CN107857339A - 一种模块式双膜法海水淡化工艺系统 - Google Patents
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Abstract
一种模块式双膜法海水淡化工艺系统，属于海水淡化技术领域。采用以下流程进行海水脱盐：原海水依次通过海水取水设施、原水池、原水提升泵、卧式砂滤器、自清洗过滤器、超滤UF系统模块式装置、UF产水池、反渗透RO供水泵、保安过滤器、RO系统模块式装置、成品水池及供水泵等送至用户。在该工艺中，UF预处理系统、RO处理系统、加药系统、清洗系统及供配电与自动控制E‐house系统等分别设置在单一工艺功能的集成模块内，从而打破了海水淡化主体设施必须建设在主厂房内的应用格局，提高了建设的质量与灵活性。该工艺系统具有本体结构紧凑，陆地海上运输便捷，建安、设备一体化等优点，能大大缩短工期，降低投资成本。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，特别是涉及一种模块式UF+RO双膜法海水淡化工艺系统，适用于淡水资源匮乏、需求量大且施工条件较差、工期紧的沿海城市及周边岛屿。
背景技术
水资源不仅是人类赖以生存的源泉，也是关乎国家战略的重要资源保障。现阶段，全球工业化进程的发展和淡水资源的匮乏形成鲜明的博弈，工业生产企业对生活用水与生产用水等淡水资源的需求与日俱增；同时，沿海地区及部分海岛由于地理受限、制约开发等因素，使得当地成为淡水资源匮乏的重灾区。显然，淡水资源匮乏已成为全球经济又好又快发展的重要制约因素。海水淡化技术能够将海水、苦咸水等处理至可供人类日常生活使用和工业生产所需的淡水资源，从而有效解决生产与生活所需，具有重要的现实意义。
由于膜法海水淡化技术具有设备单体结构形式简单、自动化程度高、出水无相变、能源消耗低等优势，因此膜法海水淡化技术近些年发展十分迅速。但现有的膜法海水淡化工厂大多具有结构复杂，工程庞大，集成化程度低等特点。
在膜法海水淡化技术中，反渗透(RO)技术对入水水质要求较高，良好的预处理技术是延长RO膜使用寿命、保障系统脱盐率和实现出水水质稳定的重要保障。超滤(UF)技术能够将初步处理的海水过滤至进RO系统所需水质要求，能够确保RO系统的稳定运行。因此，UF+RO双膜法海水淡化技术的工程应用也较为普遍。
众所周知，海水淡化厂大都需要建设规模较庞大的钢混厂房。而在某些沿海国家、地区和岛屿，当地高昂的施工成本、紧张的项目工期及恶劣的现场施工条件等都制约着海水淡化系统厂房的建设。为减少现场土建工程量、实现装置可移动化和安装简便等目的，主工艺设备采用模块集装箱式，每一模块内组件选择与布置应满足系统集装箱特点，做好密封，并按总体设计，把功能配置单元调试完成。随之进行模块化成套供货，包括设置在单一功能集成模块(集装箱壳体)内的①超滤(UF)预处理系统、②反渗透(RO)处理系统、③加药系统、④清洗系统及⑤供配电与自动控制(E-house)系统，卧式砂滤器、工艺水泵及产品水池等均为室外露天布置，外部工艺管线架空或埋地敷设。主体工艺模块间通过各工艺管线与各公辅系统连接到位，主工艺管路系统采用母管制，运行灵活。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块式UF+RO双膜法海水淡化工艺系统，克服了沿海国家、地区及周边岛屿施工成本高、项目工期紧、现场施工条件差等问题；从而保障当地工业工程得以顺利进行，满足生产用水的基本需求。
