8资源化海水淡化预处理技术课件

马敬环

天津工业大学环境与化学工程学院资源化海水淡化预处理技术报告内容近年来国内海水淡化技术的发展资源化海水淡化工艺的设想资源化海水淡化预处理技术60000t/d

海水资源化海水淡化的技术经济评价近年来国内海水淡化技术的发展2002年以来，国家及各省市加大海水淡化技术开发的支持力度，相继产生了大批的科研成果国家出台了《海水利用专项规划》，制定了相关的政策、法规和标准时间～19901991～200020012002200320042005200620072008淡水产量（m3/d）640068505500125011660577017280808047162072000表1中国每年海水淡化产量的增长目前海水淡化面临的困境预处理技术缺乏对不同水质海水的应变能力，易导致淡化装置的污染；投资和淡水成本偏高，无法大规模应用；尚未开发出经济、成熟的海水淡化、综合利用完整产业链条，淡化后浓盐水排放成了制约其大规模发展的瓶颈。二、资源化海水淡化

的设想开发海水直接超滤技术；预处理过程中经济、高效地去除钙、镁离子，获得高附加值钙、镁产品；选择合理淡化工艺，确保高淡水回收率；开发最经济的浓缩高浓度盐水技术，为工厂化制盐提供经济合理的技术；确定提取钾、溴产品的最适宜阶段，开发低成本、高附加值钾、溴产品；开发制取高纯度饱和氯化钠技术，为两碱工业提供优质、低价液体饱和氯化钠产品；建成10t/h海水的完整资源化海水淡化产业链中试装置，为打造新的产业模式提供可靠的技术支撑。资源化海水淡化工艺流程洗水溴素浓缩液NaOH蒸馏水蒸馏水NaClNaClMg（OH）2HCl透过液Na2CO3FeCl3浓海水KClCaCO3KCl海水超滤提碳酸钙提氢氧化镁高压泵能量回收反渗透淡水一级蒸发器1纳滤二级蒸发器脱气塔结晶器电渗析器调pH值一级蒸发器2兑卤池K2SO4结晶器淡水蒸馏水冷却器排放冷却器脱气塔工业水提溴前期工作基础与日本东丽公司合作开发的海水超滤预处理技术2008年4月至今，在距离渤海湾300m的诺恩水产养殖场，采用日本东丽公司产的HFU-1015S浸没式超滤膜及试验装置进行海水超滤试验。

（1）在线混凝超滤工艺自2008年4月28日到12月24日连续试验，采用海水在线加入FeCl3溶液直接混凝超滤方式处理海水，加药量为有效铁2.5～4.5mg/L，跨膜压差20～70KPa，膜通量为54.2L/m2·

h，单支膜产水量1.3m3/h，每30min进行一次汽、水反清洗，24h/次化学强化清洗（CEB），每30天/次化学清洗（CIP），装置运行稳定。（2）海水直接超滤工艺2009年3月至今，进行海水直接超滤试验，不加任何药剂，跨膜压差20～70KPa，膜通量60L/m2.h，单支膜产水量1.5m3/h，每30min进行一次汽、水反清洗，每24h采用150-200mg/L次氯酸钠进行一次化学强化清洗（CEB），自2009年3月至今尚未进行化学清洗（CIP），装置运行稳定。图1.海水直接超滤工艺流程图图2.日本东丽公司海水超滤预处理工艺装置图3.日本东丽公司海水反渗透工艺装置与日本东丽公司合作开发的反渗透工艺

图4.淡化后浓盐水纳滤工艺装置RO产出浓水经纳滤膜分离

对反渗透膜产出的浓盐水，采用Dow公司生产的NF270膜组件，对RO产出浓水进行分离，操作压力1.6MPa～2.0MPa，硫酸根截流率≥96%，镁离子截流率≥90%，钙离子截流率≥75%，一价离子截流率≤25%。实现了对淡化后浓盐水中的一价离子和二价离子的分离，为进一步制取高纯度氯化钠提供了优质原料。目前开展的工作资源化海水淡化预处理技术研究开发；由氢氧化镁浆液直接制取无水氯化镁，进而制取金属镁的研究开发；在氯化钠结晶前制取复合钾盐，开发高纯度液体氯化钠的研究；筹建10t/h海水的完整资源化海水淡化产业链中试装置，为打造新的产业模式提供可靠的技术支撑。三、资源化海水淡化预处理技术根据资源化海水淡化的设想和前期工作的基础，确定工艺简单、投资少、运行成本低的海水直接超滤预处理工艺；结合超滤技术，在超滤的同时去除钙离子，同时制取纳米级碳酸钙，纳米级碳酸钙采用陶瓷超滤膜技术进行回收，确保其产水的纯度和纳米级碳酸钙收率；回收碳酸钙后的海水，采用自主研发的海水直接制取氢氧化镁技术——采用化学沉淀法在线加入氢氧化钠溶液直接合成氢氧化镁，再经陶瓷超滤膜浓缩、洗涤、喷雾干燥后最终制得纳米级氢氧化镁产品。提取氢氧化镁的海水，调整pH值，为淡化装置提供了无结垢、高品质进水，提高淡化产水率；降低淡化投资，为最终制取高品质液体或固体NaCl奠定基础。在线混凝、除钙、超滤技术(a)在线混凝、除钙、超滤(b)回收CaCO3

