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：5105 更新時間：2009-07-31 17:09水是生命的源泉，是社會經(jīng)濟發(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，淡水資源的緊缺嚴重影響了人類的正常生活，嚴重制約了工業(yè)的發(fā)展。本項目利用反滲透技術(shù)，成功將海水倒灌形成的亞海水進行淡化，滿足了企業(yè)生產(chǎn)的要求，取得了明顯的社會經(jīng)濟效益。
（一）設(shè)備裝置及工藝設(shè)計
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套運行1套反洗 |
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3 |
反滲透裝置 |
10 |
2000m3/h |
10套運行 |
設(shè)備布置方面來講，水池和泵房設(shè)在零標高的地面，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)備包括一個中間水池一個產(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、海水預處理、反滲透海水淡化幾個部分。
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（1） 海水取水
該項目水源采取避開咸潮高峰，在退潮時將相對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） 海水預處理
預處理系統(tǒng)由1套殺菌劑投加裝置、4臺1000立方米每小時的自反洗濾器、11套超濾裝置、1個超濾水池、1套超濾反洗系統(tǒng)。投加殺菌劑NaClO抑制細菌、微生物在超濾及超濾產(chǎn)水池繁殖。
本系統(tǒng)中4臺額定過濾流量為1000立方米每小時自反洗濾器定時、定壓差輪換反洗。
超濾裝置用以去除原水中的細菌、膠體物質(zhì)及有機物，確保反滲透進水污染指數(shù)值小于4，防止有機膠體物質(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)運行，每套裝置產(chǎn)水量為267立方米每小時，反洗等自用水約10%，11套總產(chǎn)水量約2667 立方米每小時，超濾的運行采用全流過濾（死端過濾）的模式，進水全部透過膜表面成為產(chǎn)水。定時反洗、氣洗、分散化學清洗，視情況或定期進行化學清洗。
設(shè)超濾產(chǎn)水池以調(diào)節(jié)流量的平衡，防止超濾產(chǎn)水波動對系統(tǒng)連續(xù)運行的影響，并作為超濾系統(tǒng)反沖洗、氣擦洗及分散化學洗過程的水源儲存裝置，同時在超濾暫時停運過程中，起到后段設(shè)備供水緩沖的作用，保證反滲透的進水使整個運行連續(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，為防止余氯對膜的氧化破壞，在反滲透高壓泵進水管上，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)是整個工程的核心。
反滲透海水淡化系統(tǒng)包括10臺高壓泵、高壓泵控制柜、10套產(chǎn)水能力為200立方米每小時反滲透裝置，10臺段間增壓泵，及1臺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兩段連續(xù)式，多組件并聯(lián)單級脫鹽流程，膜元件采用美國海得能公司生產(chǎn)的高性能海水淡化復合膜元件，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)。它是我國乞今最大的反滲透系統(tǒng)。
為確保系統(tǒng)自動、安全、穩(wěn)定運行，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到設(shè)定值時報警并自動停機，以保證產(chǎn)水質(zhì)量。
高壓泵壓力、流量出現(xiàn)反常時，系統(tǒng)將自動連鎖報警，以保護高壓泵后反滲透膜元件，反滲透裝置的產(chǎn)水出口設(shè)有高壓保護開關(guān)，當因誤操作或其他原因使反滲透的出口壓力超過0.25MPa時，會自動切斷高壓泵、段間泵的供電，自動進行停機，保護高壓泵、段間泵、反滲透膜元件、管道不受損壞。
反滲透開機、停機時即啟動淡水低壓沖洗系統(tǒng)，停機時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。
采用化學清洗裝置根據(jù)反滲透膜污堵情況，配置不同化學清洗液對反滲透膜元件進行循環(huán)清洗，也可用以對反滲透膜元件進行加藥長期停運保護。
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（4）控制系統(tǒng)
電氣及自動控制系統(tǒng)作為反滲透海水淡化系統(tǒng)的一部分，既服務于系統(tǒng)工藝又具有本身的獨立性。該自動化集散控制系統(tǒng)以西門子S7-300 PLC和Wincc監(jiān)控軟件為核心，采用國際主流的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù) ，下設(shè)遠程I/O站點，系統(tǒng)全自動運行，無須人工操作。雙回路UPS供電系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行 。低壓配電柜為安全可靠的GCS動力柜；單獨設(shè)置超濾和反滲透現(xiàn)場控制柜、水泵現(xiàn)場控制柜、加藥控制柜等。超濾、反滲透裝置均可以設(shè)置兩級控制狀態(tài)，即自動、手動。
