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风光互补海水淡化技术

一、概述

由于经济发展、人口增长、环境污染等因素,地球淡水资源日益枯竭获取饮用水源的途径日益减少。我国是一个贫水国家,水资源人均年拥有量是世界平均水平的1/4,全国有300多个城市缺水,其中110多个严重缺水,沿海地区几乎所有城市都面临淡水资源短缺问题。淡水资源短缺已成为阻碍经济发展的重要因素。而海洋这个蕴藏着无穷能量的宝库中,水资源是最直接、最丰富的。水是生命之源,没有淡水人类将无法生存。因此,利用先进的海水淡化技术及装备向大海要淡水,实现海水淡化在许多情况下已成为解决淡水资源紧缺的最佳办法。对于海岛来说,居民日常生活所需淡水是依靠淡水舱携带送,这就大大限制了淡水的用量,每位居民日常生活所需淡水是限量供应,给海岛居民生活带来很多不方便,并且直接限制了海岛居民的生活能力及地方经济的发展,也即限制了海岛居民的正常生活。因此在岛上利用海水淡化技术及装备直接将海水制成能直接饮用的淡水有着非常重要和特殊的意义。

风能和太阳能作为一种蕴藏丰富的自然资源,具有无污染、可再生、成本低的特点,得到较广泛的使用和发展,我国沿海和海岛地区有丰富的风能、太阳能资源和海水资源,就地利用风能和太阳能进行海水脱盐生产淡水已成为解决这些地区对水资源紧张的新的方法,具有十分广泛的发展前景。 公司经过多年的研发,开发了一种以风能和太阳能互补发电与反渗透海水淡化相接合的,结构简单、制造运行成本低的海水淡化装置,可使反渗透海水淡化装置应用在舰上,船船上,岛上,家里。

二、海水淡化技术介绍

1.风光互补技术

风光互补技术是利用一种风光互补发电驱动反渗透海水淡化装置,风光互补发电系统与反渗透海水淡化装置相连,并向反渗透海水淡化装置提供电力。

风光互补技术已发展成为一种新能源技术。风光互补发电系统包括太阳能光伏电池组、风力发电机、风光互补控制器、泄荷模块、蓄电池、逆变器、交流负载、直流负载装置等组成。太阳能电池和风力发电机产生的电能通过风光互补控制器对蓄电池充电,同时可根据蓄电池电压变化情况对蓄电池充电、放电。蓄电池起着储存电能的作用。将这些电能用于海水淡化装置上,解决了装置的用电问题。

2.反渗透海水淡化技术

2.1海水淡化技术背景

1)发展历史

1748年法国Ahble Nclle发现渗透现象;

1750年提出利用与渗透过程相反的过程进行海水淡化的设想;

1953年首先由美国内务部把反渗透的研究纳入国家计划,证明利用醋酸纤维素商品膜可以从海水小制取淡水;

1960年美国加利福尼亚大学成功地研制出第一张高盐截留率、高水通量的不对称二醋酸纤维素海水反渗透膜;

1980年以后各种能量回收装置相继出现,大幅降低海水淡化能耗;

1989年以前,采用反渗透技术进行海水淡化的淡化水产量占海水淡化市场的6%,到1997年底,其比例已上升至14%,占世界海水淡化市场26.8%份额。

2)常用海水淡化技术对比

2.2技术原理介绍

1)典型海水水质分析

2)典型反渗透工艺流程

3)常见反渗透装置的排列方式

原则:保持装置内的平均流速(流量)大于或等于膜元件在标准测试条件下的值,从而使装置的浓差极化度小于其元件的浓差极化度。

因此,无论是分段式或分级式流程的装置均应逐段或逐级减少并联组件数,即所谓锥形排列。

 

4)海水淡化处理工艺的技术关键

优质的膜元件;

合理的预处理系统;

合适的高压泵和能量回收装置;

完善的控制系统以进行监测和控制;

科学的材料和防腐措施以防止管路和系统的腐蚀;

