广东人均水资源仅2 100 m3，低于全国水平，水资源的短缺成为广东持续发展的制约因素，目_由于广东水源性缺水、水质性缺水和工程性缺水并存，导致很多地方出现水资源紧张局面。海水淡化可以缓解水资源短缺问题，本工程设计了2套1 200 m3/d的海水淡化系统。

1 设计思路及基本设计参数

1.1 原水水质    

本系统原水为海水，其水质成分见表1,pH为R.OI。

1.2 设计思路    

海水淡化常用方法有热法与膜法，热法主要包括多级闪蒸CMSF}、多效蒸馏CMED> >膜法主要为反渗透(C SWRO)法。各种方法技术特点及适用范围见表Go    

由于反渗透淡化过程无相变的发生，能耗较小，白动化程度较高等特点。因此，本工程经比选分析后采用反渗透工艺对海水进行淡化。在反渗透前设置白清洗过滤、超滤装置，确保淡化系统的可靠运行，双膜工艺装置占地面积小，操作方便、灵活。同时，反渗透系统中配置能量回收设备，降低系统能耗，控制系统配置完善的手动、白动程序，可实现无人值守、一键式启停控制。

1.3 设计产水水质及工程规模    

本工程设计产水量100 m3/h，设计进水温度20℃，按每天24小时不问断运行，即产水量为2 400m3/d。为保证系统运行的稳定性、可靠性、维护的便利性，反渗透脱盐单元设计为单机产水量为50m3/h，即本工程反渗透系统产水能力为2x50 m3/ho当海水低于20℃时，需提高高压泵扬程来达到设计产水量，因此在高压泵选型时应当留有一定的设计余量，一般取0.2 m3/h, A_运行时采用变频技术对高压泵进行控制;当海水温度高于20℃时，系统产水水质要略劣于表3,pH为6.28 0高温条件下系统产水水质见表4, pH为6.04，即使在此条件下，系统产

2 系统设计

2.1 工艺流程    

利用取水泵将海水由海水井提升至原水池，海水水质见表to海水经原水池缓冲后，再利用原水泵加压进入到白清洗过滤器中，白清洗过滤器过滤精度为200 },m，可去除海水中大部分的悬浮物、颗粒物、泥沙等。经过白清洗过滤器过滤的海水进入到超滤膜系统中，超滤膜孔径平均约0.02 },m，可去除海水中的细菌、病毒、有机物、悬浮物等，产水SDI小于3。超滤产水进入到中问水池，利用中问水泵将海水输送至反渗透系统进行脱盐，反渗透产水TDS在200 mg/L左右，除硼离了外，可以满足国家饮用水水质标准。

本工程设计采用“白清洗过滤器+超滤+反渗透”的工艺方案，主要包括预处理系统、反渗透脱盐系统、产品水后处理系统、加药系统、控制系统、辅助系统6部分，工艺流程及水量平衡图见图to

2.2 一级预处理系统设计    

一级预处理系统由取水系统及白清洗过滤系统组成。海水由取水泵取至原水池，原水池用于原海水的流量缓冲，同时当潜水泵取水固体悬浮物过大时，可进行短时问的预沉淀，避免对白清洗过滤器造成过大的负担。原水经原水池进入白清洗过滤系统，白清洗过滤器采用网式白清洗过滤器，过滤精度200},m，由压差开关或定时器来触发启动，并能实现白动清洗，无需额外配置反洗泵。   

 取水泵共设置3台，2用1备，流量130 m3/h，扬程20 m，过流材质2205。原水池设置1座，容积为260 m3，可缓冲1h的原水量。白清洗过滤器共设置共5套,4用1备，单台过滤流量65 m3/ho

2.3 二级预处理系统设计   

 二级预处理工艺采用连续超滤工艺。超滤膜平均孔径为0.02^-0.03 },m，可有效去除细菌、病毒、有机物、悬浮物等，具有高效分离性能。超滤系统常规运行中可利用空气、水对滤膜进行冲洗、反洗，去除滤膜内外杂质，延长滤膜使用寿命，是反渗透系统理想的预处理工艺技术。    