上位機監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的人機交互功能，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)場設(shè)備的運行情況，還可以方便的修改運行參數(shù)，以應對水質(zhì)的改變。一旦出現(xiàn)異常情況，及時提供詳細的報警信息給操作員，并發(fā)出報警聲，上位機自動采集系統(tǒng)運行的一些重要參數(shù)，并自動歸檔成為歷史數(shù)據(jù)，以利于今后對系統(tǒng)設(shè)備運行的連續(xù)性進行全面分析處理。
（二）施工和運轉(zhuǎn)情況
東莞九龍紙業(yè)2000立方米每小時低鹽度海水淡化系統(tǒng)于2005年啟動，2005年6月開始設(shè)計圖紙，2005年11月設(shè)備成套完畢，開始現(xiàn)場安裝，通過精心的設(shè)計、安裝施工和調(diào)試后于2006年12月進行168小時連續(xù)聯(lián)動試車成功后，順利投入運行。對海水淡化產(chǎn)水進行了分析測量，調(diào)試和檢測的結(jié)果表明，該系統(tǒng)運行參數(shù)穩(wěn)定，各單元設(shè)備運行正常，操作簡便，性能指標均達到設(shè)計要求。具體數(shù)據(jù)見下表。
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序號 |
項目 |
指標 |
合同標準 |
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（以總投資計） 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） 化學藥劑費用 0.3元/噸產(chǎn)水
（11） 勞動力（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）電費成本 0.45元/噸產(chǎn)水
（3）膜更換費用 0.40元/噸產(chǎn)水
（4）化學試劑費用 0.30元/噸產(chǎn)水
（5）勞動力費用 0.03元/噸產(chǎn)水
（6）維修費用 0.32元/噸產(chǎn)水
造水成本合計： 2.50元/噸產(chǎn)水
（四）總結(jié)
標準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，嚴重影響該地區(qū)生產(chǎn)生活，承擔該項目的杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心，采用目前國際上先進的超濾膜法預處理工藝，建成目前國內(nèi)最大規(guī)模的日處理亞海水達到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，是我國亞海水淡化技術(shù)領(lǐng)域的一個重大突破。
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)中心目前所能達到的技術(shù)水平，每噸標準海水淡化成本在5元左右，而每噸亞海水淡化成本僅2.5元左右，與現(xiàn)在自來水供水價格基本相當。因此，對于擁有豐富的亞海水資源地區(qū)的耗水大戶來說，大級別亞海水淡化裝置的意義非凡。
目前苦咸水淡化應用比較廣泛，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，如果可以廣泛實施則可以為社會創(chuàng)造出無法估量的效益。
龍紙業(yè)位于東莞市東江入？冢艿乩砦恢糜绊，每年的年末至第二年年初都會受到咸潮的影響，嚴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對海水倒灌的咸潮，該項目由杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心負責工程設(shè)計和設(shè)備安裝、調(diào)試，九龍紙業(yè)負責配套土建工作。
九龍紙業(yè)位于東莞市東江入海口，受地理位置影響，每年的年末至第二年年初都會受到咸潮的影響，嚴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對海水倒灌的咸潮，該項目由杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心負責工程設(shè)計和設(shè)備安裝、調(diào)試，九龍紙業(yè)負責配套土建工作。
九龍紙業(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受到咸潮的影響，嚴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對海水倒灌的咸潮，該項目由杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心負責工程設(shè)計和設(shè)備安裝、調(diào)試，九龍紙業(yè)負責配套土建工作。
該項目目前在國內(nèi)是最大規(guī)模的海水淡化裝置，這一項目的順利投運有力說明了現(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)濟性。
