2009-04-23遼寧紅沿河核電有限公司

LHNP海水淡化紅沿河核電2009-04-23遼寧紅沿河核電有限公1目錄海水淡化簡介1公司海淡流程2海淡處理過程3XXXXXXXXXXXXX4目錄海水淡化簡介1公司海淡流程2海淡處理過程3XXX2世界上淡水資源不足，已成為人們日益關切的問題。有人預言，19世紀爭煤，20世紀爭油，21世紀可能爭水。大連是一個缺水的城市。地球表面2/3的面積被水覆蓋，但水儲量的97％為海水和苦咸水，這些水是很豐富的。但是，要利用海水必須經(jīng)過淡化。目前，全世界有一百二十多個國家和地區(qū)采用海水或苦咸水淡化技術取得淡水。據(jù)統(tǒng)計，海水淡化系統(tǒng)與生產(chǎn)量以每年10％以上的速度在增加。亞洲國家如日本、新加坡、韓國、印尼與中國等也都積極發(fā)展或應用海水淡化做為替代水源，以增加自主水源的數(shù)量。海水淡化的技術主要有蒸餾、凍結、反滲透、離子遷移、化學法等辦法。海水淡化雖然耗電耗能，成本很高，但是意義重大。有人估計，海水淡化可能是21世紀誕生出的一種新型的生產(chǎn)淡水的未來水產(chǎn)業(yè)。作為水資源的開源增量技術，海水淡化已經(jīng)成為解決全球水資源危機的重要途徑。到2006年，世界上已有120多個國家和地區(qū)在應用海水淡化技術，全球海水淡化日產(chǎn)量約3775萬噸，其中80%用于飲用水，解決了1億多人的供水問題。就目前經(jīng)濟技術水平而言，海水淡化的成本還是比較高的。最簡單的方法，一個是蒸餾法。另一個海水淡化的方法是冷凍法。1953年，一種新的海水淡化方式問世了，這就是反滲透法。這種方法利用半透膜來達到將淡水與鹽分離的目的。海水淡化技術的發(fā)展與工業(yè)應用，已有半個世紀的歷史，在此期間形成了以多級閃蒸、反滲透和多效蒸發(fā)為主要代表的工業(yè)技術。專家普遍認為，今后三、四十年在工業(yè)應用上，仍將是這三項技術“唱主角”，但反滲透的比重將越來越大。中國海水淡化成本逐步下降，已接近5元／立方米。一、海水淡化歷史世界上淡水資源不足，已成為人們日益關切的問題。有人預言，193二、海水淡化應用水電聯(lián)產(chǎn)：

水電聯(lián)產(chǎn)主要是指海水淡化水和電力聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供。由于海水淡化成本在很大程度上取決于消耗電力和蒸汽的成本，水電聯(lián)產(chǎn)可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力，從而實現(xiàn)能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發(fā)電廠建在一起的，這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。海水淡化工藝：

實際上，一個大型的海水淡化項目往往是一個非常復雜的系統(tǒng)工程。就主要工藝過程來說，包括海水預處理、淡化（脫鹽）、淡化水后處理等。其中預處理是指在海水進入起淡化功能的裝置之前對其所作的必要處理，如殺除海生物，降低濁度、除掉懸浮物（對反滲透法），或脫氣（對蒸餾法），添加必要的藥劑等；脫鹽則是通過上列的某一種方法除掉海水中的鹽分，是整個淡化系統(tǒng)的核心部分，這一過程除要求高效脫鹽外，往往需要解決設備的防腐與防垢問題，有些工藝中還要求有相應的能量回收措施；后處理則是對不同淡化方法的產(chǎn)品水針對不同的用戶要求所進行的水質調控和貯運等處理。海水淡化過程無論采用哪種淡化方法，都存在著能量的優(yōu)化利用與回收，設備防垢和防腐，以及濃鹽水的正確排放等問題。

