海水淡化過程中,過濾設(shè)備扮演著至關(guān)重要的角色,它們分布在預(yù)處理、核心脫鹽和后處理等多個階段,目的是去除海水中的雜質(zhì),保護(hù)后續(xù)昂貴的核心設(shè)備(尤其是反滲透膜),并確保最終產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
以下是海水淡化過程中應(yīng)用的主要過濾設(shè)備類型:
1. 預(yù)處理階段 (保護(hù)核心脫鹽設(shè)備):
粗濾/篩網(wǎng)過濾:
目的: 去除大顆粒懸浮物、海藻、貝殼碎片、塑料等。
設(shè)備: 格柵、轉(zhuǎn)鼓式細(xì)格柵、篩網(wǎng)過濾器。
原理: 物理攔截,篩孔尺寸通常在幾十微米到幾毫米。
多介質(zhì)過濾器:
目的: 去除更細(xì)小的懸浮固體、膠體、泥沙、鐵銹等。
設(shè)備: 填充多層不同粒徑和密度濾料(如無煙煤、石英砂、石榴石)的壓力容器。
原理: 深層過濾。水流自上而下通過濾料層,利用濾料的物理截留和吸附作用去除雜質(zhì)。反沖洗可恢復(fù)過濾能力。
活性炭過濾器:
目的: 主要去除溶解性有機(jī)物、余氯(氯會氧化破壞反滲透膜)、異味、色度和部分微量污染物。
設(shè)備: 填充顆?;钚蕴康膲毫θ萜?。
原理: 活性炭巨大的比表面積提供強(qiáng)大的物理吸附能力。反沖洗和蒸汽再生可恢復(fù)活性。
精密過濾/保安過濾:
目的: 作為預(yù)處理到核心脫鹽(尤其是反滲透)前的最后一道屏障,去除可能從上游設(shè)備泄漏或滋生的微小顆粒物(通常>1-5微米),絕對保護(hù)下游昂貴的反滲透膜元件。
設(shè)備: 濾芯式過濾器(袋式過濾器、熔噴式聚丙烯濾芯、纏繞式線繞濾芯)。
原理: 表面過濾或深層過濾(取決于濾芯類型),額定孔徑通常為1-10微米。需要定期更換濾芯。
2. 核心脫鹽階段 (微濾/超濾作為精密預(yù)處理):
微濾/超濾:
目的: 在現(xiàn)代海水淡化廠中,微濾或超濾常被視為核心脫鹽(反滲透)的精密預(yù)處理步驟。它們能高效去除幾乎所有的懸浮固體、膠體、細(xì)菌、大部分病毒和大分子有機(jī)物,顯著降低反滲透膜的污染負(fù)荷,提高反滲透系統(tǒng)的回收率、通量和運(yùn)行穩(wěn)定性。
設(shè)備: 膜組件(中空纖維式、卷式、管式、平板式),通常采用錯流過濾模式。
原理: 壓力驅(qū)動膜分離過程。
微濾: 孔徑范圍約0.1-10微米,主要去除懸浮物和細(xì)菌。
超濾: 孔徑范圍約0.01-0.1微米(或按分子量切割MWCO 1,000-500,000 Da),可去除膠體、大部分病毒、大分子有機(jī)物。產(chǎn)水SDI通常<3,甚至<1,是反滲透極佳的進(jìn)水。
特點(diǎn): 需要定期的反洗和化學(xué)清洗來維持通量。
3. 核心脫鹽階段 (核心過濾/分離設(shè)備):
反滲透:
目的: 海水淡化的核心過程,去除海水中絕大部分的溶解鹽分(通常>99%)、離子、小分子有機(jī)物、微生物等,生產(chǎn)出淡水(產(chǎn)品水)。
設(shè)備: 高壓泵、壓力容器、卷式反滲透膜元件(最常用)、能量回收裝置。
原理: 在高于海水滲透壓的壓力驅(qū)動下,水分子透過選擇性半透膜,而鹽分和其他溶解性物質(zhì)被截留。這是一個高能耗過程,能量回收裝置對降低能耗至關(guān)重要。
特點(diǎn): 對進(jìn)水水質(zhì)要求極高(依賴上游預(yù)處理),需要嚴(yán)格的化學(xué)清洗和膜更換計劃。
電滲析/電去離子:
目的: 主要用于苦咸水淡化或作為反滲透產(chǎn)水的后處理(精除鹽)。在純海水淡化中應(yīng)用相對較少,但可與反滲透結(jié)合用于特定場景。
