10萬日反滲透海水淡化工程海水水質(zhì)凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

浙江金石處理海水淡化項(xiàng)目主要為浙江金石4000萬噸。該項(xiàng)目坐落于浙江省舟山市岱山縣魚山島。魚山島地處海島，山峰低矮，水源短缺，水庫蓄水量少。隨著島上工業(yè)特別是耗水量巨大的石化產(chǎn)業(yè)開發(fā)，用水需求將持續(xù)大幅增長，水資源緊缺狀況更加凸顯。海水淡化工程作為淡水資源的增量、開源技術(shù)，不易受時空和氣候等條件影響，規(guī)?？煽?，將為浙石化4000萬噸/年煉化一體化項(xiàng)目提供充足可靠的淡水資源保障。該工程由浙江石油化工有限公司出資建設(shè)，采用兩級海水預(yù)處理，海水反滲透和淡水反滲透的組合工藝，由杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司（HWTT）負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，采購，施工及調(diào)試等工作。1海水水質(zhì)介紹一期海水淡化工程所需海水來自煉化廠北側(cè)取水口。海水水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)參見表1。2tds工藝路線根據(jù)給水水質(zhì)信息，有以下幾個明顯的特征：1）海水TDS為28120mg/L，與標(biāo)準(zhǔn)海水鹽度的35000mg/L本工程的工藝路線如圖1所示。2.1混凝沉淀池和v型濾池該工藝段的主要作用是去除原海水中含有的懸浮物、膠體、藻類等雜質(zhì)，工藝過程包括混凝沉淀池，V型濾池。按11296.1m3/h海水處理水量，設(shè)計(jì)8座混凝沉淀池和12座V型濾池。1）混凝沉淀池：混凝沉淀池水力條件好，沉淀效率高、占地面積小2)V型濾池：項(xiàng)目設(shè)計(jì)單座V型濾池處理水量890m3/h，該處理水量的V型濾池是目前國內(nèi)已知的最大規(guī)模的V型濾池。每座V型濾池分為兩個格室，每個格室的過濾面積為57.6m2，正常濾速8～10m/h，強(qiáng)制濾速10～13m/h。通過V型濾池的處理，可達(dá)到產(chǎn)水濁度≤2NTU，懸浮物≤3mg/L的指標(biāo)。2.2分布式濾器設(shè)計(jì)海水二級預(yù)處理工藝是為了進(jìn)一步去除海水中的雜質(zhì)，使處理以后的水質(zhì)條件能夠滿足反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水要求。本項(xiàng)目選擇多介質(zhì)過濾器作為海水二級預(yù)處理，但因?yàn)轫?xiàng)目體量巨大且占地面積較小，所以在本項(xiàng)目中，首次使用Φ4000，長逾14m的超大型臥式濾器。按9804m3/h進(jìn)水處理量，供設(shè)置28臺超大型臥式濾器。單臺臥式濾器處理水量430m3/h，過濾面積54m2，濾速7.96m/h。通過超大型臥式濾器的處理，可達(dá)到產(chǎn)水濁度≤0.5NTU，懸浮物≤1mg/L,SDI≤4的指標(biāo)。2.3水反滲透系統(tǒng)海水反滲透淡化系統(tǒng)是本項(xiàng)目的核心系統(tǒng)。根據(jù)用戶需水量，共計(jì)設(shè)置5套海水反滲透淡化系統(tǒng)。每套海水反滲透系統(tǒng)由高壓給水系統(tǒng)和海水反滲透裝置組成。根據(jù)項(xiàng)目海水水質(zhì)條件，海水反滲透裝置按系統(tǒng)回收率45%，進(jìn)水最低水溫6.5℃，采用一級一段工藝流程設(shè)計(jì)。5套海水反滲透裝置由4套出力17640m3/d(735m3/h）海水反滲透裝置和1套35280m3/d(1470m3/h）海水反滲透裝置組成。單臺日產(chǎn)水35280m3的海水反滲透裝置為目前世界上單機(jī)規(guī)模最大的海水反滲透裝置，由380支壓力容器組成，共計(jì)裝填2660支海水反滲透膜元件。高壓給水系統(tǒng)由高壓泵、能量回收裝置和壓力提升泵組成。本項(xiàng)目共計(jì)5套能量回收裝置，能量回收率高達(dá)為90%以上。2.4淡水反滲透系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)水滿足項(xiàng)目用水需求，海水反滲透生產(chǎn)的淡水需再一次經(jīng)過淡水反滲透脫鹽。本系統(tǒng)共設(shè)置6套淡水反滲透裝置。按系統(tǒng)回收率85%，采用一級二段工藝流程設(shè)計(jì)，每套裝置共計(jì)65支壓力容器（一段與二段壓力容器比為45:20），產(chǎn)水15000m3/d(625m3/h）。