姚吉倫，胡海修，吳恬，丁昭霞
(后勤工程學院水暖教研室，重慶400041)

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

　　反滲透海水淡化工藝由于設備投資省、能量消耗低、建設周期短等諸多優點［1］，近年來發展迅速，工程應用也較多，正日益成為海水淡化的主導技術。反滲透海水淡化技術的關鍵是反滲透膜，雖然膜及組件的生產已相當成熟，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。對海水進行預處理是減緩膜污染、延長膜的使用時間，保證反滲透系統長期穩定運行的關鍵。

1　反滲透進水的水質指標要求

　　反滲透進水的水質指標要求，也就是通過預處理必須達到的目標見表1［3］。

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

　　通過預處理是要去除懸浮物、有機物、膠體物質、微生物、細菌及某些有害物質(如鐵、錳、鈣等)，因水中的懸浮物、膠體物質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、壓力等參數的劣化會引起膜的水解、氧化；由溶質引起的膜結構變化還會導致膜的透水率下降。

2　預處理工藝

2.1　小型海水淡化裝置
　　小型海水淡化裝置的產水量小、體積小、質量輕，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，一般不長期連續使用。由于使用地點遠離大陸，海水水質穩定，受污染少，水質較好，預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，經人工清洗即可。砂濾器處理效果更好，適應性更強，但運行一定時間后需反沖洗，還要增設一臺反沖洗水泵。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的單位。另外，其作為淡水供給的補充來源，一般不長期連續使用。該類裝置受空間和質量限制，所用設備應體積小、質量輕，所用水源應為近海岸的海水。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，還可含有大量有機物、微生物、細菌、藻類等污染物質，而且不同地區、不同季節的水質差別大，為滿足反滲透進水的水質要求，必須強化預處理，采用較復雜的工藝流程(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設兩級保安過濾器，圖1b分別設多介質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的工藝流程適應性較強，但多介質過濾器質量大，需反洗，要設置反沖洗泵并貯備反沖洗用水量，操作較復雜。圖1的a、b流程中均設消毒器，以殺滅細菌、病毒，保證反滲透進水中的細菌不超過規定的指標。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，規模較大，所用設備通常不受空間和質量限制，一般長期連續使用。由于所用源水為近海岸的海水，故水質與移動式裝置處理的源水水質類似(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，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生難溶無機鹽類，并在反滲透膜表面和系統管道上結垢沉淀。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，圖2c適用于海水濁度變化較大、可能出現較高濁度的地區。圖2a中的沉井，是利用了岸邊砂層的天然過濾作用，故適應性強；設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。

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

3　建議

　　在選擇海水淡化的預處理工藝流程時，主要考慮待處理的海水水質，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要求。

參考文獻：

　　［1］解利昕，阮國嶺，張耀江.反滲透海水淡化技術現狀與展望［J］.中國給水排水，2000，16(3)：24-27.
　　［2］林斯清，張維潤.海水淡化的現狀與未來［J］.水處理技術，2000，26(2)：7-12.
　　［3］聞瑞梅，王在忠.高純水的制備與檢測技術［M］.北京：科學出版社，1997.
　　［4］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，2000，26(2)：1-6.

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　　收稿日期：2001-01-08