苦鹹水淡化裝置

水處理設備苦鹹水淡化設備苦鹹水淡化裝置：反滲透系統，食品行業純水，紙業電廠鍋爐用水超濾預處理，電廠脫鹽水，醫藥行業純水，一體化淨水器，離子交換軟化系統，河水淨化軟化系統，過濾給水系統，地下水淨化系統。

基本介紹

• 中文名：苦鹹水淡化裝置

苦鹹水淡化

苦鹹水淡化設備適用於高鹽鹼地區和海水倒灌地域，採用美國進口的反滲透膜元件，國產優質的壓力容器，及德國進口的高壓泵，配合合理的預處理設備，能有效去除水中無機鹽、重金屬離子、有機物、細菌及病菌等有害成分，將苦鹹水淡化為符合國家生活飲用水標準的優質水。根據客戶當地的水質進行細緻的分析和特殊設計，力求做到高效、耐用，並使淡化水質完全達到國家生活飲用水水質標準（GB5749-85），徹底解決缺水地區的飲用水問題。

苦鹹水淡化裝置

苦鹹水淡化是在壓力驅動下，用半透膜分離物質的過程。反滲透膜表面活性只允許水透過，99%可溶性鹽及所有細菌、雜質被截留，且水沒有相變，所以反滲透脫鹽是最先進的也是最節能的一種脫鹽方式。

什麼是苦鹹水

在水體中，當氟含量大於1.2mg/L時，稱為氟超標，也稱高氟水。溶解性固體含量>1500mg/L時,稱為苦鹹水。氟是一種非金屬化學元素，在元素周期表排列第九位，屬於第二周期第七族的主族元素，化學性質非常活潑，幾乎不能單獨存在，自然界中都是以各種化合物的狀態存在，廣泛存在於岩石、土壤、海洋中，在地球上的分布是相當廣泛的。氟高了以後容易造成氟中毒。 氟在日常生活中的套用範圍還是很廣的，包括醫藥、化工、航天、原子能等方面都有套用。比如氟化鈉本身是一種有毒物質，但是也可以作為藥物或者殺蟲劑來使用。 地方性氟中毒是因為人們生活在這種高氟環境中，長期過量攝入氟引起機體慢性中毒的改變，主要影響人體的硬組織，包括牙齒、骨骼，對其他一些軟組織也有損傷，當然臨床表現最明顯的還是氟斑牙和氟骨症。氟對於牙齒的損傷不僅僅是影響美觀，而且會影響到咀嚼和消化功能。氟骨症一般多發於成年人，兒童也有發生氟骨症的。氟骨症最早的改變從臨床檢查上來看包括骨骼彎曲比如胳膊伸不開等，影響生活和勞動。地方性氟中毒危害是很大的，不僅給患者帶來痛苦，而且影響到了當地經濟發展， 氟進入體內後使得鈣過量地在血管上沉積，造成血管鈣化，引起動脈硬化。飲用高氟水很容易引起氟中毒。在我國除了上海、海南、台灣，還沒有發現氟中毒，其他各個省市自治區都有地方性氟中毒不同程度的流行。內蒙101個旗縣中有77個旗縣存在飲水型氟中毒，生活在高氟地區的人口大約為600萬，氟斑牙患者現有170萬。據不完全統計，我國有近3000萬人飲用高氟水。我國苦鹹水主要分布在北方和東部沿海地區。農村飲用苦鹹水的人口有3800多萬人。苦鹹水主要是口感苦澀，很難直接飲用，長期飲用導致胃腸功能紊亂，免疫力低下。

苦鹹水淡化裝置

苦鹹水淡化裝置適用範圍

苦鹹水由於含有較高的硫酸鹽與氯化物，使水帶苦鹹味，長期飲用苦鹹水會損害人體的健康、直至殘疾。該設備適用於硫酸鹽、氯化物含量不大於500mg/L的水源，廣泛用於西部地區的苦鹹水處理。產品特點 苦鹹水淡化裝置採用專用的樹脂，經吸附過濾後除去水中的硫酸根離子及氯根，並對傳統的苦鹹水設備在材料上、技術上進行了改進和提高，達到操作簡便，處理成本低之目的，廣泛用於西部地區的苦鹹水處理。