設(shè)備: 電滲析器(包含離子交換膜、電極板、隔板)。
原理: 在直流電場作用下,利用離子交換膜的選擇透過性,使溶液中的陰陽離子定向遷移,從而實(shí)現(xiàn)溶液的脫鹽或濃縮。電去離子是電滲析和離子交換樹脂的結(jié)合,可連續(xù)深度除鹽。
正滲透:
目的: 一種新興的膜技術(shù),利用滲透壓差而非外加高壓驅(qū)動水分子通過半透膜,理論上能耗較低。但目前主要用于特定領(lǐng)域(如高濃鹽水處理、應(yīng)急水袋),大規(guī)模海水淡化商業(yè)應(yīng)用仍在發(fā)展中。
設(shè)備: 正滲透膜組件、汲取液循環(huán)回收系統(tǒng)。
原理: 利用高濃度汲取液產(chǎn)生的滲透壓差,使海水中的水分子自發(fā)透過半透膜進(jìn)入汲取液側(cè),稀釋后的汲取液再通過其他方法(如低能耗蒸餾或二次RO)分離出水并回收濃縮的汲取液。
4. 后處理階段:
目的: 對核心脫鹽(如反滲透)產(chǎn)水進(jìn)行進(jìn)一步處理,使其達(dá)到飲用水或特定工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)。
設(shè)備(可能包含過濾):
除氣/脫氣塔: 去除水中溶解的CO2等氣體(有時在RO前也有)。
pH調(diào)節(jié): 加入石灰或堿(如NaOH)或CO2,調(diào)節(jié)產(chǎn)水pH值至中性或弱堿性,防止腐蝕管道。
礦化/穩(wěn)定化: 通過添加礦物質(zhì)(如碳酸鈣)或通過石灰石接觸器,增加水的硬度和堿度,改善口感和化學(xué)穩(wěn)定性。
消毒: 使用紫外線(UV)殺菌器或添加少量氯/氯胺,殺滅水中可能存在的微生物,保證生物安全性。UV本身是一種物理過濾/滅活過程。
精濾/終端過濾: 使用更精細(xì)的濾芯(如0.22微米絕對濾芯)作為進(jìn)入供水管網(wǎng)前的最后保障。
總結(jié)與關(guān)鍵點(diǎn):
層級遞進(jìn): 過濾設(shè)備在海水淡化中形成多級屏障,從粗到精,逐級去除雜質(zhì)。
預(yù)處理是核心: 有效的預(yù)處理(包括各種過濾)對于保護(hù)昂貴且易受污染的反滲透膜至關(guān)重要,直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的運(yùn)行成本、穩(wěn)定性和壽命。
反滲透是主流: 反滲透是目前大規(guī)模海水淡化絕對主導(dǎo)的核心脫鹽技術(shù),其前端的精密預(yù)處理(如MF/UF)已成為現(xiàn)代海水淡化廠的標(biāo)準(zhǔn)配置。
設(shè)備選型: 具體選用哪些過濾設(shè)備及其組合方式,取決于源海水水質(zhì)(濁度、SDI、有機(jī)物、溫度、生物活性等)、目標(biāo)產(chǎn)水水質(zhì)、處理規(guī)模、投資和運(yùn)行成本等多種因素。
運(yùn)行維護(hù): 所有過濾設(shè)備都需要定期的反沖洗、化學(xué)清洗或?yàn)V料/濾芯更換,以維持其性能。
海水淡化是一個高度工程化的過程,上海奕卿過濾設(shè)備作為其中的“衛(wèi)士”和“凈化器”,貫穿始終,確保最終能生產(chǎn)出安全可靠的高品質(zhì)淡水。
相關(guān)資料:
核電廠海水淡化設(shè)備設(shè)施海水腐蝕問題及處理;
技術(shù)支持:
設(shè)備咨詢前請完善我司工況調(diào)查表,以便我司工程師提供更完善的過濾方案!
常用過濾設(shè)備-流體化學(xué)適應(yīng)性表;
規(guī)范過濾機(jī)濾布的更換、使用和維護(hù);