反渗透海水淡化装置技术方案

1、          概述
由于经济发展、人口增长、环境污染等因素，地球淡水资源日益枯竭获取饮用水源的途径日益减少。我国是一个贫水国家，水资源人均年拥有量是世界平均水平的1/4，全国有300多个城市缺水，其中110多个严重缺水，沿海地区几乎所有城市都面临淡水资源短缺问题。淡水资源短缺已成为阻碍经济发展的重要因素。而海洋这个蕴藏着无穷能量的宝库中，水水资源是最直接、最丰富的。水是生命之源，没有淡水人类将无法生存。因此，利用先进的海水淡化技术及装备向大海要淡水，实现海水淡化在许多情况下已成为解决淡水资源紧缺的最佳办法。
对于海岛来说，居民日常生活所需淡水是依靠淡水舱携带送，这就大大限制了淡水的用量，每位居民日常生活所需淡水是限量供应，给海岛居民生活带来很多不方便，并且直接限制了海岛居民的生活能力及地方经济的发展，也即限制了海岛居民的正常生活。因此在岛上上利用海水淡化技术及装备直接将海水制成直接饮用的淡水有着非常重要、非常特殊的意义。这样可直接改善海岛居民生活条件，大大提高海岛经济发展能力、自持力和和周转力。
八五期间，第一台反渗透海水淡化首次服役于我国海岛，舰用反渗透海水淡化技术、装备已相对成熟，华德公司对海岛技术反渗透海水淡化装置进行了一系列的开发，改进，现在又开发出了，与海用设备同样水质的民用机型。反渗透海水淡化装置由于其操作简单、运行性能连续稳定、易维护保养等优势成为了海水淡化主流装备，取代蒸发式造水机以成为必然趋势。民用反渗透海水淡化装置的应用与推广也作了一些尝试，但较多以国外为主，国外生产的装备价格太高，不符合中国国内消费要求，华德公司针对国内市场的需求，开发出了小型家用型，船用型，以及海岛型，产水量在500L/d-100t/d 的各种机型。
本方案即针对海岛环境条件，环境状态，针对目前舰用反渗透海水淡化装置的应用技术状态、工艺方案，设计制造性能等方面进行论证，为下一步实施舰用，船用，岛用，家用，反渗透海水淡化装置的生产制造、试验作出可行分析。
2、海岛反渗透海水淡化装置技术方案
2.1 设计指导思想
海水淡化的直接目的是将海水转化为可以饮用的淡水。海水经预处理达到海水反渗透膜的进水要求，通过加压后进入反渗透膜，透过水既为淡水。再配以相应的维护清洗、控制装置，形成完整的造水系统。本方案以海岛用的的反渗透海水装置目前技术状态为基础，结合水面舰船装备的反渗透海水装置的使用状态和环境状态，吸取国外同类产品的先进经验进行设计，摒弃原有设备的不合理及不适用之处，以达到工艺更合理，操作方便直观，装置可靠性、安全性能进一步提高、装置更具备先进性操作简单化的要求，全面满足海岛居民生活用水要求。
2.1.1 装置设计功能流程框图
    见CAD附件图。
2.1.2 工艺性能
反渗透海水淡化装置由增压泵、预处理、反渗透部分三部分组成。
增压泵的作用是根据后级的需求将海水从海里或海水水池中抽出，其工作压力为0.2Mpa，流量根据海水淡化设备的日产淡水量决定。
预处理部分
预处理部分
预处理部分的目的是将海水处理成为达到反渗透膜进水要求的水。预处理工艺的设计是基于RO膜的进水水质条件，采用了“多介质过滤器+超滤+特种过滤”结合的多级过滤型式，能确保在较浑浊、有轻度污染水源条件下：使反渗透膜进水浊度达到 < 1 NTU、污染指数FI＜5以下。
多级过滤的设置提高了预处理过滤效果，保证RO膜的进水水质。从另一角度说，也保证装置始终在安全、合理的条件下运行，保证反渗透膜工作性能，提高了装置运行可靠性。另外，加强的预处理能力设计，使得装置对原水的适应性大大提高，原水浑浊度可以提高到10NTU，短期运行可以达到50 NTU，这是国外设备不可能满足的运行条件。
反渗透部分
反渗透部分由高压泵、反渗透膜、反渗透膜容器、清洗系统等组成。用反渗透原理制造淡水需在高压下进行，工作压力一般在4.0—6.5Mpa范围内，预处理的海水经高压泵增压后进入反渗透膜，透过反渗透膜的即为淡水，浓缩后的海水排入大海。
淡水经盐量计检测如达到标准，即可向系统外供应淡水，如达不到标准，系统立即报警，同时启动边路排放管路进行排放。
由于反渗透过程是一种浓缩的过程，因此反渗透膜表面的污染是不可避免的。当反渗透设备的性能下降（具体表现为产水量下降，产水含盐量上升，膜压差上升）时，即需对反渗透膜进行化学清洗。系统设计了循环清洗配置。在化学清洗箱内配制一定浓度的化学药品，切换相应的阀门，启动高压泵，即可对反渗透膜进行循环化学清洗。
2.1.3电气控制
    通过仪器仪表实现整个系统工艺参数指示、报警。并对系统实现自动保护、监控。
装置运行包括以下控制内容：
（1）   控制高压泵、增压泵的起动、停止；
（2）   高压泵的软启动控制。由于高压泵瞬时启动产生的高压力冲击将对
反渗透膜结构产生影响，使反渗透膜产生望远镜现象的发生，频繁启动长期冲击的结果是反渗透膜能力下降，大大降低了装置的使用安全可靠性。因此装置改进设计高压泵启动采用软启停。平缓启动，逐步增加压力，使系统工作连续稳定。并可一定程度达到降低工作噪音的效果。
（3）   高压泵进水不足保护。在高压泵进口处装有一只压力控制器，当供
水不足时，高压泵进口压力低于设定值时，装置将停机保护并发出报警。
（4）   反渗透膜进水超压保护。在反渗透膜进水口装有一只压力控制器，
当反渗透膜进水压力超过设定值时，装置停机保护并发出报警。
（5）   反渗透产水超压保护。在反渗透膜产水管路上装有一只压力控制器，
当产水管路不畅通时引起产水压力超过设定值事，装置将停机并发出报警。
（6）   排放出口超压保护。在排放泵出口装有一只压力控制器，当由于排
放管路堵塞引起出口压力超过设定值时，装置停机保护并发出报警。
（7）   产水盐量显示控制。在反渗透膜产水管路上装有一只盐量计，它能
显示反渗透膜产水的含盐量，当产水含盐量超过设定值范围，产水不进入淡水箱，而进入排放管路。
（8）   产水流量显示控制。在反渗透膜产水管路上装有一台盐量计，它与
反渗透浓水调节阀形成闭环，通过自动调节浓水调节阀开度来恒定装置产水量，可以达到无人值守的要求。

