反渗透海水淡化装置

① 反渗透海水淡化装置的优缺点有哪些

反渗透海水淡化装置的优缺点有哪些
反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97－98％）。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。
反渗透技术通常用于海水、苦咸水的淡水；水的软化处理；废水处理以及食品、医药工业、化学工业的提纯、浓缩、分离等方面。此外，反渗透技术应用于预除盐处理也取得较好的效果，能够使离子交换树脂的负荷减轻松90%以上，树脂的再生剂用量也可减少90%。因此，不仅节约费用，而且还有利于环境保护。反渗透技术还可用于除于水中的微粒、有机物质、胶体物，对减轻离子交换树脂的污染，延长使用寿命都有着良好的作用。
反渗透是目前高纯水制备中应用最广泛的一种脱盐技术，它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物，反渗透（RO）、超过滤（UF）、微孔膜过滤（MF）和电渗析（ED）技术都属于膜分离技术。
近30年来，反渗透、电渗析，超过滤和膜过滤已进入工业应用，发展很快，在半导体、集成电路制造工艺中、食品、医药工业中，通常将反渗透作为高纯水制备中的脱盐，超过滤则多作为制水系统的后处理，膜过滤则用于水处理的预处理和后处理，用于过滤微粒和细菌。
工作原理：
反渗透设备的系统除盐率一般为98-99%.这样的除盐率在大部分情况下是可以满足要求的.在电子工业、超高压锅炉补给水、个别的制药行业对纯水的要求可能更高。此时单级反渗透设备就不能满足要求。
渗透现象在自然界是常见的，比如将一根黄瓜放入盐水中，黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分,在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。
在以上装置达到平衡后,如果在盐水端液面上施加一定压力，此时，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程这一现象被称为反渗透现象。 如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。 反渗透设施生产纯水的关键有两个，一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。简单地说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与透过反渗透膜的水相分离。 在水中众多种杂质中,溶解性盐类是最难清除的.因此,经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果.反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7%。

② 反渗透海水淡化系统工作原理及特点具体有哪些

反渗透海水淡化系统工作原理就是利用反渗透膜分离技术，对透过的物质具有选择性的薄膜成为半透膜。一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜视为理想的半透膜。渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质有关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液流动，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。

反渗透海水淡化处理装置具有如下特点：

1.装置结构紧凑，体积小，安装简单。

2. 海水淡化处理设备操作维修方便，清洗维修免拆卸，易管理。

3.系统对进水温度要求不高，只要在5℃至45℃的任何常温海水都可以进行制淡，而且船用设备一般都配用功率小，主机、副机工作。

海水淡化设备工艺给水预处理是保证反渗透系统能够长期稳定运行的关键，在制定海水预处理方案时应充分考虑到海水中存在大量微生物、细菌和藻类等杂质。微生物的生长不仅会给取水设施带来许多麻烦，而且会直接影响海水淡化设备及海水淡化工程的正常运转。周期性涨潮、退潮，海水中夹带大量泥沙，浊度变化较大，易造成海水预处理系统运转不稳定。海水具有较大腐蚀性，对系统中所采用的设备、阀门、管道件的材质要作一定筛选，耐腐性能要好。

③ 海水淡化一般采用什么方法 都属于什么类型 其优缺点是什么

简单说一下，海水淡化方法主要有热法，膜法和化学方法三大类。
1热法：多级闪蒸版、多效蒸发、权压汽蒸馏和冷冻法；
1.1 多级闪蒸装置受到海水结垢和腐蚀的限制，但是是目前技术最成熟的淡化方法。
1.2 低温多效蒸发利用低品位的热源作为加热蒸汽以及可以用廉价材料，因此其制水的成本低。
1.3 蒸汽压馏只消耗电能，不需要蒸汽热源及冷却水，所以可适用于偏远地区，但装置规模受压缩机容量的限制，因此规模较小。
1.4 冷冻法海水淡化由于冰晶的洗涤和分离较困难，造成装置复杂，运行可靠性不高。

