1.1設(shè)計(jì)范圍

本方案設(shè)計(jì)一套反滲透海水淡化試驗(yàn)裝置，主要包括海水取水、預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、沖洗/化學(xué)清洗系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)，以及整個(gè)工藝過程要求的電氣、儀表和控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)集裝箱3套，一套氣浮設(shè)備（20尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱），一套“超濾+一級(jí)反滲透"設(shè)備（40尺高柜集裝箱），一套“二段反滲透+二級(jí)反滲透"設(shè)備（40尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱）。

1.2 設(shè)計(jì)條件

本方案采用“潛水泵取水+氣浮+石英砂過濾+超濾+反滲透淡化"工藝。

設(shè)計(jì)水溫：20℃

UF設(shè)計(jì)回收率：90%

一級(jí)RO設(shè)計(jì)回收率：60%

一級(jí)RO產(chǎn)水流量：5.3m3/h

二級(jí)RO設(shè)計(jì)回收率：85%

二級(jí)RO產(chǎn)水流量：4m3/h

裝置年運(yùn)行時(shí)間：建議系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，年運(yùn)行時(shí)間≥8000小時(shí)

公用工程規(guī)格：動(dòng)力電源380V，50Hz，防護(hù)等級(jí)IP54，三相。

1. 海水淡化設(shè)備設(shè)計(jì)方案

2.1工藝流程

海水經(jīng)取水泵取水，進(jìn)入氣浮系統(tǒng)，去除大部分海水中的藻類、懸浮物，出水由給水泵加壓進(jìn)入石英砂過濾器，之后進(jìn)入超濾裝置，出水達(dá)到反滲透膜進(jìn)水水質(zhì)要求SDI<3，濁度<1NTU。清潔海水進(jìn)入保安過濾器，出水保證保安過濾器出水分成兩股，一股進(jìn)入到高壓泵，經(jīng)高壓泵加壓后進(jìn)入到反滲透膜組內(nèi)，另一股進(jìn)入到能量回收中利用反滲透濃海水的余壓進(jìn)行加壓，然后再由增壓泵加壓后進(jìn)入到反滲透膜組中。經(jīng)過一級(jí)反滲透處理的產(chǎn)水存儲(chǔ)于產(chǎn)水箱，濃水通過能量回收裝置后進(jìn)入濃水箱。濃水箱中的濃水通過二段提升泵進(jìn)入保安過濾器，再經(jīng)過二段高壓泵進(jìn)入二段反滲透膜進(jìn)行進(jìn)一步濃縮。二段反滲透產(chǎn)水和一段反滲透產(chǎn)水在水箱進(jìn)行混合后，經(jīng)二級(jí)提升泵進(jìn)入二級(jí)保安過濾器，再經(jīng)二級(jí)高壓泵進(jìn)入二級(jí)反滲透膜堆進(jìn)行再脫鹽處理。

2.1.1預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)包括取水泵、氣浮設(shè)備、氣浮產(chǎn)水箱、供水泵、石英砂過濾器。

取水泵和供水泵各設(shè)置1臺(tái)，水箱一個(gè)。

氣浮設(shè)備1套，處理水量10m3/h。海水進(jìn)入氣浮池，與溶氣系統(tǒng)產(chǎn)生的部分帶正電荷的微小氣泡混合，使微小氣泡與絮凝體、海水中的污染物進(jìn)行吸附，橋聯(lián)進(jìn)行固液分離。氣浮適應(yīng)于濁度在100NTU以下的原水，懸浮物去除率可達(dá)90%-99.5%以上，COD的去除率可達(dá)到65%-90%，除油率約90%。整套設(shè)備由絮凝室、空壓機(jī)、回流泵、溶氣系統(tǒng)、刮渣機(jī)等部件組成，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。氣浮裝置可以無藥劑添加或減少藥劑添加量，絮凝和助凝劑加藥系統(tǒng)預(yù)留，以備水質(zhì)波動(dòng)時(shí)啟動(dòng)。   

石英砂過濾器2臺(tái)并聯(lián)。介質(zhì)過濾器主要去除原水中藻類、膠體、懸浮物、大顆粒雜質(zhì)等有效去除。石英砂過濾器中填料為兩層不同粒徑級(jí)差的石英砂。石英砂過濾器經(jīng)過使用一段時(shí)間的運(yùn)行后，濾料之間的縫隙被污染顆粒堵塞，會(huì)使使過濾器的流量有所下降，降低使用效率。設(shè)計(jì)石英砂過濾器反洗系統(tǒng)，將原水泵作為反洗泵，采用變頻控制，根據(jù)壓差或時(shí)間進(jìn)行反洗。

