深度解析丨揭秘河北沧州10万吨海水淡化案例

【中国环保在线 应用方案】2018“工业园区海水淡化技术现场交流会”于2018年11月29日在河北沧州阿尔卡迪亚国际酒店隆重举行。期间，北京赛诺水务科技有限公司梁丹副总工程师带来了题为《沧州十万吨海水淡化案例介绍》的分享，大到系统工艺流程，小到反渗透膜型号，纵深剖析。中国环保在线进行了全程学术直播，现整理梁丹女士现场发言稿，如下：
主持人：我们今天上午后一个报告是来自北京赛诺水务科技有限公司梁丹副总工程师，她的报告题目是《沧州十万吨海水淡化案例介绍》，大家欢迎！
梁丹：大家好！非常荣幸在这里给大家带来《沧州渤海新区十万吨海水淡化》的案例分享，我是来自赛诺水务的梁丹。在介绍渤海新区海水淡化之前，我先介绍一下渤海新区。
渤海新区就在我们开会的沧州市，是在2011年被设立为“经济技术开发区”。渤海新区包括黄骅市、中捷产业园区、南大港产业园区、港城区和临港经济开发区，渤海新区的水资源严重短缺，区内浅层地下水60%都是微咸水或者咸水，远程调水量每年是2600万m³左右。为了维持用水量，每年需要采集的地下水是5000万m³，这导致地下水严重超采，已经形成了地下水大漏斗，中心大埋深达到了100米以上，且每年以2-3米的速度下降。
我们都知道，渤海新区是毗邻渤海，海水资源非常丰富，向海洋要淡水就成了渤海新区经济发展的战略性选择。我们渤海新区海水淡化项目建设地点是在港城区，港城区是在1992年被批准设立的省级技术经济开发区，在开发区内已经形成了强大的产业群，包括港口、物流、钢铁、装备制造(等多产业)。这5000吨(一期)海水淡化的成品水就用于工业园区的工业用水。
我们采用的工艺就是传统的膜法工艺——“混凝沉淀＋超滤（UF）＋海水反渗透（SWRO）＋二级反渗透（BWRO）”，整个工艺设计的规模(一期)进水量是13.35万吨/天。海水的来源是由整个工业园区海水管网输送到海淡厂区附近，产水的规模是海水淡化5000吨，浓盐水外排量是6.79万吨，浓盐水都供给了周边盐场。
海水淡化进水水质，海水水温波动范围比较大，从0°到28°，TDS范围是28000到33000㎎/升，悬浮物小于350㎎/升，氯化物是19000㎎/升，总硬度是6000㎎/升，这是由业主从2012年到2014年的2年里，海水的监测运行情况提供的(数据)。系统要求我们的出水水质，在正常工作情况下，TDS小于10㎎/升，大不能超过15㎎/升，这个是属于相当严格的。海水反渗透的回收率要求是45%，二级反渗透系统的回收率要大于85%。
这是系统工艺流程框图，为了提高系统回收率，二级反渗透的采水回到超滤的采水池，超滤的反洗水还有化学清洗的水都经过冲洗之后，跟海水反渗透的浓盐水混合排到盐场。其中，混凝沉淀的排泥水，目前排泥设施已经预留，也统一排到盐场。整个系统的混凝沉淀池设4座，单池处理能力是1500m³，混凝沉淀池的来水是有压的，余压进入混合器，混合器出水在上部进入翻腾式星型絮凝池，絮凝池出水进入沉淀池，沉淀池内部设V型沉淀设备，沉淀池出水是通过集水槽收集之后，重力流流到混凝沉淀产水池，采用的排泥方式是重力斗式排泥，混凝沉淀池要求出水浊度小于10NTU。