苦鹹水淡化的方法

蒸餾法

蒸餾法就是把苦鹹水或海水加熱使之沸騰蒸發,再把蒸汽冷凝成淡水的過程。蒸餾法是最早採用的淡化法,其主要優點是結構較簡單、操作容易、所得淡水水質好。蒸餾法有許多種,如多效蒸發、多級閃蒸、壓汽蒸餾、膜蒸餾等。

電滲析法

1 電滲析法的基本原理、特點和適用範圍在苦鹹水淡化中套用的電滲析法簡稱ED ,是利用離子交換膜在電場作用下,分離鹽水中的陰、陽離子,從而使淡水室中鹽分濃度降低而得到淡水的一種膜分離技術。電滲析裝置是利用離子在電場的作用下定向遷移,通過選擇透過性的離子交換膜達到除鹽目的。在外加直流電場的作用下,水中的離子作定向遷移(陽離子交換膜只允許陽離子通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過) ,使一種水中大部分離子遷移到另一種水中去。該技術已比較成熟,具有工藝簡單、除鹽率高、制水成本低、操作方便、不污染環境等主要優點,但存在對水質要求較嚴格、需對原水進行預處理等缺點。20 世紀50 年代,美國、英國開始將這種方法用於苦鹹水淡化,中國在20 世紀80 年代將此法用於苦鹹水淡化、工業用純水和超純水製造。

2 電滲析法在苦鹹水淡化工程中的套用特點

(1) 電滲析對鐵、鎂、鈣、鉀、氯化物等溶解性無機鹽類及毒理學指標砷、氟化物的去除率達66 %～93 % ,可以滿足苦鹹水淡化需求;

(2) 電滲析對耗氧量、N H32N、NO-32N 、NO22N及矽的去除率較低,僅15 %～45 % ,但由於原水中上述指標含量較低,去除率雖低,尚能滿足生活飲用水衛生要求;

(3) 電滲析對SO2 -4 的去除率為63. 8 % ,用以淡化SO-42Na 型和SO4 ·Cl2Na 型水,很難滿足生活飲用水衛生要求;

(4) 電滲析過程的能耗與給水含鹽量有密切關係,給水含鹽量越高,能耗越大,因此電滲析比較適合低鹽苦鹹水的淡化。 此外,由於電滲析不能去除水中有機物和細菌,加之設備運行能耗較大,使其在苦鹹水淡化工程中的套用受到局限,因而原有電滲析裝置在苦鹹水淡化方面逐漸被反滲透裝置所取代。

反滲透法

反滲透法的基本原理及特點用一種選擇透過性膜將一個容器分為兩半,在膜的兩側同時分別加入純水和鹽水,使膜兩側的液面一樣高,過了一定時間會發生鹽水側的液面在升高,純水側的液面在下降,這是由於水分子透過半透膜向鹽水側遷移的結果,這種現象稱為滲透。能夠對水或溶液具有選擇透過性的膜稱為半透膜。如果在濃溶液一邊加上適當的壓力,則可使滲透停止。當稀溶液向濃溶液的滲透停止時的壓力稱為滲透壓。反滲透則是在濃溶液一邊加上比自然滲透更高的壓力,扭轉自然滲透方向,把溶液中的離子壓到半透膜的另一邊,這與自然界的正常滲透過程相反,故稱之為“反滲透”,這種裝置稱為反滲透裝置。反滲透方法可以從水中除去90 %以上的溶解性鹽類和99 %以上的膠體微生物及有機物等。與其他水處理方法相比具有無相態變化、常溫操作、設備簡單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應範圍廣、自動化程度高和出水質量好等優點。尤其以風能、太陽能作動力的反滲透淨化苦鹹水裝置,是解決無電和常規能源短缺地區人們生活用水問題的既經濟又可靠的途徑。 反滲透淡化法不僅適用於海水淡化,也適合於苦鹹水淡化。現有的淡化法中,反滲透淡化法是最經濟的,它甚至已經超過電滲析淡化法。由於反滲透過程的推動力是壓力,過程中沒有發生相變化,膜僅起著“篩分”的作用,因此反滲透分離過程所需能耗較低。在現有海水和苦鹹水淡化中,反滲透法是最節能的。反滲透膜分離的特點是它的“廣譜”分離,即它不但可以脫除水中的各種離子,而且可以脫除比離子大的微粒,如大部分的有機物、膠體、病毒、細菌、懸浮物等,故反滲透分離法又有廣譜分離法之稱。