2.5化學(xué)藥劑的投加為實(shí)現(xiàn)整個水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，本系統(tǒng)中共計(jì)投加了絮凝劑、助凝劑、殺菌劑、還原劑、阻垢劑、酸、堿和非氧化性殺菌劑等8種不同功效的化學(xué)藥劑。3業(yè)主方指標(biāo)考核本項(xiàng)目考察時間為2019年12月21日至2019年12月28日，通過業(yè)主方的168性能考核，系統(tǒng)產(chǎn)能、產(chǎn)水水質(zhì)、噸水電耗和噸水藥耗均滿足項(xiàng)目技術(shù)要求。以下為性能考核期間，所獲得的項(xiàng)目運(yùn)行數(shù)據(jù)。3.1生產(chǎn)線運(yùn)行情況項(xiàng)目調(diào)試4條海水反滲透生產(chǎn)線，其中3條產(chǎn)能為17640m3/d,1條產(chǎn)能35280m3/d。調(diào)試5條淡水反滲透生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線產(chǎn)能15000m3/d。根據(jù)現(xiàn)場跟蹤檢測的數(shù)量，自2019年12月21日起至2019年12月28日止，海水反滲透及淡水反滲透生產(chǎn)線累計(jì)運(yùn)行168小時。期間海水反滲透生產(chǎn)線凈產(chǎn)能619753m3，系統(tǒng)平均日產(chǎn)能88536.14m3/d。淡水反滲透生產(chǎn)線凈產(chǎn)能540411.8m3，系統(tǒng)平均日產(chǎn)能77201.68m3/d。3.2海水反滲透水系統(tǒng)性能考核期間系統(tǒng)的噸水電耗（系包括從混凝沉淀池開始至產(chǎn)品水配送水泵內(nèi)整條工藝線所有用電設(shè)備所產(chǎn)生的電力消耗的總值與淡水反滲透產(chǎn)能的比值）和海水淡化系統(tǒng)的噸水電耗（海水淡化系統(tǒng)噸水電耗：包括從混凝沉淀池開始至產(chǎn)品水配送水泵內(nèi)整條工藝線所有用電設(shè)備所產(chǎn)生的電力消耗的總值與海水反滲透產(chǎn)能的比值）如圖2所示。從圖2中可以看出，系統(tǒng)噸水電耗峰值為3.314kWh/m3，谷值為3.312kWh/m3，平均噸水電耗為3.313kWh/m3。從圖中可得，海水淡化系統(tǒng)噸水電耗峰值為2.897kWh/m3，谷值為2.894kWh/m3，平均噸水電耗為2.895kWh/m3。性能測試中針對，國內(nèi)外最大單機(jī)規(guī)模35280m3/d的海水反滲透裝置的電耗進(jìn)行了跟蹤。跟蹤數(shù)據(jù)表明，在裝置連續(xù)運(yùn)行期間，其平均噸水電耗為2.889kWh/m3，略低于整個海淡系統(tǒng)的噸水電耗2.898kWh/m3。3.3化學(xué)品的消耗因性能測試中未進(jìn)行化學(xué)清洗，因此，表2中列出的化學(xué)品為主工藝所需的化學(xué)品在性能測試期間的消耗明細(xì)。3.4淡水反滲透系統(tǒng)回收率1）系統(tǒng)回收率：性能測試期間海水反滲透系統(tǒng)和淡水反滲透系統(tǒng)的回收率如圖3所示。其中海水反滲透平均回收率為47.1%，淡水反滲透系統(tǒng)平均回收率為87.3%。2）系統(tǒng)脫鹽率：性能測試期間海水反滲透系統(tǒng)和淡水反滲透系統(tǒng)脫鹽率如圖4和圖5所示。其中海水反滲透系統(tǒng)平均脫鹽率為99.53%，與系統(tǒng)理論計(jì)算值99.6%相近，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)初衷。而淡水反滲透系統(tǒng)平均脫鹽率為98.97%，與系統(tǒng)理論計(jì)算值97.4%相比要更好。3.5經(jīng)濟(jì)指標(biāo)估算根據(jù)性能測試期間收集的相關(guān)數(shù)據(jù)，此處對本項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了估算。其中，膜元件更換周期按3年計(jì)，保安濾芯更換周期按3個月計(jì)。系統(tǒng)的噸水成本分析見表3。4海水反滲透裝置1）通過168小時的不間斷性能測試，表明系統(tǒng)在進(jìn)水條件波動較大的情況下，其抗干擾的能力較好。系統(tǒng)出力均超過了原有設(shè)計(jì)值；2）項(xiàng)目中投用的目前國內(nèi)外最大單機(jī)規(guī)模的海水反滲透裝置（35280m3/d）具備了穩(wěn)定運(yùn)行的條件，且實(shí)現(xiàn)了噸水能耗小于3kWh/m3的技術(shù)指標(biāo)