2膜法：反渗透法、电渗析法；
2.1 反渗透装置最大的问题就是膜性能会随时间而降低，但随着技术的发展，这一缺点正在减小。
2.2 电渗析过程所能除去的仅是水中的电解质离子，而很难去除不带荷电的粒子，因而脱盐率不高，能耗也偏大。

3化学方法：水合物法、离子交换法
3.1 水合物法所产淡水水质较差
3.2 离子交换法制水成本较高。

④ 海水淡化能量回收装置的技术途径

通常我国反渗透海水淡化工程的操作压力约在5.0～6.0MPa之间，从膜组器中排放的浓海水压力仍高达4.8～5.8MPa。如果按照通常40%的水回收率计算，浓海水中约有60%的进料压力能量，具有巨大的回收价值和意义。
能量回收装置的作用就是把反渗透系统高压浓海水的压力能量回收再利用,从而降低反渗透海水淡化的制水能耗和制水成本。按照工作原理，能量回收装置主要分为水力涡轮式和功交换式两大类。
在机械能水力涡轮式能量回收装置中，能量的转换过程为“压力能-机械能(轴功)-压力能”，其能量回收效率约40%～70%。功交换式能量回收装置，只需经过“压力能-压力能”一步转化过程，其能量回收效率高达94%以上，已成为国内外研究和推广的重点。
目前，国外功交换式能量回收产品主要有美国ERI公司的PX (Pressure Exchanger)压力交换器、瑞士CALDER AG公司的DWEER（Work Exchange Energy Recovery）功能交换器、挪威阿科凌的Recuperator能量回收塔。国内功交换式能量回收产品主要有杭州水处理技术研究开发中心的差压交换式能量回收装置（ER-CY）和等压交换式能量回收装置（ER-DY）。 应用领域：ER-CY是一款用于中小规模反渗透海水淡化系统的高效能量回收装置。ER-CY通常与反渗透系统高压泵串联使用，与无能量回收装置的反渗透系统相比，对高压泵出口压力要求降低，从而降低反渗透系统制水能耗。
设计原理：ER-CY采用差压缸原理，利用高压浓海水余压能来增压进料海水，其结构特点是：两只差压缸相对放置，活塞杆相对接触，四个止回阀分成两组连接，分别置于差压缸的外面，两只差压缸之间由一个四通功能阀连接，可以自动切换，实现连续运行。
负载流量：ER-CY的单套规格从100L/ d到50m³/d，能量回收效率在95±3%之间，可以多套并联使用。 应用领域：ER-DY是一款用于大中型规模反渗透海水淡化系统的高效能量回收装置。ER-DY通常与反渗透系统高压泵并联使用，利用浓海水余压能直接增压部分进料海水，降低了通过高压泵增压的进料海水的流量，从而减小高压泵的规模和能耗。
设计原理：ER-DY采用等压交换原理，利用高压浓海水直接推动压力交换管中的活塞来增压进料海水，其结构特点是：由两个以上压力交换单元组成，每个压力交换单元包括一只四通电磁换向阀、两只插装阀、两只单向阀和一根压力交换管组成，通过PLC控制电磁换向阀按规律执行动作使高压浓盐水与低压海水在压力交换管中进行直接接触式压力传递。
负载流量：ER-DY的单套规格从500m³/d到5000m³/d，能量回收效率在94±3%之间，可以多套并联使用。

⑤ 海水淡化设备的介绍

预处理
无论是海水淡化，还是苦咸水脱盐，给水预处理是保证反渗透系统长期稳定运行的关键。在制定海水预处理方案时应充分考虑到：海水中存在大量微生物、细菌和藻类。海水中细菌、藻类的繁殖和微生物的生长不仅会给取水设施带来许多麻烦，而且会直接影响海水淡化设备及工艺管道的正常运转。周期性涨潮、退潮，海水中夹带大量泥沙，浊度变化较大，易造成海水预处理系统运转不稳定。海水具有较大腐蚀性，对系统中所采用的设备、阀门、管道件的材质要作一定筛选，耐腐性能要好。

