姚吉倫，胡海修，吳恬，丁昭霞
(后勤工程學(xué)院水暖教研室，重慶400041)

　　摘　要：針對不同的海水水質(zhì)、使用方式、處理規(guī)模等因素，介紹了6種不同的預(yù)處理工藝流程，并對其進行了綜合比較。
　　關(guān)鍵詞：海水淡化；反滲透；預(yù)處理工藝
　　中圖分類號：TU991.64
　　文獻標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)08-0034-02

　　反滲透海水淡化工藝由于設(shè)備投資省、能量消耗低、建設(shè)周期短等諸多優(yōu)點［1］，近年來發(fā)展迅速，工程應(yīng)用也較多，正日益成為海水淡化的主導(dǎo)技術(shù)。反滲透海水淡化技術(shù)的關(guān)鍵是反滲透膜，雖然膜及組件的生產(chǎn)已相當(dāng)成熟，膜的脫鹽率＞99.3%［2］，但膜的平均使用壽命只有5年，這是造成海水淡化處理成本較高的一個重要原因，而膜污染又是造成膜使用壽命短的主要原因。對海水進行預(yù)處理是減緩膜污染、延長膜的使用時間，保證反滲透系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

1　反滲透進水的水質(zhì)指標(biāo)要求

　　反滲透進水的水質(zhì)指標(biāo)要求，也就是通過預(yù)處理必須達到的目標(biāo)見表1［3］。

表1　反滲透進水的水質(zhì)要求 項目 指標(biāo) 水溫(℃) 20～35 pH值 3～11 濁度(NTU) ＜0.3 色度(倍) 清 污染指數(shù)： FI＜4 余氯(mg/L) ＜0.1 CODMn(mg/L) ＜2 Fe(mg/L) ＜0.1 注：所有指標(biāo)均是針對聚酰胺膜的。

　　通過預(yù)處理是要去除懸浮物、有機物、膠體物質(zhì)、微生物、細菌及某些有害物質(zhì)(如鐵、錳、鈣等)，因水中的懸浮物、膠體物質(zhì)和可溶性有機高分子聚集在膜的表面會使膜受到污染；微生物和細菌會使膜受到侵蝕；微生物和細菌的殘體還會以固體形式析出，使膜性能變壞；水的溫度、pH值、余氯含量、壓力等參數(shù)的劣化會引起膜的水解、氧化；由溶質(zhì)引起的膜結(jié)構(gòu)變化還會導(dǎo)致膜的透水率下降。

2　預(yù)處理工藝

2.1　小型海水淡化裝置
　　小型海水淡化裝置的產(chǎn)水量小、體積小、質(zhì)量輕，通常用于民用船舶、艦艇、海島等地方，作為淡水供給的補充來源，一般不長期連續(xù)使用。由于使用地點遠離大陸，海水水質(zhì)穩(wěn)定，受污染少，水質(zhì)較好，預(yù)處理去除的主要對象是懸浮物、膠體，因此可采用較簡單的預(yù)處理流程：海水→袋式過濾器或砂過濾器→保安過濾器→反滲透單元。其中，袋式過濾器可用無紡布等材料制作，用以去除粒徑較大的懸浮物，使用一定時間后取出，經(jīng)人工清洗即可。砂濾器處理效果更好，適應(yīng)性更強，但運行一定時間后需反沖洗，還要增設(shè)一臺反沖洗水泵。保安過濾器的濾芯可采用5～22 μm的纏繞過濾器或噴熔過濾器，用以去除粒徑較小的懸浮物和膠體，使用一定時間后更換濾芯即可。
2.2　移動式海水淡化裝置的預(yù)處理
　　移動式海水淡化裝置可做成集裝箱式、拖車式或固定于車上成為海水淡化專用車，用于需在沿海移動作業(yè)的單位。另外，其作為淡水供給的補充來源，一般不長期連續(xù)使用。該類裝置受空間和質(zhì)量限制，所用設(shè)備應(yīng)體積小、質(zhì)量輕，所用水源應(yīng)為近海岸的海水。由于靠海岸的海水易受污染，水中既有懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)，還可含有大量有機物、微生物、細菌、藻類等污染物質(zhì)，而且不同地區(qū)、不同季節(jié)的水質(zhì)差別大，為滿足反滲透進水的水質(zhì)要求，必須強化預(yù)處理，采用較復(fù)雜的工藝流程(見圖1)。
　　加混凝劑的目的在于使水中的膠體顆粒脫穩(wěn)并凝聚成絮凝體。由于沉淀器只能去除較大的懸浮粒子，為加強對較小懸浮粒子的去除效果，圖1a設(shè)兩級保安過濾器，圖1b分別設(shè)多介質(zhì)過濾器和保安過濾器。圖1a工藝流程的濾芯使用量較多，操作較為簡單；圖1b的工藝流程適應(yīng)性較強，但多介質(zhì)過濾器質(zhì)量大，需反洗，要設(shè)置反沖洗泵并貯備反沖洗用水量，操作較復(fù)雜。圖1的a、b流程中均設(shè)消毒器，以殺滅細菌、病毒，保證反滲透進水中的細菌不超過規(guī)定的指標(biāo)。消毒可用紫外線、臭氧或氯消毒器等，若采用后兩種消毒方法，需增設(shè)除氣裝置，以去除多余的臭氧或余氯，防止反滲透膜被氧化。