本发明提供一种模块式UF+RO双膜法海水淡化工艺系统，主要包括设置在单一工艺功能集成模块(集装箱)内的①超滤(UF)预处理系统、②反渗透(RO)处理系统、③加药系统、④清洗系统及⑤供配电与自动控制(E-house)系统等，以及布置在室外的卧式砂滤器、工艺水泵、产品水池及工艺管线等。通过玻璃钢管道将工艺水泵出口与卧式砂滤器进口相连接，卧式砂滤器出口与①超滤(UF)预处理系统进口相连接，②反渗透(RO)处理系统进口与①超滤(UF)预处理系统出口相连接；③加药系统、④清洗系统及⑤供配电与自动控制(E-house)系统紧挨工艺设备布置，连接各系统管线架空铺设在区域综合管网，以满足卧式砂滤器、①超滤(UF)预处理系统及②反渗透(RO)处理系统反洗，清洗(含化学清洗)，供配电的需求。
①超滤(UF)预处理系统、②反渗透(RO)处理系统、③加药系统、④清洗系统及⑤供配电与自动控制(E-house)系统等分别设置在单一工艺功能集成模块(集装箱)内，改变以往建筑、设备安装等大量现场建安量，将其转化为固定车间内的专业化安装，包括钢结构、工艺设备、管道、电气及自动化与其它公辅介质系统安装；包括但不限于箱体加固、改造、喷砂、防腐、清洗、调试、减震、内部及接口密封、采暖、通风、隔热、防晒与照明设备等，推动安装、调试更为标准化。各工艺模块单元被安装在经改造后可移动的集装箱内，根据工况的运行及生产变化，可实现集成工艺设备、电气自动化及配套模块的整体迁移，避免常规工程“一建就死”、不可移动等不适应发展的弊端。
为解决上述所提问题，本发明所采用的主要技术方案为：原海水依次通过海水取水设施、原水池、原水提升泵、卧式砂滤器、自清洗过滤器、①超滤(UF)系统模块式装置、UF产水池、RO供水泵、保安过滤器、②反渗透(RO)系统模块式装置、成品水池及成品供水泵等海水淡化设施进行脱盐处理，最终将成品水送至淡水用户。
原海水通过海水取水设施提升至原水池，再通过原水增压泵送至卧式砂滤器。所述的卧式砂滤器为海水初步预处理设施，采用室外布置，卧式砂滤器含有2-4mm、1.6-2.5mm、0.6-1.6mm以及0.4-0.6mm四种不同规格的石英砂介质，可滤除绝大部分不溶于水的杂质，保证SDI值不大于5，是后级UF及RO系统强有力的保护屏障。卧式砂滤器的反洗作业通过砂滤反洗泵将冲洗水提升至设备用点，冲洗水源为RO过滤后浓水。
本发明所述的①模块式超滤(UF)预处理系统由外部集装箱模块和内部UF膜组件、自清洗过滤器、阀门、管道、管件及支架、所需的流量指示、累计仪以及隔膜压力表等检测控制仪表、现场柜、从站PLC柜与采暖、通风、减震设施等组成。卧式砂滤器出水与①超滤(UF)预处理系统的自清洗过滤器相连接，自清洗过滤器配备完整的阀门、仪表、内部连接管及控制设备等，可自动反冲洗与排污，过滤精度一般为80-150μm。安装在组合架上的UF膜组件与自清洗过滤器相连接，组合架上配备全部管道及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具、自动排气阀等；膜组件各单元进出水总管设置阀门，便于清洗时与清洗液进出管相连。①超滤(UF)预处理系统进、出水管道及系统产水母管装设压力表，系统出水母管装设流量指示、累计仪。UF反洗泵将UF产水提升至UF膜组件，以实现对UF膜的有效清洗。①超滤(UF)预处理系统的运行为全自动方式，水洗、气洗、清洗、加强反洗均可自动切换。