杀菌灭藻
国外海水淡化工程多采用投加液氯、NaClO和CuSO4等化学试剂来杀菌灭藻。考虑到交通等多方面的因素，投加化学试剂杀菌灭藻有一定难度，在本工程设备研制过程中专门采用海水次氯酸钠发生器。海水取水泵后分出一小股带压海水，进入次氯酸钠发生器，在直流电场作用下产生NaClO，靠位差直接注入海滩沉井，以杀灭海水中的细菌、藻类和微生物。
由于海水硬度高 海水直接电解产生N aC lO必须克服发生电极结垢问题。在研制过程中 ，借鉴了电渗析频繁倒极 （EDR ）技术，即每隔 5～ 10m in倒换一次电极极性，有效地解决了次氯酸钠发生器结垢沉淀问题。

混凝过滤
混凝过滤旨在去除海水中胶体、悬浮杂质，降低浊度。在反渗透膜分离工程中通常用污染指数 （FI）来计量，要求进入反渗透设备的给水的FI值<4。由于海水比重较大，pH值较高，且水温季节性变化大，系统选用FeCl3作为混凝剂，其具有不受温度影响，矾花大而结实，沉降速度快等优点。

化学调节
为防止海水淡化过程中因海水浓缩而产生难溶无机盐类，如CaCO3、CaSO4，在反渗透膜表面和系统管道件上结垢沉淀，海水在进入反渗透脱盐系统前要添加防垢剂。
投加H2SO4调节海水pH值分解海水中的HCO-3，以防止CaCO3沉淀，是海水淡化中最常用和最经济的方法。投加 （NaPO3）6（SHMP）是防止CaSO4沉淀的有效方法，但（NaPO3）6在阻垢的同时产生的副产品磷酸盐会助长微生物、细菌和藻类的生长，使用有一定的局限性。而从西方国家进口的专用高分子聚合物阻垢剂价格较高，会直接影响海水淡化工程的运转费用。本工程最终选用H2SO4作为阻垢剂，控制反渗透系统给水的pH值在 6.8～7.0之间，同时控制海水淡化系统水回收率，以防止CaSO4沉淀析出。
考虑到在反渗透海水淡化系统中采用以芳香聚酰胺为膜材料的复合膜元件 其耐氧化性差要求进水中余氯含量在0.1m g/L以下还原剂脱，因此海水在进入膜系统前投加NaHSO3，控制海水进反渗透装置前的氧化还原电位（ORP），使进反渗透装置前的海水氧化还原电位（ORP）在280～320mV.NaHSO3投加量是海水中余氯量的3倍。

除异味
环岛海域的海水受周边环境影响较大，海水化学耗氧量（COD）在 1.7～2.5m g/L，尤其在夏、秋季节有时海水有较大的异臭异味。因此除添加NaClO进行氧化外，增设活性炭过滤器，选用具有较高机械强度的果型颗粒活性炭能有效地吸附有机物和异臭异味，提高反渗透产水水质，同时能减轻对反渗透膜面污染，延长膜使用寿命。

保安过滤
保安过滤采用316L滤器，5µm滤芯，过滤进高压泵前的海水，阻挡海水中直径大于5µm 颗粒杂质，确保高压泵，能量回收装置和反渗透膜元件安全，长期运行。
高压泵和能量回收装置
高压泵和能量回收装置是为反渗透海水淡化提供能量转换和节能的重要设备，按反渗透海水淡化所需的流量和压力选型，我们选用的单级离心泵，具有60m3/h流量，扬程640Psi;能量回收装置为HTC-300型，具有水力透平结构，能利用反渗透排放浓缩海水的压力使反渗透进水压力提升30%，有效地降低能耗。