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连云港开山岛海水淡化工程设计(2)
(5)用处理后的含盐水与反渗透产水进行适量的勾兑。
以上5个方案,应根据工程情况、水质、处理水量和投资运行成本进行比选。方案3、方案4、方案5主要是向淡化水中投加药剂,操作运行维护较为简便,但费用较高,适用于较小型淡化水装置。方案1、方案2适用于较大型的海水淡化厂,其中方案2具有更高的经济性[7]。
工程产水规模20 m3/d,属于小型海水淡化工程,且距离陆地比较远,CO2的储存及运输比较困难,且操作难度大,因此方案1和方案2不适用。Ca(OH)2需用生石灰制备,制备原料需要从陆地运输上岛,使用过程中会产生大量石灰渣,造成新的污染和破坏,因此方案3不适用。方案5采用自来水与海水淡化水进行勾兑,勾兑比例为1 ∶5~1 ∶10,但须用船运淡水,该方案也不适用。
通过以上对比分析,工程采用方案4,通过投加CaCl2和NaHCO3实现淡化水的矿化处理。
4 系统流程
海水淡化系统由Lamella沉淀池、多介质过滤器、海水淡化膜系统、苦咸水膜系统、后处理系统组、海水淡化膜在线清洗系统、三氯化铁加药系统组成。海水通过取水系统加入絮凝剂进入Lamella沉淀池后,进入多介质过滤器,作为海水淡化膜系统的进水,水的SDI≤3;在反渗透海水淡化膜设备进行一级脱盐处理,一级脱盐处理后进入二级脱盐单元。二级脱盐后进入矿化设备,对软水的pH值、硬度、碱度过行调节,最终经臭氧灭活后进入不锈钢水箱,供给岛上居民使用。系统主要流程如图1。
图1 海水淡化系统流程图Fig.1 Flow chart of seawater desalination system
5 主要构筑物设计参数
5.1 Lamella沉淀池
连云港某海岛海水浊度可达1 000 NTU,悬浮物500 mg/L~700 mg/L,海水表观类似于黄河河水。根据现场实验,确定采用Lamella上向流预处理工艺,设计出力为5 m3/h,分离区表面负荷2.2 m/h,出水浊度可达到<2 NTU。设备主体采用碳钢材质,内衬玻璃钢材料,防止海水对本体的腐蚀。包括凝聚混合区、凝聚反应区、凝聚缓冲区、凝聚污泥浓缩区和凝聚分离区;处理能力4.5 m3/h,1座蜂窝斜管?50 mm×1 100 mm,1.5 m(宽)×1.6 m(长)×3.3 m(深)。
5.2 多介质过滤器
处理能力4.5 m3/h,2座,?760 mm×1.7 m,活性碳、无烟煤、石英砂按级配采用三层配置;上层滤料:活性碳粒径,1.0 mm~1.5 mm,厚度,300 mm;中层滤料:无烟煤,粒径,1.5 mm~2.5 mm,厚度,300 mm;下层滤料:石英砂,粒径,2.5 mm~4.2 mm,厚度,600 mm。
5.3 一级反渗透系统
设计回收率40%,工作温度5 ℃~30 ℃,运行压力≤6.0 MPa,运行时间24 h/d,膜组件设计产水能量13.7 L/m2·h,膜壳采用2芯装,10支膜芯。
5.4 二级反渗透系统
设计回收率80%,工作温度5 ℃~30 ℃,运行压力≤1.3 MPa,运行时间24 h/d,膜组件设计产水能量17.7 L/m2·h,膜壳采用2芯装,6支膜芯。
5.5 矿化系统
CaCl2和NaHCO3均选用食器级原材料,配制40 L溶解箱和搅拌机,配制浓度1%~3%,加药量3 L/h~5 L/h。经矿化调整后可达到碱度80 mg/L(以CaCO3计)、钙硬度70 mg/L(以CaCO3计)、Langelier saturation index:0≤LSI≤1.2[8-9]。
5.6 浓盐水排放浓海水采用离岸深海扩散排放
浓盐水排放采用水下排放,排放口位置位于取水口的海流下侧,排放管道海水中长度30 m,设置6个扩散器,扩散器安装角度60 ℃,且与取水点保持一定的距离,保证浓海水的快速稀释。经过后期监测,浓海水排放区域的海水含盐量正常,符合国际上浓盐水排入水体300 m之外比周围海域含盐量≤2 ng/kg的要求[10]。
6 小结
连云港开山岛海水淡化于2019-06建成通水。现已正常运行近2 a,产水20 m3/d,运行中不投加灭菌剂和还原剂,一级反渗透定时在线不停机清洗,减少污染和堵塞,产水通量正常。水质满足国标要求,饮用口感良好,满足了岛上居民生活用水的需求。
[1] Uncle gulf. 水资源的恐慌:谈谈阿联酋的海水淡化产业[R]. 海湾译读,2020.
[2] James ,Johannes pretreatment for reverse osmosis:chemistry,contaminants,and research[J].45(2011):5 436.
[3] GB 5749-2006,生活饮用水卫生标准[S].
[4] Enver guler,cuneyt kaya,Nalan kabay,et.Boron removal from seawater:state-of-the-art [J],356(2015):92.
[5] Nalan Kabay,Enver Guler,Marek in seawater and methods for its separaton-A [J],261(2010):213.
[6] Boris methods of forward osmosis cleaning for RO [J],431(2018):22-24.
[7] 邢思初. 三沙市永兴岛海水淡化厂工程设计[J]. 给水排水,2019,45(3):18-19.
文章来源:《煤矿现代化》 网址: http://www.mkxdh.cn/qikandaodu/2021/0717/1458.html