装置图5.在线混凝、除钙、超滤工艺装置海水直接提取氢氧化镁图6.提取氢氧化镁工艺装置图7.干燥装置在线混凝、除钙、超滤试验结果中空纤维超滤膜通量可维持在150L/m2.h以上，每30min气水反冲洗一次，再用pH=2的盐酸冲洗一次，每天用盐酸浸泡20min即可重复使用。中空纤维超滤膜出水浊度小于0.06NTU，SDI小于3，钙离子含量小于0.1g/L，COD去除率可达45％以上。回收碳酸钙陶瓷超滤膜通量大于400L/m2.h，陶瓷超滤膜出水中钙离子含量小于0.1g/L，陶瓷超滤膜浓缩碳酸钙的浓度大于60%，喷雾干燥后得到纳米级碳酸钙粉体。回收碳酸钙试验结果制取氢氧化镁试验结果制取氢氧化镁陶瓷超滤膜通量大于400L/m2.h，洗涤氢氧化镁陶瓷超滤膜通量大于500L/m2.h，陶瓷超滤膜浓缩氢氧化镁的固含量大于12%，喷雾干燥后得到纳米级氢氧化镁粉体，该粉体放置三年多不团聚。预处理后海水淡化及综合利用

技术经济分析处理每吨海水可获得0.45kg纳米级碳酸钙，2.42kg纳米级氢氧化镁，分别消耗1.2kg碳酸钠，3.67kg氢氧化钠，纳米级碳酸钙价格以3000元/吨计，纳米级氢氧化镁价格以8000元/吨计，综合其成本后，处理每吨海水可获利不少于5元/吨，日产100000吨淡水，以回收率45%计，年获利不少于4亿元。四、60000t/d海水资源化海水淡化

技术经济评价投资估算及占地面积

成本估算经济评价总投资15.16亿元，固定资产投资9.096亿元，总占地面积56102m2。投资估算及占地面积表2.投资估算及占地面积返回项目名称日产量/吨年产量/万吨投资总额/元占地面积/m2超滤6000020003000碳酸钙29.40.981807120005762.4氢氧化镁136.124.54287249637.511409.55反渗透40184.31339.48281290355.52678.96纳滤13151.24438.3792058661.8876.75电渗析10170.29339.01122043483.11017.03溴素6.370.1221224319.662420.25蒸发16468.22548.94120465260.718000真空制盐1164.4338.81232885597.69000氯化钾26.810.897149164.432297.89硫酸钾182.786.09131009448.33639.15合计151608792956101.98表3.电、蒸汽消耗表（以每天计）项目名称阶段名称处理量t/d电耗定额kwh/t产品电耗量kwh/d汽耗定额t/产品蒸汽耗量t/d混凝超滤600000.530000提碳酸钙膜过滤588003176400干燥29.418052923.0689.964提氢氧化镁膜过滤576242.5144060

干燥136.1220048003.06416.5272反渗透40184.343.5140645.19

纳滤13151.244.559180.58电渗析10170.2922223746.38溴素3.67350012855.36725.71蒸发器ED浓水蒸发饱和1192.3855961.90.5596.19真空制盐981.657068715.51.21177.98NF浓缩液蒸至饱和15275.84576379.20.57637.92真空制盐182.787012794.61.2219.336氯化钾87.7812010533.62.1184.338硫酸钾327.5212841922.562.29750.0208合计1013286.8710591.4948成本估算表4.主要原材料、燃料、动力消耗表（年工作8000h，蒸汽压力0.6MPa）工序名称单位单耗/日单价/元总价元/日总价元/年一动力电kwh1022481.510.6613488.9204496302蒸汽t11072.276130479798627二原材料膜清洗药剂费50754.56盐酸（调pH值）t20.8250010410FeCl3t1.3712001644548000NaOHt121.491800218682分散剂t14.70633092619.2430873080.8Na2CO3t62.331800112194KClt60.982300140254溴素液氯t2.9413003819.881273292.4纯碱t3.6718006611.332203775.418%H2SO4t8.451501267.17422390.28碳酸钙包装物条58821176392000氢氧化镁包装物条2722.4925444.99硫酸钾包装物条6550.47213100.94小计2710863.01903620964.88表5.主要原材料、燃料、动力消耗表（年工作8000h，蒸汽压力0.6MPa）工序名称单位单耗/日单价/元总价元/日总价元/年三产品CaCO3t29.4300088200Mg(OH)2t136.128000362986667溴素t3.671200044040K2SO4t327.525500600453333NaClt1164.43300349329116443000淡水t51095.735255478.65小计3627367.651209122550其它成本职工工资福利费用本项目自动化程度较高，全厂共设120名工人，管理人员30人。人均年工资30000元，福利系数取50%，年工资福利费用总额为675万元。职工工资福利费用为20250元/日。固定资产折旧费用固定资产的折旧年限为20年，固定资产残值为4%，每日固定资产折旧费用为149328.42元。大修及检修维修费用根据低温多效蒸馏海水淡化工程的特点，本工程的大修及检修维护费取固定资产原值的0.75%，每日大修及检修维修费用为2332.57元。其它成本管理费管理费取为劳动力费用的20%，每吨淡化水的管理费用为4050元。银行贷款利息固定资产投资的70%使用银行贷款，利率为5.85％，每日银行贷款利息为12739.58元。流动资金贷款利息工程投入运行后，需要流动资金总额为1亿元，其中的70%使用银行贷款，每吨淡化水的流动资金利息为1316.25元。工程总成本及利润

工程总成本=289.91元/日工程总利润=75.98元/日每年总利润=2.5327亿元返回经济效益分析采用资源化海水淡化技术，使海水收率达到95%以上，氯化钠收率达到73%以上，碳酸钙收率达到50%以上，溴素收率达到94%以上，氢氧化镁收率达到81.6%以上，硫酸钾收率达到70%以上。各产品纯度、收率都较直接利用海水高很多。本技术处理60000t/d海水，每年产生经济效益2.5327亿元，总投资为15.16亿元