海岛海水淡化解决方案

  对于一些远离大陆的小型海岛，在缺乏水资源的同时，也缺乏常规的电力资源，而电力是海水淡化装置的重要能源，因此，国内外研究者们做了很多的尝试与实验，将风能、太阳能、波浪能等可再生能源与海水淡化工艺相结合，来解决海岛的水资源短缺的问题。
  统计显示，我国共有1万多个海岛。其中，有常住居民的岛屿近500个，除208个海岛靠大陆管线引水、船送饮水和海水淡化外，剩余的270多个有居民海岛普遍缺水或严重缺水，无居民海岛更是缺水或无水。

  令人欣慰的是，近年来随着国家对海洋事业的关注程度不断升高，海水淡化与海岛供水安全这一课题，逐步走向战略层面，被广泛列入各级各类规划当中。

  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。在反渗透膜分离工程中通常用污染指数(FI)来计量，要求进入反渗透设备的给水的FI值<4。由于海水比重较大，pH值较高，且水温季节性变化大，系统选用FeCl3作为混凝剂，其具有不受温度影响，矾花大而结实，沉降速度快等优点。

  本工程项目采用表面接触混凝过滤技术，由双层滤料过滤和活性炭过滤组成，分别设置了2台双层机械过滤器和2台活性炭过滤器，滤器直径为()m，滤速在7～8m/s之间。滤器采用钢衬胶，外涂船用漆，内设ABS水帽布水和316L不锈钢管排布气。为了降低海水预处理系统和瞬间负荷，提高水回收率，设置了反渗透浓缩水作为过滤器反冲洗水的气液反洗系统。

  2、化学调节处理

  为防止海水淡化过程中因海水浓缩而产生难溶无机盐类，如CaCO3、CaSO4，在反渗透膜表面和系统管道件上结垢沉淀，海水在进入反渗透脱盐系统前要添加防垢剂。

  投加H2SO4调节海水pH值，分解海水中的HCO-3，以防止CaCO3沉淀，是海水淡化中较常用和较经济的方法。投加(NaPO3)6(SHMP)是防止CaSO4沉淀的有效方法，但(NaPO3)6在阻垢的同时产生的副产品磷酸盐会助长微生物、细菌和藻类的生长，使用有一定的局限性。而从西方国家进口的专用高分子聚合物阻垢剂价格较高，会直接影响海水淡化工程的运转费用。本工程较终选用H2SO4作为阻垢剂，控制反渗透系统给水的pH值在6.8～7.0之间，同时控制海水淡化系统水回收率，以防止CaSO4沉淀析出。
  考虑到在反渗透海水淡化系统中采用以芳香聚酰胺为膜材料的复合膜元件，其耐氧化性差，要求进水中余氯含量在0.1mg/L以下还原剂脱，因此海水在进入膜系统前投加NaHSO3，控制海水进反渗透装置前的氧化还原电位(ORP)，使进反渗透装置前的海水氧化还原电位(ORP)在280～320mV.NaHSO3投加量是海水中余氯量的3倍。

  3、去除海水中的有机物和异臭异味

  环岛海域的海水受周边环境影响较大，海水化学耗氧量(COD)在1.7～2.5mg/L，尤其在夏、秋季节有时海水有较大的异臭异味。因此除添加NaClO进行氧化外，增设活性炭过滤器，选用具有较高机械强度的果型颗粒活性炭能有效地吸附有机物和异臭异味，提高反渗透产水水质，同时能减轻对反渗透膜面污染，延长膜使用寿命。

  4、保安过滤

  保安过滤采用316L滤器，5μm滤芯，过滤进高压泵前的海水，阻挡海水中直径大于5μm颗粒杂质，确保高压泵，能量回收装置和反渗透膜元件安全，长期运行。

  5、高压泵和能量回收装置

  高压泵和能量回收装置是为反渗透海水淡化提供能量转换和节能的重要设备，按反渗透海水淡化所需的流量和压力选型，我们选用美国泵工业公司专为海水淡化工程研制的单级离心泵，具有60m3/h流量，扬程640Psi;能量回收装置为HTC-300型，具有水力透平结构，能利用反渗透排放浓缩海水的压力使反渗透进水压力提升30%，有效地降低能耗。

