SWRO海水淡化预处理工艺的研究与探讨

第5期（总第124期）

试验研究■

SWRO海水淡化预处理工艺的研究与探讨

黄安元

（厦门中环科环境工程研究院有限公司，福建厦门

摘

361004）

要本文介绍了目前SWRO海水淡化预处理的主要工艺，对该工艺选择进行了研究分析，并对预处理

主要工艺的改进提出了一些建议。

关键词海水淡化；SWRO；预处理；混凝

1SWRO海水淡化工艺简介

世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。有人预言，19世纪争煤，20世纪争油，21世纪是争水。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。到2006年世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3775万t，其中

2.1.1混凝

预处理的主要对象是水体中的胶体与悬浮物，其关键在于胶体的去除。海水中的悬浮物大部分是胶体物质，胶体的稳定性是海水产生浊度和影响SDI的主要原因。同时胶体物质也是海水中某些微生物、细菌和有机污染物的载体。

混凝过程的目的是使水中的胶体集聚沉淀，从而降低给水的浊度和SDI，保证反渗透膜的安全运行。其分为凝聚和絮凝两个阶段。凝聚是通过消除胶体间的排斥力或破坏胶体微粒的亲水性，使颗料易于相互接触而吸附在一起。絮凝是使凝聚的胶体进一步形成较大絮状颗粒的过程。如单独使用混凝剂不能取得预期效果时，就需投加适当的助凝剂以提高混凝效果，改善絮凝体的结构，促使细小而松散的絮体变得粗大而密实。

常用的混凝剂有无机化合物和合成有机高分子混凝剂。无机化合物有FeCl3和明矾等；合成有机高分子混凝剂如聚丙烯酰胺（PAM）等。助凝剂一般有骨胶、活化硅酸（水玻璃）、聚丙烯酰胺（PAM）、海澡酸钠、粘土、粉末活性炭等。SWRO的预处理大都采用FeCl3为混凝剂，它具有不受水温变化的影响，矾花大而结实，沉降速度快、价格便宜等优点。在实际运行时混凝剂与助凝剂种类及投加量都应通过实验来确定。

凝聚混合设备常用的有：①水泵混合：实用于压水管长度不大于150m的情况。②管式混合：管内流速应大于1m/s。

80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题。海水淡化事实

上已经成为世界许多国家解决缺水问题，普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。

由于RO膜材料的不断改进和膜价格的下降，新型能量回收装置效率的大幅提升，SWRO淡化技术越来越引起人们的关注，已成为世界各国优先发展的海水淡化技术。目前在全世界海水淡化处理中，有近一半的工厂使用SWRO工艺从海水中制取淡水。

SWRO海水淡化工艺一般分为取水、预处理、脱盐、后处

理等四个部分。典型的SWRO海水淡化工艺如图1。

③机械混合：混合时间控制在10~30s，最多不超过2min。

图1SWRO海水淡化工艺

絮凝（反应）设备常用的有：①隔板絮凝池：②折板絮凝池。

由于反渗透膜成本高，又是非常娇贵、脆弱的，受到损伤后难以恢复。如果海水的预处理不当，膜元件有可能在几天内就会损坏。因此预处理是SWRO海水淡化工艺安全运行的关键。然而预处理系统的设备投资费用也很高，约占总投资费用的40%以上。根据原水水质与装置规模情况，选取适宜的预处理工艺，对提高膜元件的寿命、降低投资与运行成本都非常关键。

