東莞九龍紙業(yè)100000m3/d低鹽度海水淡化系統(tǒng)
來源：杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司 閱讀：5197 更新時(shí)間：2009-07-31 17:09水是生命的源泉，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，是人類寶貴的、不可替代的自然資源。缺水問題是一個(gè)世界性問題，異常天氣等環(huán)境惡化引起的海水倒灌，使沿入？诘貐^(qū)流域豐富的淡水一下子變成苦咸水，淡水資源的緊缺嚴(yán)重影響了人類的正常生活，嚴(yán)重制約了工業(yè)的發(fā)展。本項(xiàng)目利用反滲透技術(shù)，成功將海水倒灌形成的亞海水進(jìn)行淡化，滿足了企業(yè)生產(chǎn)的要求，取得了明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
（一）設(shè)備裝置及工藝設(shè)計(jì)
1.設(shè)施概要
設(shè)施和主要設(shè)備參見表1。
表1 主要設(shè)備
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設(shè)備名稱 |
數(shù)量 |
產(chǎn)水能力 |
說明 |
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1 |
自反洗濾器 |
4 |
3000m3/h |
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2 |
超濾裝置 |
11 |
2670m3/h |
10套運(yùn)行1套反洗 |
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3 |
反滲透裝置 |
10 |
2000m3/h |
10套運(yùn)行 |
設(shè)備布置方面來講，水池和泵房設(shè)在零標(biāo)高的地面，主體設(shè)備超濾裝置和反滲透裝置布置在三樓面上，界于三樓和水池上方的夾層敷設(shè)管道和電纜，100000立方米每天所有設(shè)備包括一個(gè)中間水池一個(gè)產(chǎn)水池都布置在42m×96m的平面上，既節(jié)約了土地，也充分考慮了安裝、維護(hù)設(shè)備的需要。
2.工藝流程
本系統(tǒng)的工藝流程如上圖所示，分為海水取水、海水預(yù)處理、反滲透海水淡化幾個(gè)部分。
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（1） 海水取水
該項(xiàng)目水源采取避開咸潮高峰，在退潮時(shí)將相對(duì)較淡的水取入蓄水池，海水由輸水管道輸送到清水車間，經(jīng)過投藥、混凝、沉淀、過濾等步驟，初步處理后的海水輸送到海水淡化系統(tǒng)。
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（2） 海水預(yù)處理
預(yù)處理系統(tǒng)由1套殺菌劑投加裝置、4臺(tái)1000立方米每小時(shí)的自反洗濾器、11套超濾裝置、1個(gè)超濾水池、1套超濾反洗系統(tǒng)。投加殺菌劑NaClO抑制細(xì)菌、微生物在超濾及超濾產(chǎn)水池繁殖。
本系統(tǒng)中4臺(tái)額定過濾流量為1000立方米每小時(shí)自反洗濾器定時(shí)、定壓差輪換反洗。
超濾裝置用以去除原水中的細(xì)菌、膠體物質(zhì)及有機(jī)物，確保反滲透進(jìn)水污染指數(shù)值小于4，防止有機(jī)膠體物質(zhì)及懸浮固體微粒污堵反滲透膜元件，超濾膜元件采用的是外壓式PVDF膜。
每套超濾設(shè)置76支膜組件，共11套，并聯(lián)運(yùn)行，每套裝置產(chǎn)水量為267立方米每小時(shí)，反洗等自用水約10%，11套總產(chǎn)水量約2667 立方米每小時(shí)，超濾的運(yùn)行采用全流過濾（死端過濾）的模式，進(jìn)水全部透過膜表面成為產(chǎn)水。定時(shí)反洗、氣洗、分散化學(xué)清洗，視情況或定期進(jìn)行化學(xué)清洗。
設(shè)超濾產(chǎn)水池以調(diào)節(jié)流量的平衡，防止超濾產(chǎn)水波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的影響，并作為超濾系統(tǒng)反沖洗、氣擦洗及分散化學(xué)洗過程的水源儲(chǔ)存裝置，同時(shí)在超濾暫時(shí)停運(yùn)過程中，起到后段設(shè)備供水緩沖的作用，保證反滲透的進(jìn)水使整個(gè)運(yùn)行連續(xù)、穩(wěn)定。
反滲透系統(tǒng)前管系中海水的余氯保持在0.3~0.5mg/l，為防止余氯對(duì)膜的氧化破壞，在反滲透高壓泵進(jìn)水管上，投加還原劑NaHSO3還原超濾產(chǎn)水中的余氯。
為防止RO膜其濃水側(cè)因溶解固型物濃縮出現(xiàn)CaCO3、MgCO3、MgSO4、CaSO4、BaSO4、SiO2等濃度積大于其溶解度平衡常數(shù)的結(jié)晶析出，影響RO膜的脫鹽率、水通量等性能，在超濾水進(jìn)入RO裝置前需投加阻垢劑。
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（3） 反滲透海水淡化
反滲透海水淡化系統(tǒng)是整個(gè)工程的核心。