开放式取水,除保证污染指数(SDI)外,须杀菌灭藻以防止微生物的侵害。

→优质的膜元件

RO膜元件是海水淡化技术的核心,我们采用目前世界上最先进的高脱盐型抗污染海水淡化膜,保证在高产水量的同时达到高出水水质。

常用膜元件性能参数对比表

→合理的预处理系统

为了充分发挥反渗透淡化系统的技术优越性,保证良好的设计性能和长时间的安全运行,特别是为了保证膜的使用寿命(一般情况下,自来水和苦咸水反渗透膜的使用寿命为5年,而海水膜的使用寿命为3年),必须对原水进行适当的预处理,并应控制反渗透器进水的各种参数,才能确保反渗透设备的长期安全运行。预处理和清洗不合理,会导致渗透量下降,并需要更换新的反渗透组件。

因此,在反渗透工程设计上,必须仔细考虑预处理系统,以确保反渗透组件的给水质量合格。

常用预处理方法优缺点比较

 

常规过滤相关设备

自清洗过滤器

多介质过滤器

 

超滤相关设备

超滤膜原件

超滤膜组合装置

→合适的高压泵和能量回收系统

用作反渗透高压泵的种类有往复泵、离心泵、单螺杆泵和高速泵。

小型的实验室反渗透装量,可选用往复泵;

反渗透水处理工程,以不锈钢的多级离心泵和高速泵为宜;

对于压力不高、流量不大的反渗透装置,亦可以选用单螺杆泵或其他类型的泵。

以海水为例,把1立海水淡化时,高压废盐水的排放量可占进水流量的70%,压力一般从5.5MPa降至常压,能量损失约70%。为了降低淡化水的操作费用,通常在浓盐水排放管线上安装能量回收装置。目前世界上大致有二种能量回收装置更多地应用在海水淡化中,根据出现先后次序:透平式能量回收系统、PX压力交换能量回收系统。

透平式能量回收系统:

 

PX压力交换能量回收系统:

2500m3/d海水淡化工程实例

6000m3/d海水淡化工程实例

 

10000m3/d海水淡化工程实例

→生物污染的防治

生物对膜的损坏:生物有机物对醋酸纤维素膜影响较大,可使之发生生物降解。细菌会侵害醋酸纤维素膜,并使膜的醋酸化度减少,脱盐率大大降低。因此使用醋酸纤维素膜时,反渗透设备内应保持适量的残留氯,但过量的残留氯会使膜的性能降低,一般活性氯保持在0.1-0.5mg/L。

生物增长导致膜的通道堵塞:聚酰膜能耐微生物的侵袭,但微生物会积聚繁殖使组件内部通道堵塞,因此聚酰膜需要定期地用甲醛消毒。如果预处理采用加氯消毒,则需要脱去残余氯,以免芳香聚酰胺膜被活性氯氧化而受损伤。

生物污染防治常见设备:

→膜污堵的防治-化学清洗

预处理和膜的清洗密切相关。预处理越完善,反冲洗和化学清洗就越少;预处理越简单,冲洗和清洗频率就越高。反渗透装置的产水率、出水水质和膜的压降,是判别膜的污染以及决定是否需要进行化学清洗的主要依据。一般清洗间隔每季度不可超过1-2次,每次清洗时间约为1-2小时。过于频繁的化学清洗会增加人工费用和污染问题。

化学清洗常见设备:

2.3海水淡化综合水价与沿海城市自来水价的比较

:

(1)2005年前沿海各大城市自来水的年涨价率为16.5%。

(2)2005~2010年沿海各大城市自来水的年涨价率按10.0%计。

(3)2005~2010年海水淡化综合水价按年降低5.0%计。

2.4工程实例

1)大连5000t/d海水淡化厂-集中的海水泵站

2)大连5000t/d海水淡化厂-预处理

3)大连5000t/d海水淡化厂-一级反渗透系统

4)大连5000t/d海水淡化厂-二级反渗透系统

5)大连5000t/d海水淡化厂-三级反渗透系统

6)大连5000t/d海水淡化厂-能量回收装置

 

7)大连5000t/d海水淡化厂-产品水外供应


 
 
 
 
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