二、海水淡化應用水電聯(lián)產(chǎn)：4三、工藝流程圖混凝沉淀池混凝、澄清濁度≤3NTU海水貯存池2個，800m3TDS：32000mg/L電導：40000us/cmV型濾池過濾濁度≤1NTU自清洗過濾器≤130um清水池2*1000m3超濾SDI≤2超濾產(chǎn)水箱2*800m3一級反滲透5Mpa，脫鹽率99%一級淡水箱2*1500m3λ：400us/cm飲用水箱2*200m3λ：10us/cm二級反滲透1.5Mpa,脫鹽率97%二級淡水箱2*800m3NaCLOPAMPAC阻垢劑殺菌劑NaHSO3NaOHCLO2除鹽床三、工藝流程圖混凝沉淀池海水貯存池V型濾池自清洗過濾器清水池5海水預處理1、水的混凝澄清處理水體系是按分散質顆粒的大小來區(qū)分的，分散顆粒最大的，即顆粒半徑大于10-7m的分散體系稱為懸浮液；顆粒半徑在10-7至10-9m之間的稱為膠體溶液；顆粒小于10-9m的稱為真溶液。天然水中的雜質可分成懸浮物、膠體和溶解物質。懸浮物：絕大多數(shù)是砂子和粘土類無機物，密度比水重，依靠靜置的方法可以從水中分離出來。膠體：大都是由許多不溶于水的分子所組成的集合體，有些溶于水的高分子化合物，因為分子比較大，具有與假體相同的性質，也被看作是膠體。膠體顆粒在水中有布朗運動，而且，膠體因表面帶電，同類膠體之間有同性電荷的斥力，不易相互粘合成較大的顆粒，所以膠體的水溶液不叫穩(wěn)定，膠體不能依靠靜置的方法從水中分離出來。

溶解物質：大都是呈離子或溶解氣體狀態(tài)。水中的幾種主要技術指標：

1、懸浮固體與濁度，懸浮固體（一般稱懸浮物）表示水中懸浮物質的含量

2、溶解固體：（1）含鹽量，（2）溶解固體，（3）灼燒減少固體，（4）電導率，

3、硬度（H）4、堿度（B）和酸度（A）

5、有機物

海水預處理1、水的混凝澄清處理6一、海水預處理水的混凝處理混凝處理包括藥劑、水的混和及反應（包括脫穩(wěn)、凝聚、絮凝）兩個階段。常用的膠體脫穩(wěn)方法有以下幾種：1、投加帶高價反離子的電解質，在含有帶負電的黏土膠體顆粒的水中，投加帶高價反離子的電解質后，水中反離子濃度增大，膠體顆粒的擴散層受到壓縮而變薄，ξ電位降低或消失。投加的電解質的反離子的價數(shù)越高，聚凝的效果越好，要使水中帶負電荷的膠體顆粒凝聚，所需的正一價、二價、三價離子的投加量之比，大致為1：0.01：0.001。

2、投加帶相反電荷的膠體，由于電中和作用，使兩種膠體的ξ電位值均降低或消失而發(fā)生脫穩(wěn)，產(chǎn)生凝聚。為使兩種膠體凝聚，必須控制適當?shù)耐都恿浚荒懿蛔?，也不能過量。

3、投加高分子絮凝劑，高分子絮凝劑是一種水溶性的線型化合物，分子呈鏈狀，由大量的鍵節(jié)組成，是一種聚合電解質，對水中的膠體顆粒產(chǎn)生吸附架橋和網(wǎng)捕的作用，使膠體凝聚沉降?；炷幚碓碓谒幚碇校瑥脑都踊炷齽╅_始，到產(chǎn)生大顆粒的絮凝劑為止，整個過程叫混凝處理過程。它包括兩個階段：首先是膠體顆粒脫穩(wěn)，，這一過程需要的時間很短；第二個階段是絮凝，它是指脫穩(wěn)后的膠體顆粒聚合成大顆粒絮凝物的過程，這一過程需要一定的聚合時間。電中和

吸附架橋

網(wǎng)捕

一、海水預處理水的混凝處理7一、海水預處理水的過濾處理水經(jīng)過混凝澄清處理后，水中懸浮固體通常在10~20mg/L。這種水還需要降低水中懸浮固體的濃度到2~5mg/L甚至更低，才能進入除鹽系統(tǒng)。這就需要過濾處理。水的過濾處理就是讓水通過一個多孔材料層，將水中懸浮固體截留，水質進一步澄清。用于過濾的多孔材料稱為濾料或過濾介質。過濾設備通常有過濾器或濾池，其中堆積的濾料層稱為濾層或濾床。我們選用的是重力式濾池，選用的濾料是粒狀石英砂，常用的粒狀濾料還有無煙煤和活性炭。濾床特性濾料粒度和濾層厚度：粒度包括濾料的粗細和大小的分散程度兩個方面。孔隙率：濾層的孔隙即濾料之間的空隙，是表示濾料顆粒群堆積特性的指標，以單位堆積體積濾料層中空隙的體積表示。濾料顆粒的大小排列方式與過濾性能的關系：均徑濾床、普通濾床和多層濾床。承托層：作用是支承濾料，防止濾料從配水系統(tǒng)流失，以及均勻分布反洗水和收集出水。濾床的截污機理濾床的截污機理比較復雜，一般認為包括遷移、黏附和剝落三個過程。一、海水預處理水的過濾處理8一、海水預處理濾池的過濾流程濾池的反沖洗過程