2.1.2超濾系統(tǒng)

超濾能夠有效的去除原水中的細(xì)菌、微生物、膠體、懸浮物等污染物質(zhì)，可以保證系統(tǒng)的產(chǎn)水SDI值≤3，超濾系統(tǒng)產(chǎn)水達(dá)到進(jìn)入反滲透的要求。運(yùn)行工藝由過濾、氣水反洗、反沖洗、排污和增強(qiáng)反洗等工藝過程組成，每個(gè)工藝過程的切換通過PLC控制自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。超濾反洗泵與化學(xué)清洗泵共用，反洗及化學(xué)清洗均為自動(dòng)控制，反洗周期一般為每運(yùn)行40～60min，反洗30～90s。

超濾CEB反洗根據(jù)污染情況每1-3天進(jìn)行一次，每次加鹽酸或次氯酸鈉各300ppm，時(shí)間30mim；超濾EFM清洗根據(jù)污染情況每1-3天進(jìn)行一次，每次加鹽酸或次氯酸鈉各300ppm，時(shí)間30min；化學(xué)清洗周期一般為每60～90天使用一種（或幾種）藥劑清洗一次，清洗時(shí)間一般為2～5h。

2.1.3一級(jí)反滲透系統(tǒng)

一級(jí)反滲透系統(tǒng)包括一級(jí)提升泵、一級(jí)保安過濾器、一級(jí)反滲透膜組、一級(jí)高壓泵、一級(jí)增壓泵、能量回收裝置及其附屬設(shè)備部件。

保安過濾器放置于反滲透進(jìn)水前，降低反滲透膜污染概率，延長(zhǎng)使用壽命。保安過濾器的過濾精度為5微米。在正常情況下，濾芯可使用3個(gè)月以上，當(dāng)過濾器進(jìn)出口壓差達(dá)到一定值時(shí)，應(yīng)更換濾芯。

采用陶氏SW30HRLE海水膜元件，該反滲透膜元件產(chǎn)水量大、脫鹽率較高，可有效減少進(jìn)水量，降低系統(tǒng)的操作壓力，有助于提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行能耗。

高壓泵選用柱塞泵，高壓泵和增壓泵均采用變頻器調(diào)節(jié)，過流材質(zhì)選用SS2205或以上。為了進(jìn)一步降低能耗，利用能量回收裝置將反滲透膜排出的濃海水壓力直接傳遞給流入的原海水，采用功交換式能量回收裝置，效率高達(dá)95%以上。

2.1.4二段反滲透系統(tǒng)

二段反滲透系統(tǒng)主要功能是將一級(jí)反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水的濃水（TDS在58500mg/L）進(jìn)一步濃縮到TDS為80000 mg/L。二段反滲透系統(tǒng)包括一級(jí)反滲透濃水箱、二段提升泵、二段保安過濾器、二段高壓泵、二段反滲透膜組、能量回收裝置、二段產(chǎn)水箱及其附屬設(shè)備部件。

其中，反滲透膜采用陶氏SW30HRLE海水膜元件，該反滲透膜元件產(chǎn)水量大、脫鹽率較高，可有效減少進(jìn)水量，降低系統(tǒng)的操作壓力，有助于提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行能耗。

高壓泵選用柱塞泵，采用變頻器調(diào)節(jié)，過流材質(zhì)選用SS2205或以上。但因系統(tǒng)設(shè)計(jì)濃水量為3.5m3/h，在此范圍內(nèi)沒有合適的能力回收裝置可供選擇，因?yàn)槎畏礉B透系統(tǒng)暫不配置能量回收裝置。

2.1.5二級(jí)反滲透系統(tǒng)

二級(jí)反滲透系統(tǒng)主要功能是對(duì)一級(jí)反滲透系統(tǒng)和二段反滲透系統(tǒng)的混合產(chǎn)水進(jìn)行進(jìn)一步脫硼處理，以達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

二級(jí)反滲透系統(tǒng)包括一級(jí)產(chǎn)水箱、二級(jí)提升泵、二級(jí)保安過濾器、二級(jí)高壓泵、二級(jí)反滲透膜組、二級(jí)產(chǎn)水箱及其附屬設(shè)備部件。