本发明打破了在固定厂房内常规大间距、宽敞布置的传统应用格局，为单元紧凑组合。所述的②模块式反渗透(RO)处理系统由外部集装箱模块和内部RO膜组件、保安过滤器、高压泵、RO增压泵、能量回收装置、阀门、管道、管件及支架、所需的流量指示、累计仪、温度表、压力表以及带记录的pH计、电导率仪等检测控制仪表、现场柜、变频柜、从站PLC柜、就地控制盘柜与采暖、通风、减震设施等组成。。RO供水泵与UF产水池和RO保安过滤器相连，RO供水泵将UF产水送至保安过滤器，经②模块式反渗透(RO)系统处理后，进入RO产水池。保安过滤器进出口设压力表，可自动控制并保证后续进水要求。RO膜组件的进水口与高压泵和RO增压泵相连接，高压泵进水口与保安过滤器出水口相连接，能量回收装置与RO增压泵进水口和保安过滤器出水口相连接；RO膜组件安装在组合架上，组合架上配备全部管道及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具、自动排气阀等，高压管道采用双向不锈钢材质；膜组件各单元进出水总管设置阀门，便于清洗时与清洗液进出管相连。RO处理系统产品水管道及总产品水母管上设流量指示、累计仪，RO系统进口及浓水出口应装设压力表，给水母管还应装设pH计、温度表及氧化还原表。RO处理系统的运行为全自动方式，水洗、气洗、清洗、加强反洗均可自动切换。
最终，由成品水供水泵将产品水送至指定用户。
所述的①超滤(UF)预处理系统、②反渗透(RO)处理系统均设置了③模块式加药系统和④模块式清洗系统；③加药系统由外部集装箱模块和内部加药箱、计量泵、系统管道、阀门、管件及支架、检测仪表、现场柜、从站PLC柜等全套设备组成；加药箱至少包括以下连接口：药液出口、排污口、液位计接口、加药口、稀释水接口、放泄阀回液口；排污口和药液出口分开，排污口布置在箱的底部并能将溶液完全排空，顶部配有带顶盖的检修孔。计量泵与加药箱出口连接，各加药泵与运行机组一一对应，并设置1台备用泵，实现运行泵与在线备用泵之间的切换。每台计量泵出口设背压阀、安全放泄阀及返回到加药箱的管道，压力表配有隔离阀，并配置带信号远传功能的控制系统。④清洗系统由外部集装箱模块和内部清洗水箱、清洗泵、系统管道、阀门、管件及支架、检测仪表、现场柜、从站PLC柜等全套设备组成。清洗泵与清洗水箱出口连接，清洗泵与运行机组一一对应；清洗水箱、清洗泵、清洗箱电加热器及和UF、RO装置连接的管道、阀门、仪表等，所有设备组装在一个底盘上，构成一个单元。该工艺系统适用于大中型海水淡化厂。
外部单一工艺功能集装箱模块定制了通风系统、照明系统、隔热系统以及箱体加固、喷砂、防腐等，并保证了集装箱内部泵的减震问题。
由本发明技术方案可知，本发明采用模块式UF+RO双膜法海水淡化技术，能够有效的实现海水脱盐与淡化；通过海水取水、过滤预处理以及脱盐主体工艺等技术的有机组合与串联，从而完成模块式UF+RO双膜法海水淡化工艺系统。该海水淡化系统具有单体结构单一紧凑、占地面积小、自动化程度高、陆地海上运输便捷、现场安装工程量少等优点，能大大缩短工期，降低投资成本。
附图说明
图1，实施例的海水淡化主要工艺流程图。
图2，实施例的20000m3/d海水淡化厂-水工艺模块组合图。
具体实施方式
实施实例：
在20000m3/d海水淡化厂工程中，为解决工业生产用淡水需求以及当地施工成本高、项目工期紧、现场施工条件差等问题，采用本发明进行海水淡化处理。
根据本发明的技术方案内容，提供了一种模块式UF+RO双膜法海水淡化工艺系统，如图1所示，海水淡化系统工艺流程。所述的一种模块式UF+RO双膜法海水淡化工艺系统，主要包括设置在集成模块(集装箱)内的①超滤(UF)预处理系统、②反渗透(RO)处理系统、③加药系统、④清洗系统及配套的⑤供配电与自动控制(E-house)系统等，以及布置在室外的卧式砂滤器、工艺水泵、产品水池及工艺管线等。