砂層濾后水出口濾板和濾頭非濾后水和徹底交叉掃洗

徹底交叉沖洗空氣層沖洗水出口沖洗水氣洗入口氣洗入口沖洗配水、配氣一、海水預處理濾池的過濾流程9一、海水預處理超濾基本原理根據(jù)微粒在多孔過濾介質中的截留位置，可分為表面截留和內部截留。水中雜質的截留途徑主要有以下三種：（1）篩分。指膜攔截比其孔徑大或者與其孔徑相當?shù)奈⒘＃卜Q機械截留。（2）吸附。微粒通過物理化學吸附而被膜截獲。因此，即使微粒尺寸小于孔徑，也能因吸附而被膜截留。（3）架橋。微粒相互推擠導致他們都不能進入膜孔或卡在孔中不能動彈。

超濾膜的孔徑一般為0.002~0.1um，水中雜質的尺寸是：懸浮物大于1um；膠體為0.001~1um；乳膠大于或等于0.5um；細菌大于或等于0.2um。因此超濾可以濾除水中細菌、膠體、懸浮物和蛋白質等大分子物質。對于超濾膜來講，由于膜孔徑很小，截留機理應該是以機械篩分作用為主。超濾裝置對進水的要求如下：（1）水溫為5~40oC；（2）濁度小于5NTU；（3）殘余氯為1~2mg/L；（4）PH=2~13。超濾裝置的膠體硅去除率大于98%，產(chǎn)品水SDI小于2。超濾出水水質要求：SDI小于2。SDI又稱淤塞指數(shù)，它是表示微量固體顆粒的水質指標。它主要是檢測水中的膠體和懸浮物等微粒的多少。測定SDI的方法為過濾法。具體步驟是：用直徑為47mm，平均孔徑為0.45um的微孔濾膜，在0.21Mpa的壓力下過濾水樣，記錄最初濾過500mL的水樣所花費的時間t0；繼續(xù)過濾15分鐘后，再記錄過濾500mL水樣所花費的時間t15，則SDI15=100（t15-t0）/15t15。由此式可知，SDI的極限值為6.67。一、海水預處理超濾10一、海水預處理超濾運行一、海水預處理超濾運行11一、海水預處理超濾反洗一、海水預處理超濾反洗12二、反滲透除鹽反滲透脫鹽必須滿足兩個基本條件：（1）半透膜具有選擇的透水而不透鹽的特性。（2）鹽水室與淡水室之間的外加壓差（Δp）大于滲透壓差，即凈推動壓力（Δp-Δπ）>0。海水滲透壓約為2.5MPa，實際操作壓力一般為5.5~8.0MPa。材料:醋酸纖維素聚酰胺：脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺復合膜：目前市場的大部分復合膜的超薄膜層為交聯(lián)全方向族聚酰胺，支持層為聚砜，基膜為聚脂不織布（無紡布）。分類:1、按材料：主要有醋酸纖維素膜和芳香聚酰胺膜。2、按用途：有苦咸水淡化膜、海水淡化膜、抗污染膜等。3、按膜結構特點：均相膜和非對稱膜，水處理中常用非均相膜。4、按膜的形狀：主要有板式膜、管式膜、卷式膜和中空纖維素膜。5、按制膜工藝：溶液相轉換膜、熔融熱相轉變膜、復合膜和動力膜。二、反滲透除鹽分類:13二、反滲透除鹽性能1、脫鹽率，又稱除鹽率，反滲透膜的分離度與以下4類因素有關：操作條件，包括壓力、濃水流量、回收率、水溫和PH值。若降低給水PH值，則CO2分率增加，因為CO2很容易透過膜，所以淡水電導率升高。污染程度，膜被水垢、生物黏泥、鐵鋁硅化合物污染后，分離性能變差。溶液特性，包括溶質的尺寸、電荷、電離度、極性和支鏈數(shù)，以及溶質的濃度等。膜特性，孔徑小、介電常數(shù)低的膜分離效果好；膜厚度對分離效果無影響。2、透過速度，主要有水通量、鹽透過速度、溶液透過速度。一般，水通量大的膜，鹽透過速度也高。3、回收率4、耐氧化能力，膜的耐氧化能力與膜材料有關。芳香聚酰胺膜更易受到水中氧化劑的侵蝕。