其中，反滲透膜采用陶氏低壓膜元件，該反滲透膜元件產(chǎn)水量大、脫鹽率較高，可有效減少進(jìn)水量，降低系統(tǒng)的操作壓力，有助于提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行能耗。

高壓泵選用柱塞泵，采用變頻器調(diào)節(jié)，過流材質(zhì)選用SS304或以上。

二級(jí)反滲透和二段反滲透統(tǒng)一布置在一個(gè)40尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)。

2.1.6沖洗/化學(xué)清洗系統(tǒng)

當(dāng)反滲透停止運(yùn)行時(shí)，用反滲透產(chǎn)水自動(dòng)沖洗膜內(nèi)和管道中的濃水，使膜浸泡在淡水中，以置換系統(tǒng)內(nèi)的濃鹽水，可防止系統(tǒng)腐蝕和膜的自然滲透造成的膜損壞、生物污染，同時(shí)還可以防止再次運(yùn)行時(shí)加入的藥劑形成亞穩(wěn)態(tài)在膜上沉淀，沖洗還可以帶走部分污垢，形成對(duì)膜和裝置的有效保養(yǎng)。為更好的保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，一般情況下，3~6個(gè)月進(jìn)行一次化學(xué)清洗。

沖洗/化學(xué)清洗系統(tǒng)主要包括沖洗/化學(xué)清洗水箱、水泵、保安過濾器及其附屬設(shè)備。其中，一級(jí)反滲透系統(tǒng)配套一套沖洗/清洗系統(tǒng)，二級(jí)反滲透系統(tǒng)和二段反滲透系統(tǒng)共同配套一套沖洗/清洗系統(tǒng)。一級(jí)反滲透和二段反滲透的沖洗水采用各自階段的產(chǎn)水，二級(jí)反滲透系統(tǒng)無需沖洗，只需化學(xué)清洗。

2.1.7加藥系統(tǒng)

氣浮系統(tǒng)配套絮凝劑、助凝劑加藥裝置，強(qiáng)化氣浮效果；在石英砂過濾器前加入絮凝劑強(qiáng)化過濾效果，加入殺生劑（次氯酸鈉）防止生物污堵。在超濾反洗程序中加入次氯酸鈉、鹽酸，增強(qiáng)反洗效果；在進(jìn)入反滲透膜之前加入阻垢劑、還原劑，防止反滲透膜內(nèi)結(jié)垢并提高水回收率。二級(jí)RO進(jìn)水調(diào)節(jié)pH值，以強(qiáng)化脫硼效果，并使產(chǎn)水呈堿性。

2.2 控制系統(tǒng)說明

控制系統(tǒng)擬采用PLC+觸摸屏的控制方式，具備手動(dòng)和自動(dòng)兩種功能。在手動(dòng)模式下，系統(tǒng)將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作情況決定各設(shè)備的啟停；自動(dòng)模式下，系統(tǒng)將根據(jù)邏輯程序自動(dòng)運(yùn)行。

2.2.1系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)設(shè)置1面控制柜，內(nèi)附低壓配電單元和控制系統(tǒng)。

2.2.2控制功能

根據(jù)整個(gè)工藝流程控制功能的不同，系統(tǒng)可分為預(yù)處理系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)三部分。在自動(dòng)運(yùn)行模式下，系統(tǒng)采用邏輯程序控制，各部分程序均根據(jù)相應(yīng)水箱的液位高低情況決定相應(yīng)程序的運(yùn)行狀況，自動(dòng)運(yùn)行。

同時(shí)，為更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控和儀表數(shù)據(jù)的采集。

2.2.3連鎖保護(hù)功能

各個(gè)高壓泵的進(jìn)出口設(shè)置低壓保護(hù)開關(guān)和高壓保護(hù)開關(guān)。當(dāng)供水壓力不足使高壓泵入口壓力低于低壓開關(guān)設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)停止高壓泵；當(dāng)高壓泵出口壓力高于高壓開關(guān)設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)停止反滲透系統(tǒng)。

另外，各水箱均設(shè)置低液位保護(hù)開關(guān)，要求水箱處于低液位情況下停止相應(yīng)的水泵或系統(tǒng)。設(shè)置淡化水出口旁路閥，當(dāng)產(chǎn)品水含鹽量超出設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)把淡化水切換排放。設(shè)置反滲透停機(jī)淡水置換系統(tǒng)，一旦停機(jī)，置換出反滲透組件內(nèi)的濃縮海水，以防止亞穩(wěn)態(tài)過飽和微溶鹽產(chǎn)生沉淀。