海水淡化系统在电厂中应用

【摘要】广东惠州平海发电厂有限公司海水淡化系统使用预处理、超滤、两级反渗透（海水膜反渗透、淡水膜反渗透）的制水工艺，海水淡化的水用于电厂机组发电、环保系统、输煤系统、日常生活，基本不再使用淡水资源，针对目前平海发电厂海水淡化系统工艺流程，提出的我们运行中优点和存在的问题。

【关键词】海水淡化；预处理；超滤；反渗透；膜法

1.系统概述

珠三角地区成为我国经济发展的最早的区域，同时珠三角地区淡水资源相对匮乏，大大制约了电力产业的发展，海水淡化作为一种解决水资源短缺的重要战略手段，在电力发展事业中将发挥越来越重要的作用，越来越多的企业将用水问题集中在海水淡化技术上。

广东惠州平海发电厂有限公司的海水反渗透系统包括了四个阶段的净化过程。第一阶段为预处理阶段，第二阶段为超滤处理阶段，第三阶段为海水反渗透系统，第四阶段为二级反渗透系统。

2.海水淡化预处理及海水蓄水池设计

根据淡水用量计算，海水预处理系统处理按2×1000m3/h考虑，最大处理可到2×1200m3/h，设计采用 “列管混合+翼片隔板絮凝+接触絮凝沉淀”的组合处理工艺。海水原水在进入翼片反应、接触絮凝沉淀处理前，先投加混凝剂、杀藻剂2种辅助药剂，翼片反应、接触絮凝沉淀处理出水保证达到5mg/l以下，再直接进入海水蓄水池，然后进入超滤、反渗透装置进行海水淡化。海水预处理系统、海水蓄水池与超滤、反渗透装置联合布置，紧靠淡水供应站的北侧。

海水预处理系统加药间与超滤、反渗透装置联合布置。布置有混凝剂、杀藻剂共2套投加系统，每套均包括溶液搅拌箱、计量泵等。混凝剂选用液态碱式氯化铝，杀藻剂采用液态次氯酸钠。考虑到海水预处理加药量偏大，混凝剂加系统采用2个50m3贮罐贮存，存药量能满足净水站7～10天的用药量，布置在海水淡化车间，高位布置，次氯酸钠间设置次氯酸钠贮存及计量投加装置，贮存装置采用2个6m3贮罐。2套投加系统的计量泵均按二用一备考虑。

海水预处理系统的进水和出水管道上设置有水量计量仪表、流量调节阀，沉淀池出口及过滤器出口设有浊度仪，可根据测量的水质水量值，调整加药量及运行方式并检验处理设施的处理能力和处理效果。

3.海水淡化系统

本反渗透法海水淡化及供水系统主流程是：海水取水泵--预处理沉淀池--海水清水池--超滤变频升压泵--超滤保安过滤器--超滤装置--超滤水池--一级反渗透提升泵--反渗透保安过滤器--一级反渗透变频高压泵（带能量回收装置）--一级反渗透装置--工业水池、消防水池--一级淡水泵--二级反渗透保安过滤器--二级反渗透变频升压泵--二级反渗透系统--二级淡水箱--二级淡水泵--化学补给水用水、生活用水。

根据水工工艺专业全厂水量平衡计算，我厂正常淡水需要量为640m3/h，最大淡水需要量为696m3/h。为满足机组在热力系统冲洗、启动及事故等工况下的用水量要求，海水淡化一级反渗透装置系统设计出力为696m3/h，二级反渗透装置系统设计出力为200m3/h。

4.海水淡化运行过程中存在的主要问题

2010年平海发电厂海水淡化系统投运以来，海水淡化膜处理存主要问题是：

（1）反渗透高压泵电机运行不稳定，程序保护措施不完善，造成膜组压力变化频率过快，运行初期反渗透系统膜组由损坏现象；反渗透系统高压泵电机频率变化要控制在合理的范围内，膜组压力变化频率要控制在0.1MPa/S。

（2）海水水质本身受自然条件影响较大，比如潮汐、季节变化、天气变化，温度变化等等都会影响海水水质，海水在预处理阶段要加次氯酸钠杀菌剂和混凝剂，在进入反渗透系统膜组之前需先将游离氯进行还原，避免游离氯进入反渗透系统而腐蚀膜组，而往往在海水水质发生变化时，不能及时了解变化情况，造成海水的预处理工作不能完全进行，造成膜组的污染与老化，具体变化如图1。