主要設備

苦鹹水淡化的主要設備有：

反滲透膜元件： 反滲透設備套用膜分離技術，能有效地去除水中的帶電離子、無機物、膠體微粒、細菌及有機物質等。是高純水製備、苦鹹水脫鹽和廢水處理工藝中的最佳設備。廣泛用於電子、醫藥、食品、輕紡、化工、發電等領域。

壓力容器： 工業生產中具有特定的工藝功能並承受一定壓力的設備，稱壓力容器。貯運容器、反應容器、換熱容器和分離容器均屬壓力容器。要滿足滿足下列三個條件的容器，才稱之為壓力容器：

（1）最高工作壓力（Pw）（注1）大於等於0.1Mpa(不含液體靜壓力,下同);

（2）內直徑(非賀形截面指其最大尺寸)大於等於0.15m,且容積(V)(注2)大於等於0.25m3;

（3）盛裝介質為氣體液化氣體或最高工作溫度高於等於標準沸點液體.

高壓泵： 高壓泵是為高壓旋噴水泥漿提供高壓動力，用於新建建築物、高速公路、高速鐵路、地下鐵路等軟弱地基強化加固補強，舊的建築物不均勻沉降整治，水庫大壩與底下建築工程防深帷幕，擋土圍堰、礦山堵漏、井桶護壁，邊坡錨固等方面提供幫助的的設備。主要有：高壓柱塞泵、高壓往復泵、高壓電動試壓泵、高壓清洗機

裝置的研究

我國是一個缺水國家，全國有 300多個城市缺水，110個城市嚴重缺水，14個沿海開放城市中有9個嚴重缺水。在我國的西北乾旱地區，可供利用的淡水資源更加有限。此外我國沿海有人居住的島嶼有幾千個，但其淡水資源短缺，只能靠積聚雨水和用船從陸地運水來解決飲用水問題，成本很高，遇到惡劣天氣，供水還經常得不到保障。

在我國的西北乾旱地區 ，雖然淡水資源嚴重缺乏卻蘊含豐富的地下苦鹹水或苦鹹水湖。沿海地區具有豐富的海水資源。由此可見 研究開發並推廣有效的海水淡化技術具有十分重要的現實意義，是解決中國沿海地區水資源危機，解決我國華北西部和西北某些苦鹹水地區淡水資源緊缺、解決我國沿海許多島嶼居民的生活用水等問題現實可行的根本舉措。

本項目的主要研究目標是針對傳統反滲透預處理的缺點，探索一種新的反滲透苦鹹水淡化工藝，降低淡化成本，為我國淡水缺乏但鹹水資源豐富的地區提供安全的飲用水提供技術基礎。

本項目在調研及資料分析的基礎上，確定了一種全新的苦鹹水反滲透工藝流程：全膜法工藝流程。該全膜法工藝流程的主要優點為：工藝簡單，流程路線短，設備體積小，易於集成化，投資、運行費用低、易實現整機的自動化控制。

對高分子膜材料進行了比較分析，選擇確定了各工藝過程中採用的膜：第一級微濾採用聚乙烯燒結微濾膜，精度為 5μm，用於粗濾；第二級微濾採用聚丙烯摺疊膜，選用精度為0.2μm，用於保全過濾。超濾膜選用聚碸材料，紡製成中空纖維膜(30000道爾頓) 。反滲透膜材料選用具有高抗張強度、耐溶劑性的芳香聚醯胺。