超滤系统采用外压立式错流过滤，膜组件型号为SFP2880，其材质为PVDF。系统设计回收率为90%，共设置4套，单套产水能力62 m3/h，每套超滤膜组件14只，共需超滤膜组件56只。超滤反洗泵设置1台，流量129.4 m3/h，扬程25 m。超滤气洗空压机设置1台，产气量112 Nm3/h o

2.4 反渗透脱盐系统设计    

反渗透系统是核心脱盐设备，根据水质特点，本工程选用高脱盐率、低能耗的卷式反渗透膜组件，能在长期运行中保持高效性能。单支膜元件最小脱盐率达99.65，稳定脱盐率达99.8%，确保产水水质满足标准要求，有效减少进水量，降低系统操作压力，降低运行能耗。在反渗透系统前设置保安过滤器，保安过滤器是反渗透膜进水保护的最后一道屏障，确保反渗透进水SDI<3，降低反渗透膜污染概率，延长使用寿命，保安过滤器的过滤精度为5 },mo    

原海水经过高压泵加压进入反渗透膜产生淡水后将排放一定的浓水，浓水仍具有很高的压力，为了进一步降低能耗，可利用能量回收装置将海水反渗透膜排出的浓海水的能量进行回收。本工程能量回收装置设计采用转了式能量回收装置，具有占地面积小、效率高的特点。    

保安过滤器共设置2台，每台处理流量为111.1m3/h，材质为碳钢防腐或玻璃钢。    

随着串联膜元件数的增多，系统回收率增大，但不能无限制的增加串联元件的数量，会导致浓水流量偏低，易引起浓茶极化现象的发生。本工程反渗透系统每支压力容器串联7支反渗透膜，单组压力容器12支，即单组需反渗透膜84支，共计168只，系统回收率为45%。反渗透系统采用聚酞胺复合膜，规格型号为SW30HRLE-400,膜有效面积为37.2mz，反渗透系统平均膜通量为16 L/(mZ" h) o    

高压泵采用卧式多级离心泵，过流材质SAF2507 0高压泵共设置2台，每台流量50 m3/h，扬程550 m;转了式能量回收共设置2台能量回收设备及2台配套的增压泵，每台能量回收装置处理能力61.1 m3/h;增压泵流量61.1 m3/h，扬程30 m，能量回收效率93%0

2.5 加药系统设计    

加药系统包含5个加药点，即絮凝剂、杀生剂、还原剂、阻垢剂、碳酸氢钠加药点。    

1)杀生剂加药点:为防止原水中生物在系统中繁衍，预防反渗透膜的微生物污染，需要向原水中投加杀生剂，本工程设计投加杀生剂为10% }wt)食品级次氯酸钠，投加浓度2^-3 mg/Lo    

2)还原剂加药点:反渗透膜对氯的耐受度有限，为防止过量余氯进入反渗透系统，破坏反渗透膜，在原水进入反渗透膜前需要投加还原剂去除原水中残留的余氯，本工程设计投加食品级亚硫酸氢钠，投加浓度为5 ^- 6 mg/L o    

3)阻垢剂加药点:为了防止反渗透膜内结垢，并提高系统水回收率，原水在进入反渗透膜之前需投加反渗透膜专用阻垢剂，以防止难溶性碳酸盐和硫酸盐在膜组件的浓水侧析出结垢，本工程设计投加美国通用公司专用阻垢剂，投加浓度为2 ^-3mg/L o    

4)反渗透产水加药点:反渗透产水呈弱酸性，pH约为5 ^- 6，需加碱调节至6.5 ^-8.5，达到饮用水卫生标准，设计产水投加食品级氢氧化钠，投加质量浓度为1一2 mg/L o

2.6 控制系统设计    

1)水泵控制:水泵根据相应的水箱液位控制启停，同时联锁整个系统设备的启停。RO装置的高压泵进出口装有低压和高压保护开关。当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值(通常为0.1MPa)，会白动发出信号停止高压泵运行，保护高压泵不在空转情况下工作。当系统因其它的原因或误操作，使高压泵的出口压力超过某设定值时(通常为6.0 MPa)高压泵出口压力保护会白动切断高压泵供电，同时停运相应的反渗透装置，保护系统设备不受损害。   