反滲透海水淡化系統(tǒng)包括10臺(tái)高壓泵、高壓泵控制柜、10套產(chǎn)水能力為200立方米每小時(shí)反滲透裝置，10臺(tái)段間增壓泵，及1臺(tái)共用的低壓沖洗泵等輔助設(shè)備組成。
每套反滲透裝置采用一級(jí)兩段連續(xù)式，多組件并聯(lián)單級(jí)脫鹽流程，膜元件采用美國(guó)海得能公司生產(chǎn)的高性能海水淡化復(fù)合膜元件，其元件平均脫鹽率為99.6%。整套系統(tǒng)共裝有216×10=2160支8”膜元件，每套反滲透裝置分為兩段，一段膜堆：24支裝6支8”膜并聯(lián)、二段膜堆：12支裝6支8”膜并聯(lián)。它是我國(guó)乞今最大的反滲透系統(tǒng)。
為確保系統(tǒng)自動(dòng)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，在工藝和控制技術(shù)上采取如下措施：
單套超濾裝置壓差在達(dá)到設(shè)定值時(shí)報(bào)警并自動(dòng)停機(jī)，以保證產(chǎn)水質(zhì)量。
高壓泵壓力、流量出現(xiàn)反常時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)連鎖報(bào)警，以保護(hù)高壓泵后反滲透膜元件，反滲透裝置的產(chǎn)水出口設(shè)有高壓保護(hù)開關(guān)，當(dāng)因誤操作或其他原因使反滲透的出口壓力超過0.25MPa時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷高壓泵、段間泵的供電，自動(dòng)進(jìn)行停機(jī)，保護(hù)高壓泵、段間泵、反滲透膜元件、管道不受損壞。
反滲透開機(jī)、停機(jī)時(shí)即啟動(dòng)淡水低壓沖洗系統(tǒng)，停機(jī)時(shí)沖洗水置換出反滲透膜組件中的濃縮水，以防止加入阻垢劑后產(chǎn)生的亞穩(wěn)態(tài)過飽和微溶鹽出現(xiàn)沉淀。
采用化學(xué)清洗裝置根據(jù)反滲透膜污堵情況，配置不同化學(xué)清洗液對(duì)反滲透膜元件進(jìn)行循環(huán)清洗，也可用以對(duì)反滲透膜元件進(jìn)行加藥長(zhǎng)期停運(yùn)保護(hù)。
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（4）控制系統(tǒng)
電氣及自動(dòng)控制系統(tǒng)作為反滲透海水淡化系統(tǒng)的一部分，既服務(wù)于系統(tǒng)工藝又具有本身的獨(dú)立性。該自動(dòng)化集散控制系統(tǒng)以西門子S7-300 PLC和Wincc監(jiān)控軟件為核心，采用國(guó)際主流的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) ，下設(shè)遠(yuǎn)程I/O站點(diǎn)，系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行，無須人工操作。雙回路UPS供電系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行 。低壓配電柜為安全可靠的GCS動(dòng)力柜；單獨(dú)設(shè)置超濾和反滲透現(xiàn)場(chǎng)控制柜、水泵現(xiàn)場(chǎng)控制柜、加藥控制柜等。超濾、反滲透裝置均可以設(shè)置兩級(jí)控制狀態(tài)，即自動(dòng)、手動(dòng)。
上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互功能，操作員既可以通過它發(fā)布命令給PLC，也可以通過他全面了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況，還可以方便的修改運(yùn)行參數(shù)，以應(yīng)對(duì)水質(zhì)的改變。一旦出現(xiàn)異常情況，及時(shí)提供詳細(xì)的報(bào)警信息給操作員，并發(fā)出報(bào)警聲，上位機(jī)自動(dòng)采集系統(tǒng)運(yùn)行的一些重要參數(shù)，并自動(dòng)歸檔成為歷史數(shù)據(jù)，以利于今后對(duì)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)性進(jìn)行全面分析處理。
（二）施工和運(yùn)轉(zhuǎn)情況
東莞九龍紙業(yè)2000立方米每小時(shí)低鹽度海水淡化系統(tǒng)于2005年啟動(dòng)，2005年6月開始設(shè)計(jì)圖紙，2005年11月設(shè)備成套完畢，開始現(xiàn)場(chǎng)安裝，通過精心的設(shè)計(jì)、安裝施工和調(diào)試后于2006年12月進(jìn)行168小時(shí)連續(xù)聯(lián)動(dòng)試車成功后，順利投入運(yùn)行。對(duì)海水淡化產(chǎn)水進(jìn)行了分析測(cè)量，調(diào)試和檢測(cè)的結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，各單元設(shè)備運(yùn)行正常，操作簡(jiǎn)便，性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。具體數(shù)據(jù)見下表。
