反滲透處理工藝在海水淡化領域應用及展望

反滲透法海水淡化與蒸餾法對比，膜法海水淡化只能利用電能，蒸餾法海水淡化利用熱能和電能。所以反滲透淡化適合有電源的場合，蒸餾法適合有熱源或電源的各種場合。但是隨著反滲透膜性能的提高和能量回收裝置的問世，其噸水耗電量逐漸降低。反滲透海水淡化經一次脫鹽，能生產相當於自來水水質的淡化水。雖然蒸餾法海水淡化水質較高，但反滲透技術仍具有較強的自身優勢，如應用範圍廣，規模可大可小，建設周期短，不但可在陸地上建設，還適於在車輛、艦船、海上石油鑽台、島嶼、野外等處使用。

反滲透系統需要較好的預處理，才能保證出水水質。在海水淡化領域中，預處理是保證反滲透系統長期穩定運行的關鍵。由於海水中的硬度、總固體溶解物和其他雜質的含量均較高，在運行過程中，反滲透系統對於濁度、pH值、溫度、硬度和化學物質等因素較為敏感，所以對進水的要求相對較高，如果進水水質差，產水率就非常低。因此，海水在進入反滲透膜裝置之前必須進行預處理。以下是海水淡化的常用的工藝簡述。

海水殺菌滅藻

由於海水中存在大量微生物、細菌和藻類。海水中細菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會給取水設施帶來許多麻煩，而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉，所以海水淡化工程多採用投加液氯、次氯酸鈉和硫酸銅等化學劑來殺菌滅藻。

混凝過濾

因為海水具有周期性漲潮、退潮，水中常夾帶大量泥沙，濁度變化較大，易造成海水預處理系統運轉不穩定，故在預處理中要加入混凝過濾，目的在於去除海水中的膠體、懸浮雜質，降低濁度。在反滲透膜分離工程中通常用污染指數(SDI)來計量，要求進入反滲透設備的給水的SDI＜4。由於海水比重較大，pH值較高，且水溫季節性變化大，預處理系統常選用三氯化鐵作為混凝劑，其具有不受溫度影響，礬花大而結實，沉降速度快等優點。

過濾器過濾

為了使反滲透的進水水質得到進一步提高，降低進水的濁度，通常在混凝過濾之後加上一個砂濾過濾器，使得水中的微小懸浮物和顆粒物得到進一步的去除，確保了水質的進一步提高。

阻垢劑和還原劑

海水的組成非常複雜，硬度和鹼度都非常高，為了使得反滲透系統能夠更好的運行，保持系統始終在沒有結垢的情況下運行，需要根據具體的水質投加相對應的阻垢劑。另外，因為反滲透預處理中投加了氧化劑殺菌，故在反滲透進水時需要投加還原劑來還原，使得反滲透系統的進水余氯小於0.1ppm(或ORP<200mV)，滿足反滲透系統對進水氧化物質含量的要求。

保安過濾器

因為海水的含鹽量非常多，故保安過濾器的材質要採用316L濾器，濾芯孔徑通常選5μm，過濾進高壓泵前的海水，阻擋海水中直徑大於5μm顆粒雜質，確保高壓泵，能量回收裝置和反滲透膜元件安全、長期穩定的運行。

高壓泵和能量回收裝置

高壓泵和能量回收裝置是為反滲透海水淡化提供能量轉換和節能的重要設備，按反滲透海水淡化所需的流量和壓力選型，能量回收裝置具有水力透平結構，能利用反滲透排放濃縮海水的壓力使反滲透進水壓力提升30%，使得濃水的能量得到有效的利用，同時降低能耗，從而有效地減少運行費用。

反滲透元件與裝置

反滲透膜元件是反滲透海水淡化的核心部件，要選用與海水淡化系統相對應的海水淡化膜，根據系統的不同設計，可以選擇VONTRON公司的SW21-8040或者SW22-8040海水淡化膜元件，該海水淡化元件具有高脫鹽率，較好的耐壓性、抗氧化和耐污染等性能。海水淡化系統的設備材質在高壓部分要採用316L以上的不鏽鋼材質，防止海水的高含鹽水質對高壓管路的腐蝕。

系統控制

反滲透海水淡化控制系統通常採用可編程控制器PLC組成一個分散採樣控制，集中監視操作的控制系統。按工藝參數設置高低壓保護開關，自動切換裝置，電導、流量和壓力出現異常時，能實現自動切換、自動聯鎖報警、停機，以保護高壓泵和反滲透膜元件。變頻控制高壓泵的起動和關停，實現高壓泵的軟操作，節省能耗，防止由於水錘或反壓造成高壓泵和膜元件損壞。程序設計在反滲透裝置開機和停機前後，能實現低壓自動沖洗，特別在停運時，濃縮海水的亞穩定狀態會轉化出現沉澱，污染膜面，低壓淡化水自動沖洗能置換出濃縮海水，保護膜面不受污染，延長膜的使用壽命。對系統的溫度、流量、水質、產水等相關參數能實現顯示、儲存、統計、製表和列印。監視操作中的動態工藝流程畫面清晰直觀，系統控制簡化人工操作，確保系統能自動、安全、可靠地運行。

展望

隨著反滲透膜技術的不斷改進和分離工藝的改良，反滲透海水淡化在世界海水淡化產業中所佔比例正在不斷擴大，而反滲透海水淡化處理工藝也得到了高度的重視，並以較快的速度發展。同時，隨著新型膜與膜技術的開發，海水淡化成本有望進一步降低，必將加快膜法海水淡化技術轉化為實際生產力的速度，使之在解決世界性水資源短缺的難題中發揮更大的作用。