC控制器输出开关信号，停止高压泵运行，控制器关闭整个反渗透系统，等待高压消除，重新进行启动。c 反渗透浓水侧设一电动（或电磁）阀门。在高压泵运行前和高压泵停止后，接受PLC输出的开关信号，自动进入低压冲洗状态；产水侧同样设置电动阀门，控制产水排放或产品水。2.6.4 清洗系统控制系统设置的清洗系统实行单独手动控制，即人工操作清洗过程。第三章 海水淡化工艺总结3.1 海水淡化主要设备a 集水井： 直径2.8m,深约20mb 取水泵： 型号为IS200-150-315单级单吸离心泵两台，一台备用。主要参数：流量240m/h,扬程32m.c 海水澄清池： LBH=886=384md 输送泵： 型号IS200-150-315，流量240m/h,扬程32m.e 机械过滤器： 配置4台机械过滤器单台机械过滤器设计出水流量为52m/h,高度为h=10m,单台机械过滤器设计直径=2500mmf 保安过滤器： 配置2台保安过滤器单台保安过滤器设计出水流量120 m/h高度为h=10m单台机械过滤器设计直径=4000mmg 高压泵： 选用BME30-18型多级离心泵配置四台并联的高压泵主要参数：流量：94m/h 额定功率： 315KW 供水压力： 3-9MPa h 反渗透膜组：配置18支海水膜元件，分别装在3根并联布置的膜压力管内，每根压力管内串联排列6支SW30HR-380海水膜元件。i 产品水池： LBH=886=384m3.2 海水淡化平面布置3.2.1 布置要点a 工艺及流程要求。 按工艺流程，设备规格和要求，现场实际情况，同时考虑设备的操作、维护和管理等要素设计反渗透海水淡化示范工程的平面布置图。b 环境保护、防火及其它安全生产的要求。 设备、建筑物、构筑物等的防火间距应符合现行的有关防火规范的要求。要注意环境保护、防止污染及噪音，还应根据危险程度的划分来考虑布置设备。 利用电能或电动机的电气设备的布置，应符合国家现行的爆炸和火灾危险场所电力装置设计规定的要求。c 主要设备的净距。 两排泵之间维修通道，最小2000mm；两容器之间最小净距1500mm； 人行道的最小宽度为1.5m。d 根据厂的规模大小，一般采用：1：2001：1000比例尺的地形绘制总平面图，常用比例尺为1：500。3.2.2 平面布置 在靠海边设置2.8m,深约20m的海水取水井一个，距离主厂房约180m。 在离取水井约6m处，设5.0m5.0m的取水泵房一间，内设置两台取水泵，一用一备。 海水淡化主厂房建筑面积为40*30m，分别布设2台输送泵，4台高压泵，4台机械过滤器，2台保安过滤器，反渗透膜组件，海水澄清池，产水池。另配有配电室、操作室、休息室和维修库房各一间。 第四章 海水淡化发展前景目前，我国海水利用技术相对还不太成熟，但已建成具有自主知识产权的千吨级和万吨级示范工程，是完全独立掌握海水淡化技术的少数国家之一。近年来，天津、河北、浙江、青岛、大连等多个万吨级和10万吨级海水利用工程相继投产运营，市场已经形成，骨干企业开始介入。据初步估计，国内运转产水量大于100m3d的反渗透淡化装置总数量不少于500台。用于海水淡化的有浙江省山镇的500m3d的反渗透淡化工程、浙江省泗县马迹山的350m3d的反渗透淡化工程、以及辽宁省长海县的1000m3d的反渗透淡化工程等。目前，国内海水所用反渗透复合膜均从国外进口，国产反渗透膜与国外产品还存在一定的差距。反渗透膜是海水淡化的核心，其国产化与产业化若不能解决，势必影响我国此领域将来的发展。淡化技术的关键在于反渗透膜具有较大的透水性和脱盐率，目前在海水淡化中使用的反渗透膜主要有醋酸纤维素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它们均由有机高分子构成，虽然具有制作工艺简单、成本低等优点，但应用于海水淡化领域也存在着一些不足，如化学稳定性差、机械强度低等。这些缺陷限制了反渗透法处理海水技术的实用化和产业化。无机材料本身性能的优势，使得无机膜替代有机膜应用在这方面成为可能。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法，专家普遍认为反渗透海水淡化具有投资费省、能耗低等优点。随着世界各国经济的高速发展以及人口的迅速增长和集中，世界各国对水的需求日益增加，而地球上的淡水资源非常有限，淡水资源缺乏已成为全球性的问题。在寻求淡水资源方面各国纷纷把目光投向大海。所以海水淡化技术就显得十分重要。 总而言之我国海水淡化事业正在高速发展。但是我们也应看到中国海水淡化虽基本具备了产业化发展条件，研究水平及创新能力、装备的开发制造能力、系统设计和集成等方面与国外仍有较大的差距。但有差距就代表着有提升空间，在海水淡化全面发展的国际大潮下，具有良好的发展前景。致谢感谢我的家人对我大学四年学习的默默支持；感谢我的母校山东轻工业学院给了我在大学四年深造的机会，让我能继续学习和提高；感谢山东轻工业学院的老师和同学们四年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的四年充满了感动。这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文指导老师付振岭老师对我的关心和支持尤为重要。付老师对我的工作给予许多富有启发性的教诲，付老师对我的学习、生活上的理解和信任，保证了本文顺利圆满的完成。她渊博的知识，求实创新的治学态度，严谨细致的工作作风，勤勉的工作态度以及锐意进取的探索精神给作者留下了深刻的印象，并将使我