海水淡化预处理工艺研究

韩建民

摘 要：文章介绍了电厂海水淡化预处理的目的，结合温州某电厂工程实例，分析了海水水质变化对处理效果的影响，详细论述了海水淡化预处理工艺流程，对海水淡化预处理方案提出了建议。

关键词：海水淡化预处理；水质变化；加药；反应；沉淀；排泥

1 概述

浙江是一个淡水资源非常缺乏的省份，特别是温州沿海地区，水资源更为紧缺，沿海电厂利用从海水中制取淡水已成为滨海电厂解决淡水需求的重要手段，海水淡化是将海水中盐的浓度从几万mg/l降至500mg/l以下。温州某电厂采用海水淡化制取淡水，海水淡化工艺为反渗透法。海水原水中的悬浮物、胶体、溶解气体、硬度、藻类等会影响海水淡化装置的正常运行，为防止海水淡化装置堵塞，海水原水进入海水淡化装置前需进行预处理，去除海水原水中的有害物质。

2 海水原水取水

由于反渗透膜法处理其脱盐过程需要一定的温度（最佳温度范围为20℃～25℃），根据工程特点，利用经过凝汽器后循环冷却水的温升（一般温升9℃左右），海水原水取水从循环水进水压力管和排水虹吸井的堰上水室各引一路进入海水原水池，两路水掺混，不仅可保证取水水温，还能利用虹吸井平衡原水池水位，使供水流量稳定。海水淡化系统中可不设加热装置，减少抽取海水的设备、土建投资费和能耗。

3 海水预处理

3.1 海水水质条件

根据电厂海域夏冬两季水文测验资料，在厂区前沿海域，夏季涨潮垂线平均含沙量在0.011kg/m3～0.376kg/m3之间，落潮垂线平均含沙量在0.008kg/m3～0.336kg/m3之间；冬季涨潮垂线平均含沙量在0.050kg/m3～0.440kg/m3之间，落潮垂线平均含沙量在0.054kg/m3～0.438kg/m3之间；最大测点含沙量1.550kg/m3。浊度瞬时变化较大，可以在一小时内由50NTU变成4000NTU，引起悬浮物变化的主要物质是悬浮的粉砂质粘土（占95%以上），不易沉降。海水平均盐度28.6‰，最大盐度34.4‰，海水密度约1026kg/m3。

3.2 海水预处理工艺

3.2.1 试验

由于海水水质条件复杂，密度大，与淡水水质有较大差异，为了给设计提供依据，进行了现场中试，试验采用出力30m3/h絮凝反应斜板沉淀池，混凝剂采用聚合铁（FeCl3·xH2O）。

试验结果表明，平均出水浊度在10NTU～15NTU，设备实际出力范围为26t/h～34t/h，最佳加药量为12ppm，可根据实际水质在6ppm～25ppm范围内调整。当海水浊度不高于2000NTU时，只要合理调整加药量，调整处理出力，可以保证出水浊度在10NTU以下；试验前期当海水浊度急剧升高并高于4000NTU时，出水浊度较高，主要原因是混凝剂的加药量由人工控制，存在着滞后，试验设备泥斗太小，排泥不畅，试验后期，通过提前调整加药量，加大排泥，出水浊度能满足要求。

3.2.2 海水预处理工艺

预处理工艺一般采用澄清池或斜板沉淀池，澄清池主要通过泥渣回流循环工艺，回流比按进水浊度调整，进水浊度瞬息变化时，回流比很难瞬时调整，澄清池适合于稳定的工况，特别是对低浊度水的处理效果较好；反应沉淀池由絮凝反应池和斜板沉淀组成，不需回流，只要加大排泥，可适应水质变化，因此海水预处理采用絮凝反映斜板沉淀池工艺较合适。

海水淡化原水水质、水温受海域涨落潮、台风等影响，同时又受发电机组负荷变化的影响，原水浊度、密度、水温瞬息万变，瞬时还会出现高浊现象，沉淀池中水流会产生异重流，沉淀池前端易产生翻池现象，因此需提高沉淀池进水区高度，增加停留时间，加大排泥斗容积。

（1）海水预处理流程。海水原水池→原水升压→加药混合→消毒→翼片隔板反应池→接触絮凝斜板沉淀池→海水清水池

（2）加药、加氯系统。混凝剂选用三氯化铁，三氯化铁混凝剂生成的矾花大、密度高，适应于海水水质。混凝剂投加采用自动加药装置，通过在线流量计及进出口浊度计等检测到的信号来自动控制计量泵的加药量，使混凝剂加药量能瞬时满足水质变化，保证沉淀池出水水质稳定。在海水原水池及海水清水池均设置投氯点，可有效的海生物生长及降低有机物含量。制氯采用电解海水淡化排放的浓盐水，根据进水流量连续自动投加。

（3）混合。混合器管式采用列管式静态混合器，安装在进水管上。列管式静态混合器是利用水流通过列管产生高频涡流，使数种物料得到充分混合，混合时间3s，水头损失0.5m，混合效果好，安装、维护简单，节省投药量20%～30%，运行费用低。

（4）反应池。反应采用翼片隔板反应池，水力分级为三级，一级流速0.12m/s，二级流速0.09m/s，三级流速0.06m/s，停留时间12min。翼片隔板反应池，是折板反应和隔板反应的加强，在反应池中顺着水流方向设置隔板，垂直水流方向设置翼片，使水流产生高频谱涡旋，为药剂与水中的颗粒充分接触提供微水动力学条件，产生密实的矾花。设计按照反应要求进行水力分级和流态控制，因此可得到较理想的反应效果，反应时间短，絮凝效果稳定，安装方便，管理维护简单，对海水原水水量和水质变化的适应性较强，反应池排泥采用斗式重力式自动排泥。

（5）接触絮凝斜板沉淀池。沉淀采用接触絮凝斜板沉淀池，在斜板沉淀池中，设置整流段，在斜板区和整流段内形成絮體粒子动态悬浮区，利用接触絮凝和沉淀原理去除水中固体颗粒，斜板材质采用乙丙共聚，表面光滑利于排泥，上升流速采用2.3mm/s，具有表面负荷高，沉淀效果好等特点，提高了斜板沉淀池沉淀效率。为减少沉淀池中异重流的干扰，斜板下的进水区加高至2m，停留时间延长至30min。为适应短时高浊度进水，排泥采用多斗式排泥，加大排泥斗容积，可增加排泥浓度，提高处理出力，排泥采用自动排泥方式，根据泥位计测量的泥位高度自动开闭气动排泥阀，可及时控制泥位，防止翻池。运行情况表明，沉淀池出水浊度正常情况可降至6NTU，最不利工况也能满足海水淡化运行要求。

3.3 防腐

反应沉淀池内无机械传动部件，无金属构件，絮凝装置、斜板采用乙丙共聚工程塑料，斜板支架、集水槽采用玻璃钢，排泥管采用增强塑料管，所有部件与池壁、柱、梁连接均通过孔、槽固定，没有金属紧固件，抗海水腐蚀性能优越。

4 结束语

从适应浊度、水温急剧变化的情况看，絮凝反应沉淀池工艺较适合于这种条件，且不需要传动装置和金属构件，抗腐性能较好，运行维护方便。海水淡化预处理工艺与海水原水水质、水温条件、出水水质要求关系密切，因此应根据工程的实际情况确定海水淡化预处理工艺及设计参数，保证出水水质，降低工程投资和运行费用，必要时需通过现场试验确定。

参考文献

[1]浙江省电力试验研究所.超滤处理工艺试验总结报告[R].

[2]中华人民共和国国家标准.GB50013-2006.室外给水设计规范[S].