如图2所示，国外某公司扩建项目20000m3/d海水淡化厂-水工艺模块组合图。在该20000m3/d海水淡化厂项目中，本发明所采用的主要工艺流程为：原海水依次通过海水取水设施、原水池、原水提升泵、卧式砂滤器、自清洗过滤器、①超滤(UF)系统模块式装置、UF产水池、RO供水泵、保安过滤器、②反渗透(RO)系统模块式装置、成品水池及成品供水泵等海水淡化设施进行脱盐处理，最终将成品水送至淡水用户。
具体地，所述的模块化装置采用的是定制了通风系统、照明系统与隔热系统的40尺集装箱。其中，10套①超滤(UF)系统模块式装置由外部集装箱模块和内部UF膜组件、配套自清洗过滤器、阀门、管道、管件及支架、所需的检测控制仪表、现场柜及从站PLC柜等必要的附件组成；13套②反渗透(RO)系统模块式装置由外部集装箱模块和内部RO膜组件及保安过滤器、高压泵、RO增压泵、能量回收装置、阀门、管道、管件及支架、所需的检测控制仪表、现场柜、变频柜、从站PLC柜和就地控制盘柜以及必要的附件组成；2套③加药系统由外部集装箱模块和内部加药箱、计量泵、系统管道、阀门、管件及支架、检测仪表、现场柜、从站PLC柜等全套设备组成；1套④清洗系统由外部集装箱模块和内部清洗水箱、清洗泵、系统管道、阀门、管件及支架、检测仪表、现场柜、从站PLC柜等全套设备组成。
室外安装设备，10套卧式砂滤器采用2-4mm、1.6-2.5mm、0.6-1.6mm以及0.4-0.6mm四种不同规格的石英砂介质，填装高度1.2m，可滤除绝大部分不溶于水的杂质，保证SDI≤5。10套自清洗过滤器与卧式砂滤器相连，可自动反冲洗，过滤精度设定为130μm。
①模块式超滤(UF)系统的作用是脱除海水中悬浮物、颗粒、胶体、细菌、微生物以及大分子有机物，使其产水达到SDI<3；②模块式反渗透(RO)系统的作用是进一步脱除海水中盐分、细菌、微生物以及大分子有机物，实现海水淡化过程。其中，卧式砂滤器的回收率为98.6％，模块式UF系统的回收率为91％，模块式RO系统的回收率为40％，整个工艺系统的总回收率为35.7％。
本发明的技术特点在于，在海水淡化总规模相同的前提下，采用模块化设计，可以大大减少项目现场工作量，现场安装简便、快捷，调试周期短，不但能够降低投资成本和占地，更能够缩短项目工期，保证项目的稳步推进。
最终说明：以上内容仅为本发明的具体实施实例，但不限于此；凡在本发明基础上进行的同等变化、等价转化等而形成的类似技术方案，均为本发明相应的保护内容，在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种模块式双膜法海水淡化工艺系统，其特征在于，包括设置在单一工艺功能集成模块即集装箱内的超滤UF预处理系统、反渗透RO处理系统、加药系统、清洗系统及供配电与自动控制E-house系统，以及布置在室外的卧式砂滤器、工艺水泵、产品水池及工艺管线；通过玻璃钢管道将工艺水泵出口与卧式砂滤器进口相连接，卧式砂滤器出口与UF预处理系统进口相连接，RO处理系统进口与UF预处理系统出口相连接；加药系统、清洗系统及供配电与自动控制E-house系统紧挨工艺设备布置，各系统管线架空敷设在区域综合管网，以满足卧式砂滤器、UF预处理系统及RO处理系统反洗，清洗，供配电的需求；原海水依次通过海水取水设施、原水池、原水提升泵、卧式砂滤器、自清洗过滤器、UF系统模块式装置、UF产水池、RO供水泵、保安过滤器、RO系统模块式装置、成品水池及成品供水泵等海水淡化设施进行脱盐处理，最终将成品水送至淡水用户。