2.1.2沉淀

沉淀是水中悬浮颗粒依靠重力作用，从水中分离出来的过程，是去除水中颗粒杂质的主要方法之一，颗粒杂质能否在沉淀池中沉淀下来，主要取决于颗粒杂质的沉速及其沉淀条件。

沉速为ui的颗粒去除率Ei=ui/（Q/A）（Q———产水量——池面积），从这个公式中可以得到如下两个结论：A—

（1）当去除率一定时，颗粒沉速ui越大则表面负荷越高，即产水量越大（A不变）；或者产水量和池面积不变时，ui越大则去除率越高（出水浊度低）。

（2）颗粒沉速ui一定时，增加沉淀池表面积可以提高

去

2SWRO海水淡化预处理工艺

海水的预处理一般包括消毒、混凝沉淀/澄清、过滤、pH值调整与防垢等几个工序。因传统的消毒、过滤与pH值调整工艺较简单且成熟，本文不作探讨。

2.1混凝沉淀/澄清

·3·

■试验研究

除率。

为达到较好的沉淀效果，除要求满足长宽比和长深比外，还应尽量减小雷诺数和提高弗劳德数。

由于海水的腐蚀性较大，因此在选用沉淀设备时，应考虑尽量少用转动设备及金属材质的设备。为减少大颗粒絮体在流动配水过程被打碎，反应池与沉淀池不能分建。SWRO预处理常用的沉淀设备有：

（1）平流沉淀池：平流沉淀池的特点是稳定，但占地积大，表面负荷一般为1~2.3m/（m·h）。

3

2

2011年

助凝剂的种类选择与剂量等因素，并通过实验选取适宜的组合处理工艺，典型的预处理组合工艺有：①海水→混凝、澄清→多介质过滤器→细砂过滤器→反渗透系统；②海水→混凝、澄清→过滤池（器）→超（微）滤装置→反渗透系统；③海水→多介质过滤器→细砂过滤器→反渗透系统；④海水→混凝、澄清→超（微）滤装置→反渗透系统；⑤海水→超（微）滤装置→反渗透系统。

3预处理工艺的改进方向探讨

3.1消毒工艺的改进

（1）次氯酸发生器的改进。目前海水淡化工厂基本都是利用次氯酸钠发生器，通过电解海水或浓海水产生次氯酸钠，而后投加到原水中进行消毒。

可通过改变目前次氯酸钠发生器的结构，直接让原水全部通过次氯酸钠发生器进行电解。充分利用电解过程中会形成絮体和气浮的功能，在出水中增加设施或改进工艺，及时去除在电解过程形成的絮体和气浮物质。这样与传统次氯酸钠投加法对比有如下几个优点：①产生的次氯酸钠能快速混合均匀，在同样剂量（即在同样电解电流情况下）下消毒效果更好；②水体中的微生物细胞均有带电荷，在电极的作用下，也起到消毒的功能；③海水中的胶体均带电荷，因此在电极作用下可以促进胶体状的悬浮物凝聚，形成更大颗粒的絮体，起到絮凝作用。可有效减少絮凝剂的用量；④在电解过程中会同时伴随产生氯气与氢气，对悬浮颗粒起到气浮作用。对于低浊度的水甚至可以不进行絮凝沉淀，而直接进入多介

（2）斜管/斜板沉淀池：斜管沉淀池的优点是：沉淀面积增大；沉淀效率高，产水量大，表面负荷在5~9m3/（m2·h）；水力条件好，Re数小，Fr数大，有利于沉淀。其缺点：停留时间短，缓冲能力差；对混凝要求高；维护管理较难。

2.1.3澄清

澄清是利用活性泥渣层将絮凝和沉淀在一个构筑物内完成的过程。在澄清池中能同时实现混凝剂与原水的混合、反应和絮体沉淀分离三个过程。澄清池具有处理效果好、生产效率高、药剂用量节约、占地面积少等优点，但设备结构较复杂。

根据泥渣与原水接触方式的不同，澄清池可分为泥渣悬浮型与泥渣循环型两类。泥渣型主要有悬浮澄清池和脉冲澄清池。泥渣循环型典型设备有机械搅拌澄清池和水力循环澄清池。

四种澄清池特点及应用条件对比如表1。

表1四种澄清池特及应用条件对比

类型

特

点

应用条件

单层池：适用于进水悬浮物含量＜3000mg/l。双层池：适用于进水悬浮物含量3000~10000mg/l。流量变化一般≤10%/h。水温变化≤1℃/h。

进水悬浮物含量＜3000mg/l，短时间允许3000~

无穿孔底板式构造简单。双层式加悬浮层，底部开孔，能处理

悬浮澄清池

高浊度原水，但需设气水分离器。双层 …… 此处隐藏：3741字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……