水中常見的氧化劑有游離氯、次氯酸鈉、溶解氧和六價鉻等。芳香聚酰胺膜和復合膜允許進水中的游離氯的最高含量為0.1mg/L。5、純水透過系數(shù)，膜的純水透過能力用純水透過系數(shù)A表示。A值與測定時溫度和壓力有關。一般情況下，溫度每增加1oC，透水速度約增加2%~3%。但是溫度太高可能導致膜材料變軟而發(fā)生壓密，透水速度反而下降。二、反滲透除鹽性能14二、反滲透除鹽-膜性能純水透過系數(shù)，膜的純水透過能力用純水透過系數(shù)A表示。A值與測定時溫度和壓力有關。一般情況下，溫度每增加1oC，透水速度約增加2%~3%。但是溫度太高可能導致膜材料變軟而發(fā)生壓密，透水速度反而下降。流量衰減系數(shù)，在正常運行條件下，反滲透膜也會在壓力的長期作用下，隨著運行時間的延長，孔隙率緩慢減少，水通量緩慢下降，膜被壓實。實踐中發(fā)現(xiàn)，溶液的透過速度與運行時間的m(流量衰減系數(shù))此方成反比。提高壓力可以增加透水量，但會加重膜的壓密，所以生產(chǎn)中應將操作壓力控制在允許范圍內?？顾饽芰?，高分子材料在酸或堿的作用下發(fā)生水解或降解反應，于是膜被破壞。耐熱抗寒能力，耐熱抗寒能力與高分子材料的化學結構和介質性質有關。水溫增加，有利于提高脫鹽率、透水速度以及減輕濃差極化，但膜變軟、氧化和水解速度快。反滲透膜本身含有許多水分，結冰時體積增加，造成膜的永久性破壞。一般水處理用RO膜最低使用溫度為5oC。機械強度，在壓力作用下，膜會被壓縮變形，導致透過速度下降。膜的變形可分為彈性變形和非彈性變形。卷式RO膜元件（海水淡化膜除外）的耐壓極限一般為4.2Mpa。海水淡化膜元件的最高運行壓力一般為6.9Mpa。物質遷移系數(shù)，表示反滲透裝置運行時的濃差極化的指標。實際生產(chǎn)中是通過保持足夠的濃水流量而減輕濃差極化的。該濃水流量的最低限值最小濃水流量。進水濁度，控制進水濁度的目的在于防止?jié)豳|顆粒劃傷高壓泵和膜，以及這些顆粒堵塞膜孔到和膜元件的水流通道。膜元件水流通道越狹窄，對進水濁度的要求越嚴格，不同膜元件對濁度要求的從嚴到寬的順序為：中空纖維膜>螺旋卷式膜>管式膜>板式膜。進水SDI，給水SDI不合格的反滲透系統(tǒng)出現(xiàn)污堵得可能性很大，因此應保證給水SDI合格。二、反滲透除鹽-膜性能純水透過系數(shù)，膜的純水透過能力用純水透15防止結垢鹽類濃縮是反滲透裝置結垢的主要原因。反滲透裝置結垢的物質主要是溶解度較小的鹽類和膠體等。防止反滲透膜結垢的方法主要有：（1）加酸降低水中的CO32-及HCO3-的濃度，防止生成CaCO3候；（2）加阻垢劑控制CaCO3、CASO4、BASO4和SrSO4等垢的生成。殺菌處理殺菌必要性水中有機物一般是微生物的餌料，含有微生物和有機物的水進入反滲透裝置后，會在膜表面發(fā)生濃縮，造成膜的生物污染。生物污染會嚴重影響膜性能，如：壓差升高、膜元件變形和水通量下降。有機物的危害：（1）助長生物繁殖；（2）污染膜，有機物特別是帶異號電荷的有機物，牢固地吸附在RO膜表面，且很難清除干凈；（3）破壞膜材料，當有機物濃縮到一定程度后，可以溶解有機物材料。有機物污染可引起反滲透裝置脫鹽率和產(chǎn)水量下降。殺菌方法防止微生物侵蝕的通用方法是對原水進行殺菌處理。常用的殺菌劑是具有氧化能力的氯化物。16二、反滲透除鹽運行方式（單列）高壓泵ROPX能量回收效率92%壓力提升泵海水濃水濃水排放淡