整个混凝沉淀池设4列混凝混合设备，混合设备投加的药剂采用的是三氯化铁和PAM，在絮凝池内设星型絮凝设备，絮凝池水力分级为3个等级，整个设计的时间是17.5分钟。混凝沉淀池中的V型沉淀设备安装角度60°，设计的表面负荷是7.56m³/㎡·h。单组沉淀池内设18根长5.3米宽0.2米的集水槽。超滤装置设置12套，单套出力508m³/h，采用的超滤膜元件是赛诺P80，外压是中空纤维超滤膜，单支膜的有效过滤面积是80㎡，设计的回收率是大于90%，要求产水浊度小于0.2NTU，SDI值小于3。
整个超滤系统设置超滤供水泵4用1备，自清洗过滤器6台，为了保证超滤净水的恒定性，超滤供水泵采用变频设置。超滤系统的反洗是运行30分钟，先气洗30秒，然后气水反洗60秒，然后正冲。因为超滤系统设置的套数比较多，为了保证超滤系统的正常运行，超滤的反洗泵和反洗过滤器都是按两套设置的。超滤的EMF是1到4天，超滤的化学清洗分为维护性化学清洗，就是EMF和CIP。EMF就是1到4天，CIP是根据跨膜压差设置30天到60天不等。
海水反渗透膜设置5套，单套产水量是490m³/h，回收率是45%，设计通量是13.38LMH，海水反渗透采用高通量、高采水率、低压力的SWC6系列(膜)。这是整个SWRO工艺流程图，超滤产水池的来源分为两股，一股是由反渗透增压泵经过保安过滤器之后进入高压泵，进入SWRO装置，另外一股是能量回收系统的增压泵，能量回收系统的保安过滤器，然后进入能量回收装置，能量回收装置出水经过补偿能量回收装置的压力水增压之后跟高压泵的水混合共同进入SWRO装置。其中，SWRO装置和能量回收装置都设置5台提升泵。
SWRO保安过滤器和能量回收保安过滤器也同时设置5套，这个系统设计特点是温度变化比较大，从0°到28°。为了满足系统的运行，高压泵和能量回收的增压泵都是采用 变频设置。能量回收装置采用了PC-Q300，每套设置10个，二级反渗透也设置了5套，在一级反渗透的产水设两个水箱，接入高压泵，进入二级反渗透(装置)。系统设置是一级两段，36：:1的是6芯，采用的产品是ESPA系列产品。
反渗透清洗和冲洗系统，反渗透的SWRO和BWRO的清洗系统设置1套，其中清洗水箱和保安过滤器是共用，清洗的水泵是分别设置的，保安过滤器设置是按海水反渗透流量需求比较大的来设置的。同时，为了减少运行维护的工作量，设置了CIP加药溶解设施，设置溶解箱和加药泵，可以为CIP水箱配药。
加药系统，还原剂和阻垢剂系统分别在SWRO的提升泵和ERD的提升泵入口，设置还原剂和阻垢剂的投加。在二级反渗透的前面设置氢氧化钠的投加，为了调整二级反渗透的净水、PH值调到7到8。产水外送系统设置产品水池和产水外送泵，产水外送泵实现1大1小配置，可以满足用户的不同要求，实现灵活配置。
这个项目从工艺流程来说可能感觉不出来，也是比较常规的膜法工艺流程。但是，这个项目对在沿海工业园区推广海水淡化还是有一定的示范作用的；而且，采用“SWRO+BWRO”工艺产水要求的TDS是小于15㎎/升，这(意味着)可以为工业园区的用户提供工业水，其出水几乎可以达到工业用原水标准，可以提高工业用户的循环水浓缩倍率，降低厂区工业新水用量；再者，在这个项目上，预处理工艺采用了国产超滤膜，降低了工程造价并且为国产超滤膜在海水淡化项目上的应用作出了一定示范；该项目结合渤海湾海水水质温度变化大的特点，使系统配置达到工艺系统性能和节能降耗双重效益。
谢谢大家！
注：本文根据北京赛诺水务科技有限公司梁丹副总工程师在2018工业园区海水淡化技术现场题为《沧州十万吨海水淡化案例介绍》的演讲整理而成。