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序號(hào) |
項(xiàng)目 |
指標(biāo) |
合同標(biāo)準(zhǔn) |
備注 |
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1 |
污染指數(shù)SDI |
3.4 |
≤4 |
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2 |
超濾產(chǎn)水流量 |
2700m3/h |
2700m3/h |
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3 |
反滲透產(chǎn)水流量 |
2000m3/h |
2000m3/h |
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4 |
反滲透回收率 |
75% |
≥75% |
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5 |
反滲透脫鹽率 |
99.7% |
≥96% |
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6 |
反滲透產(chǎn)水氯根 |
≤100ppm |
≤100ppm |
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（三）成本與效益分析
1計(jì)算依據(jù)
（1） 裝置生產(chǎn)能力 2000 m3/h
（2） 工程總投資 5000萬
（3） 利息 7%
（4） 裝置開工率 40%
（5） 電費(fèi)成本 0.3元/度
（6） 單位產(chǎn)水能耗 1.5度/噸產(chǎn)水
（7） 維修費(fèi)（以總投資計(jì)） 1%
（8） 裝置及配套設(shè)施使用壽命 10年
（9） 反滲透膜元件平均使用壽命 5年
（10） 化學(xué)藥劑費(fèi)用 0.3元/噸產(chǎn)水
（11） 勞動(dòng)力（三班三人制 ） 20000元/年.人
2．造水成本
（1）投資成本 1.00元/噸產(chǎn)水
（2）電費(fèi)成本 0.45元/噸產(chǎn)水
（3）膜更換費(fèi)用 0.40元/噸產(chǎn)水
（4）化學(xué)試劑費(fèi)用 0.30元/噸產(chǎn)水
（5）勞動(dòng)力費(fèi)用 0.03元/噸產(chǎn)水
（6）維修費(fèi)用 0.32元/噸產(chǎn)水
造水成本合計(jì)： 2.50元/噸產(chǎn)水
（四）總結(jié)
標(biāo)準(zhǔn)海水的含鹽量通常在3萬5千毫克/升左右，亞海水的含鹽量低于正常海水鹽度，一般沿海的江河口水域的水因受潮水影響，成為低鹽度的亞海水，嚴(yán)重影響該地區(qū)生產(chǎn)生活，承擔(dān)該項(xiàng)目的杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心，采用目前國(guó)際上先進(jìn)的超濾膜法預(yù)處理工藝，建成目前國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的日處理亞海水達(dá)到5萬噸的能力的反滲透法亞海水淡化裝置，成功解決了該企業(yè)用水問題，是我國(guó)亞海水淡化技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。
亞海水淡化與純粹的海水淡化相比，處理成本要低得多。以杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心目前所能達(dá)到的技術(shù)水平，每噸標(biāo)準(zhǔn)海水淡化成本在5元左右，而每噸亞海水淡化成本僅2.5元左右，與現(xiàn)在自來水供水價(jià)格基本相當(dāng)。因此，對(duì)于擁有豐富的亞海水資源地區(qū)的耗水大戶來說，大級(jí)別亞海水淡化裝置的意義非凡。
目前苦咸水淡化應(yīng)用比較廣泛，其制水成本比較低廉，而高鹽度海水淡化制水成本比較高，未能得到廣泛的實(shí)施，而亞海水淡化處理成本比純粹的海水淡化低很多，適合于沿海的用水大戶，如果可以廣泛實(shí)施則可以為社會(huì)創(chuàng)造出無法估量的效益。
龍紙業(yè)位于東莞市東江入？，受地理位置影響，每年的年末至第二年年初都會(huì)受到咸潮的影響，嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)需要，為了緩解咸潮所帶來的影響，東莞九龍紙業(yè)有限公司在國(guó)家政策的支持下，投資建成了50000立方米每天（一期）低鹽度海水淡化裝置來應(yīng)對(duì)海水倒灌的咸潮，該項(xiàng)目由杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)和設(shè)備安裝、調(diào)試，九龍紙業(yè)負(fù)責(zé)配套土建工作。
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該項(xiàng)目目前在國(guó)內(nèi)是最大規(guī)模的海水淡化裝置，這一項(xiàng)目的順利投運(yùn)有力說明了現(xiàn)階段反滲透海水淡化技術(shù)的成熟性，體現(xiàn)了反滲透海水淡化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。