  6、反渗透膜元件与装置

  反渗透膜元件是反渗透海水淡化的核心部件，选用美国陶化学公司Filmtec卷式膜元件，该元件具有大于99%高脱盐率，较好的耐压性和抗氧化耐污染性能。配置低压自动冲洗排放和淡化水低压自动冲洗置换，不合格产水自动切换排放装置。在该系统中还设置高、低压保护和高压泵，清洗泵的联锁。

海水淡化装置

预处理

无论是海水淡化，还是苦咸水脱盐，给水预处理是保证反渗透系统长期稳定运行的关键。在制定海水预处理方案时应充分考虑到：海水中存在大量微生物、细菌和藻类。海水中细菌、藻类的繁殖和微生物的生长不仅会给取水设施带来许多麻烦，而且会直接影响海水淡化设备及工艺管道的正常运转。周期性涨潮、退潮，海水中夹带大量泥沙，浊度变化较大，易造成海水预处理系统运转不稳定。海水具有较大腐蚀性，对系统中所采用的设备、阀门、管道件的材质要作一定筛选，耐腐性能要好。

杀菌灭藻

国外海水淡化工程多采用投加液氯、NaClO和CuSO4等化学试剂来杀菌灭藻。考虑到交通等多方面的因素，投加化学试剂杀菌灭藻有一定难度，在本工程设备研制过程中专门采用海水次氯酸钠发生器。海水取水泵后分出一小股带压海水，进入次氯酸钠发生器，在直流电场作用下产生NaClO，靠位差直接注入海滩沉井，以杀灭海水中的细菌、藻类和微生物。

由于海水硬度高 海水直接电解产生N aC lO必须克服发生电极结垢问题。在研制过程中 ，借鉴了电渗析频繁倒极 （EDR ）技术，即每隔 5～ 10m in倒换一次电极极性，有效地解决了次氯酸钠发生器结垢沉淀问题。

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。在反渗透膜分离工程中通常用污染指数 （FI）来计量，要求进入反渗透设备的给水的FI值<4。由于海水比重较大，pH值较高，且水温季节性变化大，系统选用FeCl3作为混凝剂，其具有不受温度影响，矾花大而结实，沉降速度快等优点。

化学调节

为防止海水淡化过程中因海水浓缩而产生难溶无机盐类，如CaCO3、CaSO4，在反渗透膜表面和系统管道件上结垢沉淀，海水在进入反渗透脱盐系统前要添加防垢剂。

投加H2SO4调节海水pH值分解海水中的HCO-3，以防止CaCO3沉淀，是海水淡化中较常用和较经济的方法。投加 （NaPO3）6（SHMP）是防止CaSO4沉淀的有效方法，但（NaPO3）6在阻垢的同时产生的副产品磷酸盐会助长微生物、细菌和藻类的生长，使用有一定的局限性。而从西方国家进口的专用高分子聚合物阻垢剂价格较高，会直接影响海水淡化工程的运转费用。本工程较终选用H2SO4作为阻垢剂，控制反渗透系统给水的pH值在 6.8～7.0之间，同时控制海水淡化系统水回收率，以防止CaSO4沉淀析出。

考虑到在反渗透海水淡化系统中采用以芳香聚酰胺为膜材料的复合膜元件 其耐氧化性差要求进水中余氯含量在0.1m g/L以下还原剂脱，因此海水在进入膜系统前投加NaHSO3，控制海水进反渗透装置前的氧化还原电位（ORP），使进反渗透装置前的海水氧化还原电位（ORP）在280～320mV.NaHSO3投加量是海水中余氯量的3倍。

除异味

环岛海域的海水受周边环境影响较大，海水化学耗氧量（COD）在 1.7～2.5m g/L，尤其在夏、秋季节有时海水有较大的异臭异味。因此除添加NaClO进行氧化外，增设活性炭过滤器，选用具有较高机械强度的果型颗粒活性炭能有效地吸附有机物和异臭异味，提高反渗透产水水质，同时能减轻对反渗透膜面污染，延长膜使用寿命。

保安过滤

保安过滤采用316L滤器，5μm滤芯，过滤进高压泵前的海水，阻挡海水中直径大于5μm 颗粒杂质，确保高压泵，能量回收装置和反渗透膜元件安全，长期运行。

高压泵和能量回收装置

高压泵和能量回收装置是为反渗透海水淡化提供能量转换和节能的重要设备，按反渗透海水淡化所需的流量和压力选型，我们选用的单级离心泵，具有水力透平结构，能利用反渗透排放浓缩海水的压力使反渗透进水压力提升30%，有效地降低能耗。