大唐王滩电厂海水淡化系统两年运行经验 - 图文

2008亚洲海水淡化与水再利用会议AsianConferenceonDesalination&WaterReuse2008

套Amiad过滤精度为150μm的自清洗过滤器，这种自清洗过滤器具有结构紧凑，操作控制简便等优点，替代传统的压力式过滤器、重力过滤器。通常控制在30分钟自动反洗一次，或压差达到0.05Mpa自动反洗，并可根据进水水质的变化进行调节。

项目自清洗过滤器

表2王滩电厂自清洗过滤器配置3.2超滤(UF)系统

对于王滩电厂海水淡化项目，在系统设计阶段，国内尚没有任何海水淡化反渗透系统采用超滤作为预处理，因此王滩电厂和工程公司从2005年2月至2005年5月进行了为期3个月中试，试验结果表明自清洗过滤器+超滤作为海水淡化反渗透系统的预处理是可行的。此预处理中采用了DOW压力式中空纤维超滤膜元件SFP2660，其材质为聚偏氟乙烯（PVDF），过滤精度为0.03μm。在两年运行过程中，超滤系统产水的SDI值基本保持在3以下，为后续反渗透系统提供了有效的保护。超滤膜投运以来总共进行了两次在线化学清洗(CIP)，平均一年一次。通过两年运行分析，超滤与传统的预处理相比较具有以下优势：

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占地面积小，现场布局整洁，运行维护方便。自动化程度高，控制调节方便。

产水SDI值不随进水浊度的变化而波动，抗冲击能力强。节省化学品消耗，运行成本低。有机物去除率高

UF系统7X12095

DOWSFP26606060

总产水量（m3/h）1200

单套产水量（m3/h）

400

套数3

产品型号Amiad150um

项目

产水量(m3/h)

设计系统回收率(%)膜元件型号

压力容器数量/膜架设计渗透通量(LMH)

表3王滩电厂超滤系统配置3.3化学加药装置:

1)絮凝剂投加

在王滩电厂海水淡化项目中，调试初期采用3ppm聚合氯化铝(PAC)。在系统调试过程中，发现后续的超滤系统跨膜压差增加较快，产水量衰减较快，怀疑是聚合氯化铝(PAC)导致超滤膜污染，因此将聚合氯化铝(PAC)投加系统关闭，发现后续超滤系统运行随即正常，反洗频率大幅降低，因此将絮凝剂加药系统搁置，在随后两年多的运行过程中，后续反渗透系统运行正常，平均每年对反渗透系统进行一次在线化学清洗(CIP)。

2)海水电解杀菌灭藻

王滩电厂采用了海水电解制氯技术，其原理是利用天然海水中含有的氯化钠，用特制的电极电解海水产生有效氯，有效氯可以杀死海水中微生物，从而达到防止管道及海水淡化预处理系统中滋生微生物的目的。在实际运营中，电解制氯投加量控制在1ppm左右.

3)还原剂脱氯

现在反渗透系统中采用的膜元件皆为芳香聚酰胺复合膜材料，考虑到其耐氧化性差，水中的余氯将造成此类膜元件不可恢复性的化学损坏，因此需要严格控制反渗透系统进水中余氯含量：进水中余氯含量最好控

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制在0.01mg/L以下。通常海水在进入SWRO系统前投加NaHSO3作为还原剂以脱除水中余氯，为了准确的监控SWRO进水中余氯含量，王滩电厂既安装在线余氯表，也可以安装氧化还原电位(ORP)计作为辅助参考装置，因为ORP并不能反映水中真实地余氯含量，其受到pH的影响，如图7所示。通常控制SWRO进水的氧化还原电位(ORP)在280～320mV，此时海水中的余氯含量接近0.001ppm。在实际运行中，王滩电厂控制进水余氯含量在0.001ppm左右，ORP保持小于250mV，NaHSO3投加量为3ppm。

图7在不同PH条件下，余氯和ORP之间的关系

4)阻垢剂投加

海水在浓缩的过程中一些难溶无机盐类如CaCO3、MgSO4、CaSO4、CaF2和BaSO4等将饱和释出，在反渗透膜表面和系统管道件上结垢沉淀，因此海水在进入反渗透系统前要添加硫酸或阻垢剂，以防止结垢。现在大型反渗透海水淡化系统为了尽量提高其经济性，回收率通常维持在40-50%，当系统回收率<45%时候，由于与阻垢剂相比，硫酸的成本相对较低，因此可优先使用硫酸来控制结垢。但在系统回收率>45%的情况下，通过只投加硫酸来控制结垢的方法可能失效，因为PH的改变仅能改变CaCO3的结垢趋势，而无法影响到MgSO4、CaSO4、CaF2和BaSO4等难溶盐的释出或溶解，此时就需要投加阻垢剂来控制系统结垢，王滩电厂只采用了投加阻垢剂的方式。阻垢剂为欧美化学公司的CP101，投加量为1ppm。3.4保安过滤器

王滩电厂海水淡化系统的保安过滤器安装5μmPP熔喷滤芯，以过滤进高压泵前的海水，截流海水中直径大于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运行。3.5高压泵/能量回收器(ERD)