2.1.4 性能指标
进水为海水，海水含盐量：≤35000mg/L（能满足绝大部分海域的正常使用）。
进水温度：5～40℃
产水量：50.0m3/d
脱盐率：≥98.%
淡水含盐量：≤700mg/l
回收率：≥30%
出水压力：0.15Mpa。
空气噪声：≤80dB（A）
装机功率：22kw
外形尺寸：3350×1650×1900mm(长×宽×高)（含隔震器）
装置净重：～1680kg
装置湿重：～2960kg
维修空间:正面700mm,左右侧面500mm,后面400mm.
              电控箱颜色为HJB37A-2000《舰艇色彩标准》中A2色卡(相当
                 于GB/T3181-95 BG01中绿灰色) 也可按客户要求指定颜色。
2.1.5 接口
      b.海水进水接口：公称直径Dg65法兰（按GB标准成对配）。
    c.产水出水接口：公称直径Dg32法兰（按GB标准成对配）。
    d.浓水排放接口：公称直径Dg45法兰（按GB标准成对配）。
e.电源接口：三相交流380V，50Hz，总功率22Kw+7.5Kw。
f.设备上的电机、控制箱等电气设备对基座应有良好的接地装置。
g.设备厂应重视近年来强调的“防三漏”要求，在设备出厂
  前应杜绝三漏现象。
2.1.6 主要功能   
a.   将含盐量小于35000mg/L的海水转化为淡水。
b.  反渗透膜进水超压保护。当反渗透膜进水压力超过了6.8Mpa时，设备自动停车并发出报警。
c.   反渗透膜产水超压保护。当反渗透膜产水压力超过了1.6Mpa时，设备自动停车并发出报警
d.  高压泵进水压力不足时欠压保护。当预处理供水不足引起高压泵进水压力低于0.1Mpa时，设备自动停车并发出报警。
e.   产水含盐量超过了1000mg/l时，盐量计发出信号使不合格水排放。


2.1.7 设备组成