反渗透海水淡化工程课件

目录第一节、引言第二节、海水的物理化学性质第三节、反渗透海水淡化工艺流程第四节、海水取水第五节、海水预处理及化学调节第六节、反渗透高压给水系统第七节、反渗透海水淡化系统第八节、产品水后处理第九节、系统控制第十节、海水淡化系统选材目录第一节、引言第一节、引言一、国外海水淡化现状二、国内海水淡化现状三、我国反渗透海水淡化应用情况四、水资源开发与利用的一个重要举措第一节、引言一、国外海水淡化现状

一、国外海水淡化现状•截至2001年12月31日，世界上百吨级以上脱盐装置为15233套，总产水量为3240万吨/日。•反渗透技术在海水淡化占有份额上一直呈上升趋势，1993年为32.7%，1995年为35.9%，1997年为39.5%，1999年为41.1%，现在为43.5%。以色列阿什凯隆正在建设日产淡水33万吨的反渗透海水淡化厂。最大的反渗透苦咸水淡化厂在美国，日产淡水27万吨一、国外海水淡化现状•截至2001年12月31日，世二、国内海水淡化现状1967-1969年全国海水淡化会战，同时开展电渗析、反渗透、蒸馏多种海水淡化方法的研究1981年建成西沙日产200吨电渗析海水淡化工程1997年建成嵊山日产500吨反渗透海水淡化示范工程2000年底建成嵊泗和长岛日产1000吨级反渗透海水淡化示范工程2003年建成荣成日产5000吨级反渗透海水淡化示范工程在示范工程的引导下，至2004年3月国内建成反渗透海水淡化工程10余个，合计日产水超两万吨二、国内海水淡化现状1967-1969年全国海水淡化会战，同四、水资源现状•

我国是世界上21个最缺水的国家之一，人均占有淡水量相当于世界人均占有量的四分之一，淡水资源紧缺状况日益严重。全国300多个城市，108个城市严重缺水，40个城市进入世界严重缺水之列•

我国沿海经济发达、人口密集，以全国13%的土地，养活全国40%的人口，创60%的国民生产总值。但淡水资源极其贫乏，大部分城市人均水资源占有量在500方以下，大连、青岛、天津、烟台、舟山等沿海城市在200方左右四、水资源现状•我国是世界上21个最缺水的国家之一，人均占海水淡化势在必行•

据中国工程院2000年7月提出的“21世纪中国可持续发展水资源战略研究报告”预测：到2010年，我国需水量7300亿立方米，可供水量为6200～6300亿立方米，缺水量1000亿立方米。•

解决人类用水紧缺问题，关键是增加淡水资源的总量。海水淡化是我国水资源开发和利用的一个重要举措，势在必行。

海水淡化势在必行•据中国工程院2000年7月提出的“21世第二节、海水的物理化学性质一、典型海水组成二、海水中物质分类第二节、海水的物理化学性质一、典型海水组成一、典型海水组成