研製組裝了一套可移動的苦鹹水淡化裝置，把裝置製作成可移動的，可以適應不同地區的需要。該裝置採用了操作壓力、進水流量、淡化水流量和濃水流量連續線上監測和超限報警控制，設定了反滲透進水欠壓和高壓泵出口過壓的停機和報警系統，設定了反滲透膜清洗和防止膜損壞的安全保護裝置。採用變頻控制，以控制合理的輸出功率，達到節能降耗的目的。

根據我國各地苦鹹水水質，用上述裝置進行了苦鹹水淡化模擬試驗研究，實驗結果表明原水的總溶解固體（ TDS）高達22g/L時，淡出水的TDS僅為368mg/L,能夠達到飲用水水質標準(我國生活飲用水水質標準規定TDS<1000mg/L)。對於所有的模擬苦鹹水，TDS的去除率在95%以上，電導率的降低率也達95%以上。

苦鹹水淡化裝置控制系統

1 引言

2000年9月我國出水量最大的日產18000噸苦鹹水淡化裝置在河北滄化集團滄井化工股份有限公司內建成投產。它的建成對緩解該地區深層地下水資源的開採，保證化工生產裝置的安全穩定和長周期地運行具有特別重要的意義。該裝置包括原料水的預處理系統、苦鹹水反滲透裝置主體、產品水的後處理和濃鹽水排放等設備及先進的控制系統．經過一段時間的運行，控制系統運行穩定、可靠。各項指標均達到設計要求。下面簡要介紹一下該裝置的控制系統。

2 設計原則

2.1 先進性

自動控制系統的發展是其它高新技術發展的產物。隨著計算機技術、網路技術等高新技術的發展，自控系統的更新換代的周期日益縮短。這套苦鹹水淡化裝置用於為PVC裝置提供生產用水，因此，控制系統不僅水系統能否正常運行，同時也關係到PVC裝置能否長周期的正常運行，以減少對設備的損害和裝置停車造成的經濟損失。因此，我們對控制系統的選型給予了極大的重視。根據該系統工藝的特點，重點是系統的順序控制功能，所以，在硬體方面我們選用了品質和性能可靠的研華工控機和美國AB的SLC—500系列的PLC。可以說，它們代表了當今水處理系統先進的控制水平。

2．2 可靠性和安全性

控制系統的可靠性是評估控制系統的一個重要指標。隨著科技的不斷進步，冗餘容錯技術、加密技術等得到了廣泛的套用，這些都大大提高了系統的可靠性。我們採用了兩台互為冗餘的工控機操作站，操作人員可以在任一台操作站上對由兩套PLC分別控制的四套淡化裝置進行監控。電源部分配備UPS不間斷電源，保證了系統在電源故障時有足夠時間採取緊急的安全措施。另外在裝置現場還配備了儀表箱和操作箱，便於巡迴檢查和就地操作。在其操作方式上，有就地手動和遠程控制，遠程控制又可通過操作站顯示畫面進行手動操作和自動程式運行。

操作方式的多樣化和靈活性有利於系統的連續運行和故障處理。

2.3 可操作性

整個控制系統由兩套工控機和兩套PLC構成，具有相互的統一性和獨立性監控系統具有動態工藝流程畫面，人機界面清晰友好，具有在Windows環境下提供數據採集，監控以及信息管理功能，操作簡單易學，便於一般操作人員掌握。

3 系統控制及聯鎖保護

3.1 計算機的套用

控制系統由工控機操作站及可程式控制器PLC構成一個分散採樣，集中監視操作的控制系統。對水處理系統的水質、溫度、流量、濁度、PH值、液位、電導率、壓力等相關物理量的模擬信號進行實時監測、顯示、存儲、統計制表和列印。還可對主要運行參數的歷史趨勢進行查詢，當運行參數超限時進行聲光報警。同時，系統工藝流程圖採用動態畫面模擬顯示，除了一個全部裝置的總貌畫面外，還把它分成若干個單元畫面，點擊其中的任一台設備又都可進入一個單獨的畫面進行手/自動切換操作。另外，畫面上設備的顏色還能隨著其運行狀態的改變而改變．使操作管理人員能直觀，生動地觀察設備的運行工況。