 2)加药控制:对于加药的控制，本系统是根据对应装置的启停控制对应计量泵的启停，从而实现定量投加。    

3)系统控制:系统的启动、运行、冲洗、停机等过程均可由PLC实现白动控制。同时，系统还设置就地仪表盘和就地操作盘，在就地盘上可读出有关工艺参数，如电导率、流量压力等;以及能在就地操作盘上启停相关的泵及相关的白动阀门。    

4)系统启停保护:当反渗透系统投入运行时，为了防止高压泵突然启动升压，产生对反渗透系统膜元件的高压冲击破坏反渗透膜，在反渗透装置的高压泵出口至膜组件问设置一个慢开阀门，由可编程序控制器(PLC)控制打开阀门，使膜元件逐渐升压至一定的压力。    

在反渗透系统停止使用时，使用反渗透产水对反渗透膜组件白动冲洗3 ^-5 min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在膜表面沉积结垢而影响膜的性能。

2.7 化学清洗/冲洗系统    

化学清洗系统包括化学清洗水箱、清洗水泵、清洗保安过滤器及附属设备材料，本方案设计超滤、反渗透共用1套化学清洗系统。   

 化学清洗水泵兼做反渗透停机保护用冲洗水泵。当反渗透系统停机或化学清洗过程完毕后，用反渗透产水白动冲洗膜内和管道中的浓水，使膜完全浸泡在淡水中，置换系统内的浓盐水，可防止系统腐蚀和膜的白然渗透造成的损坏，同时还可以防止再次运行时加入的药剂形成亚稳态在膜上沉淀，冲洗还可以带走部分污垢，形成对膜和装置的有效保养。   

 当超滤、反渗透系统长期运行后，不可避免的将发生膜污染，系统产水量将会下降，系统能耗增加，必须进行定期的清洗恢复产水通量，一般超滤膜、反渗透膜清洗周期为3-6个月。    

本工程共设置1套化学清洗系统，包括化学清洗水箱1只，体积5 m3，化学清洗水泵1台，流量100 m3/h，扬程2m，清洗保安过滤器1台，流量100 m3/h。

2.8 费用分析    

1)工程装机功率:本工程装机功率见表So    

工程运行功率约323.8 kW，装机功率约483.0kWh，吨水耗电约3.23 kWh(按运行水泵计)，电费以0.8元/m3计，工程直接运行费用2.59元/m3 0    

2)化学药品消耗:反渗透淡化装置需要使用的主要化学药品有:混凝剂、助凝剂、杀生剂、还原剂、阻垢剂、清洗药剂等，吨水综合化学药品消耗费用为0.420元/m3 0   

 3)设备材料更换费用:运行一段时问后需要更换的设备有:超滤膜、反渗透膜、过滤器滤芯等，其中超滤膜的更换周期按4年计，反渗透膜的更换周期按5年计，保安过滤器滤芯的更换周期按4个月计，吨水设备更换费用为0.764元。    

4)职工工资福利费用:淡化厂定员6人，每人每年工资4万，职工工资费用为0.278元/m3。

综上，本工程电位经营成本为4.052元/m3。

3 结论   

 1)经过对工艺的调研比选，由于MSF, MED需外供热源目_系统能耗较大，因此本工程选择反渗透作为主体脱盐工艺。    

2)预处理工艺选择“白清洗过滤+超滤”双级过滤，能够有效去除去除海水中的细菌、病毒、有机物、悬浮物，满足RO进水SDI小于3的要求。同时以OF作为RO的预处理，降低了RO的污染物冲击负荷，延长了RO的使用寿命。   

 3 ) RO作为脱盐的核心单元，系统设计脱盐率不低于99%，回收率不低于45，此外，设计了转了式能量回收装置对RO浓水能量进行回收利用，降低系统能耗。   

 4)控制系统配置完善的手动、白动程序，可实现无人值守、一键式启停控制。    

采用“白清洗过滤+超滤+反渗透”工艺，系统产水量2 400 t/d，回收率45%，吨水能耗3.23kW，工程直接运行费用2.59元/m3，经营成本为4.052元/m3，设计产水水质满足饮用水水质要求。