海水的总溶解固体从沿岸海水的30000mg/l到海盆区如红海等的45000mg/l。大洋海水平均为35000mg/l。其组成如下：阳离子浓度(mg/l)阴离子浓度(mg/l)Na+10760HCO3-142K+387Cl-19350Ca2+413SO42-2712Mg2+1294Br-67Sr2+8总阳离子12862总阴离子22271一、典型海水组成海水的总溶解固体从沿岸海水的二、海水中物质分类类型颗粒大小组份实例溶液＜10-6mm离子、分子和聚合物、聚合电解质有机分子、不电离溶质和小聚集体胶体分散系10-6-10-4mm多分子集合体、水解和沉淀产物、高分子化合物、生物聚合体细颗粒分散系（显微镜）10-4–5X10-2mm泥沙、粘土，沉淀和凝集颗粒、细菌、浮游生物、其他微生物粗颗粒分散系（肉眼见）＞5X10-2mm泥沙、粘土，沉淀和凝集颗粒、大浮游生物、所有类型的生物体包括鱼、头足类和哺乳动物悬浮物泥沙、粘土，水生物、自游生物二、海水中物质分类类型颗粒大小组份实例溶液＜10-6mm离三、海水的特性1、冰点下降2、渗透压上升三、海水的特性1、冰点下降1、冰点下降ΔΤf=KfmΔΤf------冰点下降量Kf------冰点下降常数m------溶质的质量摩尔浓度水的冰点下降常数Kf=1.855K.kg.mol-11、冰点下降ΔΤf=Kfm大洋海水的冰点天然水的冰点下降是由水中溶解物质总的特质的量引起的。海水的主要离子组成相对稳定，通过实验得到在1大气压下海水的冰点tf盐度S‰之间的关系如下：Tf(℃)=-0.0137-0.05199S-7.225X10-5S2大洋海水的盐度约为35‰,将S=35代入求得tf=-1.922℃大洋海水的冰点天然水的冰点下降是由水中溶解物质总的特质的量引渗透压稀溶液的渗透压与溶液中溶质质点浓度成正比。溶液渗透压也与温度有关，当浓度一定时与温度成正比Π=cRTΠ:渗透压,PaC:溶质质点的浓度,mol.L-1R:气体常数,8314.4Pa.L.K-1.mol-1T:热力学温度,K渗透压稀溶液的渗透压与溶液中溶质质点浓度成正比。溶液渗透压也海水的渗透压天然水的渗透压主要取决于其中的含盐量，含盐量越大，渗透压也越大。海水的渗透压与氯度Cl‰及温度的经验关系式为：Π=101.3(1.240+0.00454t)Cl式中:Π---渗透压,kPat---温度,℃Cl---Cl‰X103盐度与氯度的关系有经验公式S‰=1.80655Cl‰因此对于盐度为35‰的大洋海水Cl‰=35X10-3/1.80655=19.4‰海水的渗透压天然水的渗透压主要取决于其中的含盐量，含盐量越大特定温度时海水的渗透压对于零度海水Π=101.3X1.240X19.4=2437kPa对于25度海水Π=101.3X(1.240+0.00454X25)X19.4=2660kPa特定温度时海水的渗透压对于零度海水第三节、反渗透海水淡化工艺流程一、反渗透海水淡化系统选择二、典型工艺流程介绍第三节、反渗透海水淡化工艺流程一、反渗透海水淡化系统选择一、反渗透海水淡化系统选择

系统组成海水水源原水浊度产水水质C+F+CF+SWRO+PT表层海水≥15mg/l≤500mg/lF+CF+SWRO+PT表层海水地下海水≤15mg/l≤500mg/lCMF/CUF+SWRO+PT表层海水地下海水≤15mg/l≤500mg/l

C—沉淀F—过滤CF—保安过滤CMF─连续微滤

CUF─连续超滤SWRO—反渗透海水淡化PT—产品水后处理一、反渗透海水淡化系统选择

系统组成二、典型工艺流程介绍

(嵊山500吨/日反渗透海水淡化示范工程）成果来源：自有技术，浙江省重大科技项目鉴定年限：1998年鉴定主要内容：我国第一个自行设计、建造的百吨级反渗透海水淡化工程；首次采用透平式能量回收装置，吨水电耗<5.5度；淡水水质符合国家饮用水标准，TDS<500mg/l鉴定意见：填补国内空白，达到国际先进水平二、典型工艺流程介绍

(嵊山500吨/日反渗透海水淡化示范嵊山日产500吨反渗透海水淡化装置嵊山日产500吨反渗透海水淡化装置二、典型工艺流程介绍

(1000吨/日反渗透海水淡化示范工程）成果来源：国家科技攻关项目，自有技术鉴定年限：2001年2月鉴定主要内容：分别在长岛和嵊泗建设了日产千吨级反渗透海水淡化示范工程；首次采用压力交换式能量回收装置，吨水耗电<3.5度，水回收率35-40%；淡化水质符合国家饮用水标准，TDS<500mg/L鉴定意见：系统可靠性高，应用性强，具有创新性，整体水平达国际同类产品先进水平二、典型工艺流程介绍

(1000吨/日反渗透海水淡化示范工长岛1000吨/日反渗透海水淡化装置长岛1000吨/日反渗透海水淡化装置长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场照片一长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场照片一长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场照片二长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场照片二长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场