2.3　海水淡化水廠的預(yù)處理
　　海水淡化水廠為沿海城市或島嶼居民提供生活飲用水，規(guī)模較大，所用設(shè)備通常不受空間和質(zhì)量限制，一般長期連續(xù)使用。由于所用源水為近海岸的海水，故水質(zhì)與移動式裝置處理的源水水質(zhì)類似(但受潮汐的影響)，只是取水地點固定，它的工藝流程與移動式裝置類似［4］(見圖2)。
　　圖2a、b流程中加消毒劑的目的在于殺菌滅藻。若采用液氯或NaClO發(fā)生器消毒，則需在海水進入反滲透單元前添加還原劑(如NaHSO3等)進行脫氯，以保證反滲透進水的余氯指標(biāo)，防止膜被氧化。工藝流程中加阻垢劑的目的在于防止海水淡化過程中海水濃縮而產(chǎn)生難溶無機鹽類，并在反滲透膜表面和系統(tǒng)管道上結(jié)垢沉淀。常用的阻垢劑有H₂SO₄、(NaPO₃)6和高分子聚合物。
　　圖2b適用于海水濁度較低的地區(qū)，圖2c適用于海水濁度變化較大、可能出現(xiàn)較高濁度的地區(qū)。圖2a中的沉井，是利用了岸邊砂層的天然過濾作用，故適應(yīng)性強；設(shè)置活性炭過濾器是為吸附和去除有機物以及異臭、異味，但活性炭使用一段時間后需再生，適用于海水中有機物含量較高或有異臭、異味的地區(qū)。

　　以上工藝流程中的保安過濾器，可用超濾、微濾或納濾代替，并可省去部分化學(xué)試劑(如消毒劑)，進一步提高反滲透單元的進水水質(zhì)，使FI＜1，但超濾、微濾和納濾膜的使用壽命均較短，與傳統(tǒng)預(yù)處理工藝方法相比，其經(jīng)濟性如何還需進一步研究。

3　建議

　　在選擇海水淡化的預(yù)處理工藝流程時，主要考慮待處理的海水水質(zhì)，同時考慮使用地點、方式、管理水平以及海水淡化膜的性能等因素，做到既降低成本、簡化操作，又能滿足反滲透進水的水質(zhì)要求。

參考文獻：

　?。?］解利昕，阮國嶺，張耀江.反滲透海水淡化技術(shù)現(xiàn)狀與展望［J］.中國給水排水，2000，16(3)：24-27.
　?。?］林斯清，張維潤.海水淡化的現(xiàn)狀與未來［J］.水處理技術(shù)，2000，26(2)：7-12.
　?。?］聞瑞梅，王在忠.高純水的制備與檢測技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，1997.
　?。?］譚永文，沈炎章，盧光榮，等.嵊山500 t/d反滲透海水淡化示范工程［J］.水處理技術(shù)，2000，26(2)：1-6.

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　　收稿日期：2001-01-08