高压泵和能量回收器是为反渗透海水淡化系统(SWRO)提供能量转换和节能的关键设备，对降低系统制水成本至关重要。根据SWRO所需的流量和压力的要求，王滩电厂选用Sulzer公司专为海水淡化工程研制的多级离心泵HPP501-100。在SWRO系统中，高压泵的电耗是影响制水成本的主要因素之一，通常SWRO的操作压力为5.5～8.0MPa，而从SWRO中排放出的浓盐水的余压也高达5.0～6.0MPa，按照45％的回收率计算，浓盐水中约有55％的浓水压力能量有着巨大的回收潜力。王滩电厂采用了美国PEI（PumpEngineeringInc）公司的HTCAT1800水力透平能量回收器，其应用方式为：前置电动高压泵与水力透平能量回收器两级串联完成原海水提升加压，设备安装如图8所示。

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图8王滩电厂能量回收装置示意图

水力透平能量回收器的效率在运行过程中主要受到SWRO系统进水量的影响，因此会出现能量回收效率随着SWRO系统进水量变化而出现波动的情况，而SWRO系统进水量又受到水温的影响。根据王滩电厂两年的运行经验，HTCAT1800水力透平能量回收器回收效率基本上保持在70-75%。3.6反渗透系统

大唐王滩电厂建设海水淡化系统的主要目的是满足对工业用水和锅炉补给水需求。其采用了两级反渗透系统设计：一级海水淡化反渗透(SWRO)系统和二级反渗透(BWRO)，系统配置如表4。王滩电厂选用了美国陶化学公司的FIlMTEC卷式膜元件：SW30HRLE-400i和BW30-400。两级反渗透装置皆采用7支装的压力容器，并配置启动和关机时淡水低压自动冲洗置换，不合格产水自动切换排放。大唐王滩电厂的海水淡化系统也创出多个中国第一：

???

国内第一个投运的双膜法(UF+SWRO)海水淡化系统；

国内流程最短的海水淡化预处理系统(自清洗过滤器+UF+SWRO)；国内第一个投运的SW30HRLE-400i的系统。

海水淡化反渗透(SWRO)

2X15045

SW30HRLE-400i

367

二级反渗透(BWRO)

2x10585BW30-40015(10:5)

7

项目

设计产水量(m3/h)设计系统回收率(%)膜元件型号

压力容器数量/膜元件排列膜元件/压力容器

表4王滩电厂SWRO和BWRO系统配置

王滩电厂采用SWRO膜元件和BWRO膜元件规格表：

有小面积最大操作压力

产品型号

ft2(m2)Psi(bar)

SW30HRLE-400iBW30-400

400(41)400417)

1,200(83)600(41)

标准产水量

gpd(m3/d)7,500(28)10,500(40)

最小脱盐率

?.60N/A

稳定脱盐率

?.7599.5

iLEC端面自锁连接技术的优势

SW30HRLE-400i膜元件所采用的iLEC端面自锁连接技术为陶氏化学公司的专利技术，与传统的中心管连接技术相比，iLEC端面自锁连接技术具有以下优势：

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消除了‘O’型密封圈泄漏问题，提高了产水的品质。iLEC端面自锁连接技术采用了轴向旋转密封代替了传统的中心管的滑动密封，消除了膜元件之间的多个滑动密封圈，将每个连接处的密封面减少到仅一个轴向受压的O型密封圈，消除了安装和日常运行、维护过程中,由于挤压和滑动而导致‘O’型圈损坏的可能。图9为传统连接与iLEC端面自锁连接技术对照图。

传统连接

浓滑动密封滑动密封iLEC端面自锁连接技水传统连接产水iLEC连接固定密封浓水图9传统连接与iLEC端面自锁连接技术对照图。

?

降低了产水的背压，节省能源。对于传统的中心管连接方式，由于连接两支膜元件的连接件有造成膜元件产水中心管通道直径减小的缺点，而iLEC端面自锁连接技术的截面通量不受影响，降低了产水背压(产水阻力)，由此降低了系统的耗能，图10对比了iLEC端面自锁连接技术和传统的中心管连接方式对产水背压的影响。

图10iLEC端面自锁连接技术对产水背压的影响一级海水反渗透(SWRO)系统两年运行状况

经过两年多的连续运行，王滩电厂SWRO系统标准化脱盐率仍然维持在99.4%以上，如图11所示。SWRO系统的运行压力在50-60kg/cm2，平均在55kg/cm2，如图12所示。从投运两年以来，总共进行了两次在线清洗(CIP)，平均一年一次，化学清洗后，产水量和压差都恢复较好，如图13、14所示，标准化的系统产水量在150-200m3/h；平均压差大约为1.7bar，在系统进行化学清洗前，其压差最高达到2.5-3.0bar，化学清洗后的系统压差恢复到1.0-1.5bar，陶氏公司的ROSA(ReverseOsmosisSystemAnalysis)软件预测的压差为1.6-1.9bar(取决于进水流量和温度)，总体来讲，清洗后压差要低于ROSA软件的预测值。反渗透系统低化学清洗频率也表明作为反渗透的预处理系统超滤比常规预处理更具有发展前景和优势。

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