照片三

长岛1000吨/日反渗透海水淡化工程现场

照片三

第四节、海水取水

一、海水取水难点二、典型海水取水方法第四节、海水取水一、海水取水难点一、海水取水难点潮位差风浪腐蚀性微生物、细菌和贝类生长一、海水取水难点潮位差二、典型海水取水方法海滩水井取水表层海水取水海床过滤取水海滩水平暗渠取水二、典型海水取水方法海滩水井取水

海滩水井取水

海滩水井取水

表层海水取水表层海水取水海床过滤取水海床过滤取水海滩水平暗渠取水海滩水平暗渠取水海水取水系统投资、运行和维护费用海水取水系统投资、运行和维护费用第五节、海水预处理及化学调节一、海水预处理二、化学调节第五节、海水预处理及化学调节一、海水预处理一、海水预处理（1）（一）预处理的目的防止海水膜表面污染。即防止悬浮杂质、有机物、胶体物质、微生物等附着在膜表面或堵塞膜元件水流通道防止海水膜表面结构沉淀。反渗透海水淡化过程中，由于海水的浓缩，一些难溶无机盐类如CaCO3、CaSO4等会沉淀在膜表面，要采取适当措施防止难溶盐类结构沉淀确保海水膜免受机械和化学损失，使膜保持良好的性能和足够长的使用寿命一、海水预处理（1）（一）预处理的目的一、海水预处理（2）（二）预处理的常用系统及选择加氯或次氯酸钠杀菌灭藻混凝、沉淀（澄清）、过滤去除悬浮杂质、胶体物质等加酸（调节pH值）和/或阻垢剂防止碳酸盐和硫酸盐的结构沉淀当海水有机物含量较高时，可采取加氯、混凝、澄清、过滤工艺。如以上处理仍不能满足反渗透工艺进水要求，可同时采用活性炭过滤处理加还原剂（亚硫酸氢钠等）和/或活性炭过滤去除预处理系统出口余氯，使之满足后续反渗透系统进水要求（聚酰胺类膜）一、海水预处理（2）（二）预处理的常用系统及选择反渗透海水淡化预处理系统（实例）反渗透海水淡化预处理系统（实例）反渗透海水淡化工程课件反渗透海水淡化预处理系统（实例）反渗透海水淡化预处理系统（实例）反渗透海水淡化保安过滤设备（实例）反渗透海水淡化保安过滤设备（实例）二、化学调节（1）次氯酸钠/液氯－海水杀菌灭藻（连续或间歇式）－投加在过滤设备前或取水头部－过滤设备出口余氯约0.2mg/l三氯化铁－混凝－投加在过滤设备前－过滤设备出口SDI值小于4亚硫酸氢钠

－还原余氯

－投加在过滤设备后或反渗透系统前－投加量为余氯量的2～3倍二、化学调节（1）次氯酸钠/液氯二、化学调节（2）硫酸或其他阻垢剂－阻垢（防止难溶无机盐类结垢沉淀）－投加在反渗透系统前－调节滤过水pH值在6.5～6.8次氯酸钠/液氯－产品水杀菌－投加在反渗透设备出口或产品水供水系统－管网余氯符合生活用水标准碱或石灰

－调节产品水pH值（硬度）

－投加在反渗透设备出口或产品水供水系统－pH值符合生活用水标准二、化学调节（2）硫酸或其他阻垢剂反渗透海水淡化系统化学剂自动投加装置（实例）反渗透海水淡化系统化学剂自动投加装置（实例）第六节、反渗透高压给水系统一、高压泵二、能量回收装置三、压力提升泵第六节、反渗透高压给水系统一、高压泵反渗透海水淡化高压给水系统（实例）反渗透海水淡化高压给水系统（实例）一、高压泵柱塞泵中开式多级离心高压泵分段式多级离心高压泵高速离心高压泵一、高压泵柱塞泵

适用范围：流量＜80m3/h泵效率要求高的场合优点：效率＞85%柱塞泵中开式多级离心高压泵

适用范围：优点：流量＞200m3/h效率75～85%

无轴向推力维护保养方便

中开式多级离心高压泵分段式多级离心高压泵适用范围：流量80～200m3/h优点：效率70～80%三明治结构，体积小，重量轻价格相对便宜分段式多级离心高压泵适用范围：高速离心高压泵（1）适用范围：流量10～70m3/h优点：效率50～75%级数少，叶轮直径少，体积小，重量轻转速：＞5000rpm高速离心高压泵（1）适用范围：高速离心高压泵（2）高速离心高压泵（2）二、能量回收装置透平式能量回收装置压力交换式能量回收装置二、能量回收装置透平式能量回收装置透平式能量回收装置