图1海水水质与季节变化关系

（3）海水腐蚀性较强，在选用材质时不当，造成设备大面积的腐蚀而泄露，普通碳钢、不锈钢材质不能适宜海水设备的运行，必要时要选择双相钢材质，特别是设备内部系统，外部及支架可选择不锈钢即可。

5.海水淡化设备运行注意事项

5.1海水淡化预处理系统

预处理系统开始启动时，控制处理流量为额定流量的1/3～1/2之间，投运次氯酸钠、混凝剂加药系统，混凝剂用量为平常用量的两倍左右；在缓慢增加进水流量过程中，一般每小时增加20％，次氯酸钠、混凝剂调整至正常投加量；絮凝沉淀池正常运行时,沉淀池底部的排泥阀将分组进行排泥；排泥时间应根据出水浊度和出水矾花的携带情况及时进行调整；带矾花现象加重时，应对该区域所对应的排泥阀进行手动排泥操作。

5.2海水淡化超滤系统清洗与保养条件

5.2.1维护性清洗的条件

到设定化学清洗时间，一般维护性清洗时间为1-3个月，超滤产水浊度、产水流量、产水SDI三个月内变化不大。

5.2.2停运的保养

膜组件需要时刻保持在湿态下，膜组件始终浸在水中且维持余氯浓度在50mg/L则能够储存一个月，对所要短期停运的超滤系统进行恢复清洗，系统停运时间不超过一周，则在恢复运行之前用次氯酸钠对其进行维护清洗。

对需要长期保养的超滤系统进行恢复清洗，配制一定量50%甘油和1%亚硫酸氢钠溶液，将元件浸入甘油溶液中并浸泡20-40min，应该随时注意甘油的浓度不小于50%，甘油的浓度小于50%时应该加入一定量的亚硫酸氢钠以防止微生物的生长。

5.3反渗透系统清洗与保养条件

5.3.1反渗透系统化学清洗的条件

反渗透系统运行中的标准化产水量降低了10%以上，反渗透系统进水和浓水之间的标准化压差上升了15%，反渗透系统标准化透盐率增加了5%以上；一级海水反渗透系统清洗周期一般为3-6个月。 5.3.2反渗透系统化学清洗安全注意事项

在使用化学药品时，应该配戴面罩，橡胶围裙和橡胶手套；准备清洗液时，应确保在进入膜元件循环之前，所有的清洗化学药品得到很好的溶解和混合；清洗化学药品与膜元件循环之后，应采用高品质的不含余氯等氧化剂的水对膜元件进行冲洗，推荐用膜系统的产水；在恢复到正常操作压力和流量前，必须注意开始要在低流量和低压力下冲洗大量的清洗液；此外，在清洗过程中清洗液也会进入产水侧，因此，产水必须排放10min以上或直至系统正常启动运行后产水清澈为止；在清洗液循环期间，pH=2～10时温度不应超过50℃，pH=1～11时温度不应超过35℃，pH=1～12时温度不应超过32℃；清洗液流动方向与正常运行方向必须相同，以防止元件产生“望远镜”现象。

6.结论

超滤、反渗透膜法海水淡化工艺制水目前得到最广泛的应用，生产技术比较成熟的是（SWRO）海水一级反渗透法，而海水预处理工艺合理选择，是做好防止海水（SWRO）反渗透膜元件污染，保证超滤及海水反渗透稳定、连续、安全运行的重要因素之一；超滤膜法技术是近十多年我国水处理行业迅速发展起来的反渗透膜法的预处理技术，超滤装置多采用超/微滤中空纤维膜，过滤的截留分子量为100，000道尔顿。超滤膜元件应采用进口产品，无化学药剂的超滤反洗水、冲洗水和含有化学药剂的加强反洗、化学清洗水应分别排放，超滤装置每根膜壳的产品水管和浓水管应设取样点并集中布置，取样点的数量及位置应能有效地诊断并确定系统的运行状况，这样就克服了传统预处理制水工艺中的制水量较小、水质不稳定、出水水质合格率低等诸多不足，完全能够保证海水反渗透、淡水反渗透系统的出水水质标准要求，具有设备稳定、控制完全自动、安全连续运行的特点。　[科]