2.根据权利要求1所述的海水淡化工艺系统，其特征在于，所述的UF系统模块式装置由外部集装箱模块和内部UF膜组件、自清洗过滤器、阀门、管道、管件及支架、所需的流量指示、累计仪以及隔膜压力表、现场柜、从站PLC柜与采暖、通风、减震设施组成；卧式砂滤器出水与UF预处理系统的自清洗过滤器相连接，自清洗过滤器配备完整的阀门、仪表、内部连接管及控制设备，自动反冲洗与排污；安装在组合架上的UF膜组件与自清洗过滤器相连接，组合架上配备全部管道及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具、自动排气阀；膜组件各单元进出水总管设置阀门，便于清洗时与清洗液进出管相连；UF预处理系统进、出水管道及系统产水母管应装压力表，系统出水母管应装设流量指示、累计仪；UF预处理系统的运行为全自动方式，水洗、气洗、清洗、加强反洗均可自动切换。
3.根据权利要求1所述的海水淡化工艺系统，其特征在于，所述的RO系统模块式装置由外部集装箱模块和内部RO膜组件、保安过滤器、高压泵、RO增压泵、能量回收装置、阀门、管道、管件及支架、所需的流量指示、累计仪、温度表、压力表以及带记录的pH计、电导率仪、现场柜、变频柜、从站PLC柜、就地控制盘柜以及采暖、通风、减震设施组成。；RO供水泵与UF产水池和保安过滤器相连，RO供水泵将UF产水送至RO保安过滤器，经模块式RO系统处理后，进入RO产水池；保安过滤器进出口设压力表，自动控制并保证后续进水要求；RO膜组件的进水口与高压泵和RO增压泵相连接，高压泵进水口与保安过滤器出水口相连接，能量回收装置与RO增压泵进水口和保安过滤器出水口相连接；RO膜组件安装在组合架上，组合架上配备全部管道及接头，还包括所有的支架、紧固件、夹具、自动排气阀等，高压管道采用双向不锈钢材质；膜组件各单元进出水总管设置阀门，便于清洗时与清洗液进出管相连；RO处理系统产品水管道及总产品水母管上设流量指示、累计仪，RO系统进口及浓水出口应装设压力表，给水母管还应装设pH计、温度表及氧化还原表。RO处理系统的运行为全自动方式，水洗、气洗、清洗、加强反洗均自动切换。
4.根据权利要求1所述的海水淡化工艺系统，其特征在于，所述的UF预处理系统、RO处理系统均设置了模块式加药系统和模块式清洗系统；加药系统由外部集装箱模块和内部加药箱、计量泵、系统管道、阀门、管件及支架、检测仪表、现场柜、从站PLC柜等全套设备组成；加药箱至少包括以下的连接口：药液出口、排污口、液位计接口、加药口、稀释水接口、放泄阀回液口；排污口和药液出口分开，排污口布置在箱的底部并能将溶液完全排空，顶部配有带顶盖的检修孔；计量泵与加药箱出口连接，各加药泵与运行机组一一对应，并设置1台备用泵，实现运行泵与在线备用泵之间的切换；每台计量泵出口设背压阀、安全放泄阀及返回到加药箱的管道，压力表配有隔离阀，并配置带信号远传功能的控制系统；清洗系统由外部集装箱模块和内部清洗水箱、清洗泵、系统管道、阀门、管件及支架、检测仪表、现场柜、从站PLC柜等全套设备组成；清洗泵与清洗水箱出口连接，清洗泵与运行机组一一对应；清洗水箱、清洗泵、清洗箱电加热器及和UF、RO装置连接的管道、阀门、仪表等，所有设备组装在一个底盘上，构成一个单元；该海水淡化工艺系统适用于大中型海水淡化厂。
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