适用范围：流量10～900m3/h（给水）优点：能量回收效率35～68%流程简易，组装方便可靠性强透平式能量回收装置

适用范围：压力交换式能量回收装置适用范围：流量5～36m3/h（浓水）优点：能量回收效率90～95%组件化，组装方便可靠性强压力交换式能量回收装置适用范围：压力交换式能量回收装置流程原理图压力交换式能量回收装置流程原理图能量回收装置回收效率对比能量回收装置回收效率对比能量回收效率的计算方法能量回收效率的计算方法三、压力提升泵单级离心管道泵多级离心管道泵三、压力提升泵单级离心管道泵单级离心管道泵适用范围：流量≥80m3/h（浓水）进口压力≤7.0MPa优点：结构简单，组装方便价格较低单级离心管道泵适用范围：多级离心管道泵适用范围：流量≤80m3/h（浓水）进口压力≤5.5MPa优点：组件化，易匹配噪声低多级离心管道泵适用范围：第七节、反渗透海水淡化系统一、海水淡化系统进水水质二、海水淡化膜元件三、海水淡化膜压力管四、化学清洗系统第七节、反渗透海水淡化系统一、海水淡化系统进水水质一、海水淡化系统进水水质

（海水淡化复合膜）最大进水浊度：1（NTU）余氯：＜0.1mg/lpH范围（连续运行）：2～11pH范围（临时清洗）：1～12污染指数（SDI）：＜4CODMn:≤1.5mg/l含铁量（以Fe计）：＜0.05mg/l油及油脂：＜0.1mg/l

一、海水淡化系统进水水质

（海水淡化复合膜）最大进水浊度：二、海水淡化膜元件二、海水淡化膜元件

陶氏海水卷式复合膜型号尺寸测试压力(bar)

产水

(m3/d)脱氯率(%)SW30-25402.5“X40”55.22.099.4SW30HR-25402.5“X40”55.21.299.4SW30-40404“X40”55.25.799.4SW30-80408“X40”55.223.099.1SW30HR-40404“X40”55.23.899.4SW30HR-80408“X40”55.215.099.4SW30HR-3808“X40”55.223.099.6陶氏海水卷式复合膜型号尺寸测试压力(bar)产水脱

海德能海水卷式复合膜

型号尺寸测试压力(bar)

产水

(m3/d)脱氯率

(%)SWC1-40404“X40”55.24.199.6SWC2-40404“X40”55.25.299.2SWC18“X40”55.218.999.6SWC28“X40”55.223.599.2SWC34“X40”55.222.399.6型号尺寸测试压力(bar)产水脱氯率SWC1-404三、海水淡化膜压力管三、海水淡化膜压力管四、化学清洗系统开机、停机淡水自动冲洗，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较长时间停机时，对膜进行保护定期或膜性能下降时实行化学清洗四、化学清洗系统开机、停机淡水自动冲洗，置换出浓缩海水，防止反渗透海水淡化系统化学清洗装置（实例）反渗透海水淡化系统化学清洗装置（实例）第八节、产品水后处理符合国家饮用水或世界卫生组织（WHO)饮用水标准总溶解固体TDS＜500mg/l加碱、石灰或通过石灰石滤床，调节产水pH值为6.5～8.5，（硬度为29～75mg/l,CaCO3计）加氯杀菌（＞0.3mg/l)第八节、产品水后处理符合国家饮用水或世界卫生组织（WHO)饮第九节、系统控制大中型海水淡化工程宜采用微机和可编程控制器组成的分散采样控制，集中监视操作的控制系统按工艺参数设置高低压保护和自动切换装置，在电导率、流量、压力等出现异常时，能实现自动切换、联锁报警、停机，以保护高压泵和膜元件等关键设备采用变频控制或软启动措施和在反渗透出口设置淡水置换槽，实现高压泵的软操作，防止由于“水锤”或停机出现渗透反压而造成高压泵和膜元件损坏对系统温度、流量、