控制系統構成圖如下所示：

苦鹹水淡化裝置控制系統

3.2 自動順序控制功能

(1)系統的順序控制功能主要套用在細沙雙濾料過濾器的運行中，通過對每台過濾器上近10個閥門的順序控制來完成過濾器的投運、停止、反洗和正洗過程。過濾器的失效停運可根據各過濾器進口流量的累計值及瞬時流量來確定。遠程手動時，畫面根據流量累計達到設定值時提示進行清洗，自動時則由上位機判斷自動進行清洗。

(2)反滲透系統的啟停操作可以由PLC實行順序控制，也可以通過點擊滑鼠對每一台設備進行手動單操，由CRT監視各設備的運行狀態。?

3．3 加藥系統的模擬控制功能

系統的模擬控制功能主要套用在裝置的加藥系統，包括NaOH、NaHSO4、防污堵劑和凝聚劑等的加藥控制。加藥量都是根據進水流量的大小，通過上位機、PLC對計量泵進行比例調節。在自動狀態下，可在CRT操作畫面上進行比例參數的設定和修改，也可手動直接改變輸出值，調節計量泵加藥量的大小。

3.4 高壓泵的聯鎖保護

每套反滲透的高壓泵進出口都分別裝有低壓保護開關和高壓保護開關，當高壓泵入口壓力低於某一設定值時，進口開關信號會自動停止高壓泵的運行，並由CRT報警，以保護高壓泵不在空操作情況下運行。當高壓泵出口壓力超過某設定值時，出口開關會自動發出信號送PLC，PLC經延時後如慢開門(慢開功能通過PLC的程式來實現)未打開，出口壓力仍高於設定值，則由PLC發出信號自動停止高壓泵的運行，以保護高壓泵不在憋壓工況下運行。

3.5 其它

該系統還具有RO清洗水箱恆溫控制迴路，自備空壓系統的低、高壓自動啟停等聯鎖保護裝置。

4 系統硬體配置

系統硬體採取最佳化配置，提高了控制系統的安全性、可靠性，可程式控制器PLC選用美國AB的SLC-500系列產品，具有模組化設計，可以根據系統控制要求進行模組配置，並具有一定的擴展功能。其模組式處理器具有高達20K的指令記憶體能力。選用的DH+(Data Highway Plus)是一個區域網路，用於支持遠程編程和數據採集的工廠級套用網，通訊速度更快。上位機選用了研華工控機兩台，它具有能承受惡劣工作環境的影響，平均無故障時間長的特點。同時，配備了大螢幕高清晰彩色顯示器及印表機，SANTAK的UPS在電源系統故障時能保證供電30分鐘。現場儀表選用進口SIGNET的流量、PH、溫度、電導等系列產品，以及GFI的線上濁度分析儀，具有檢測穩定、可靠、精度高的特點。另外，還選用了進口EBRO的氣動、電動閥門，這些都為系統安全穩定地運行提供了有力的保障。

5 系統軟體配置

可程式控制器PLC安裝了Rslogix500軟體，它是針對SLC—500處理器以Windows作業系統為基礎的梯形圖邏輯編程軟體包。具有統一項目查看、靈活的梯形圖編輯器、拖放式操作、簡易的通訊配置等特點。可以最大限度地提高軟體性能，節省開發時間提高生產力。研華工控機內裝有Rsview32，它是基於組件的用於監視與控制自動化設備和過程的集成的人機界面軟體。可實現數據通訊、畫面的動態顯示，包括工藝流程圖、儀表圖、單機設備圖、趨勢畫面、報警一覽等．該系統還可進行線上參數修改，圖形報表列印等，人機界面親切友好．通過顯示畫面對系統進行安全準確的操作控制，是目前國內水處理裝置中最高水平的監控系統。

總之，這套控制系統經過一段時間的運行，各項指標達到了設計要求，經過進一步的總結，為今後的不斷完善和推廣套用積累了理論和實踐的寶貴經驗。