1.1设计范围

本方案设计一套反渗透海水淡化试验装置，主要包括海水取水、预处理系统、反渗透系统、冲洗/化学清洗系统、加药系统，以及整个工艺过程要求的电气、仪表和控制系统。设计集装箱3套，一套气浮设备（20尺标准集装箱），一套“超滤+一级反渗透"设备（40尺高柜集装箱），一套“二段反渗透+二级反渗透"设备（40尺标准集装箱）。

1.2 设计条件

本方案采用“潜水泵取水+气浮+石英砂过滤+超滤+反渗透淡化"工艺。

设计水温：20℃

UF设计回收率：90%

一级RO设计回收率：60%

一级RO产水流量：5.3m3/h

二级RO设计回收率：85%

二级RO产水流量：4m3/h

装置年运行时间：建议系统连续运行，年运行时间≥8000小时

公用工程规格：动力电源380V，50Hz，防护等级IP54，三相。

1. 海水淡化设备设计方案

2.1工艺流程

海水经取水泵取水，进入气浮系统，去除大部分海水中的藻类、悬浮物，出水由给水泵加压进入石英砂过滤器，之后进入超滤装置，出水达到反渗透膜进水水质要求SDI<3，浊度<1NTU。清洁海水进入保安过滤器，出水保证保安过滤器出水分成两股，一股进入到高压泵，经高压泵加压后进入到反渗透膜组内，另一股进入到能量回收中利用反渗透浓海水的余压进行加压，然后再由增压泵加压后进入到反渗透膜组中。经过一级反渗透处理的产水存储于产水箱，浓水通过能量回收装置后进入浓水箱。浓水箱中的浓水通过二段提升泵进入保安过滤器，再经过二段高压泵进入二段反渗透膜进行进一步浓缩。二段反渗透产水和一段反渗透产水在水箱进行混合后，经二级提升泵进入二级保安过滤器，再经二级高压泵进入二级反渗透膜堆进行再脱盐处理。

2.1.1预处理系统

预处理系统包括取水泵、气浮设备、气浮产水箱、供水泵、石英砂过滤器。

取水泵和供水泵各设置1台，水箱一个。

气浮设备1套，处理水量10m3/h。海水进入气浮池，与溶气系统产生的部分带正电荷的微小气泡混合，使微小气泡与絮凝体、海水中的污染物进行吸附，桥联进行固液分离。气浮适应于浊度在100NTU以下的原水，悬浮物去除率可达90%-99.5%以上，COD的去除率可达到65%-90%，除油率约90%。整套设备由絮凝室、空压机、回流泵、溶气系统、刮渣机等部件组成，可实现自动控制。气浮装置可以无药剂添加或减少药剂添加量，絮凝和助凝剂加药系统预留，以备水质波动时启动。   

石英砂过滤器2台并联。介质过滤器主要去除原水中藻类、胶体、悬浮物、大颗粒杂质等有效去除。石英砂过滤器中填料为两层不同粒径级差的石英砂。石英砂过滤器经过使用一段时间的运行后，滤料之间的缝隙被污染颗粒堵塞，会使使过滤器的流量有所下降，降低使用效率。设计石英砂过滤器反洗系统，将原水泵作为反洗泵，采用变频控制，根据压差或时间进行反洗。

2.1.2超滤系统

超滤能够有效的去除原水中的细菌、微生物、胶体、悬浮物等污染物质，可以保证系统的产水SDI值≤3，超滤系统产水达到进入反渗透的要求。运行工艺由过滤、气水反洗、反冲洗、排污和增强反洗等工艺过程组成，每个工艺过程的切换通过PLC控制自动实现。超滤反洗泵与化学清洗泵共用，反洗及化学清洗均为自动控制，反洗周期一般为每运行40～60min，反洗30～90s。

超滤CEB反洗根据污染情况每1-3天进行一次，每次加盐酸或次氯酸钠各300ppm，时间30mim；超滤EFM清洗根据污染情况每1-3天进行一次，每次加盐酸或次氯酸钠各300ppm，时间30min；化学清洗周期一般为每60～90天使用一种（或几种）药剂清洗一次，清洗时间一般为2～5h。

2.1.3一级反渗透系统

一级反渗透系统包括一级提升泵、一级保安过滤器、一级反渗透膜组、一级高压泵、一级增压泵、能量回收装置及其附属设备部件。

保安过滤器放置于反渗透进水前，降低反渗透膜污染概率，延长使用寿命。保安过滤器的过滤精度为5微米。在正常情况下，滤芯可使用3个月以上，当过滤器进出口压差达到一定值时，应更换滤芯。

采用陶氏SW30HRLE海水膜元件，该反渗透膜元件产水量大、脱盐率较高，可有效减少进水量，降低系统的操作压力，有助于提高生产效率、降低运行能耗。

高压泵选用柱塞泵，高压泵和增压泵均采用变频器调节，过流材质选用SS2205或以上。为了进一步降低能耗，利用能量回收装置将反渗透膜排出的浓海水压力直接传递给流入的原海水，采用功交换式能量回收装置，效率高达95%以上。

2.1.4二段反渗透系统

二段反渗透系统主要功能是将一级反渗透系统产水的浓水（TDS在58500mg/L）进一步浓缩到TDS为80000 mg/L。二段反渗透系统包括一级反渗透浓水箱、二段提升泵、二段保安过滤器、二段高压泵、二段反渗透膜组、能量回收装置、二段产水箱及其附属设备部件。

其中，反渗透膜采用陶氏SW30HRLE海水膜元件，该反渗透膜元件产水量大、脱盐率较高，可有效减少进水量，降低系统的操作压力，有助于提高生产效率、降低运行能耗。

高压泵选用柱塞泵，采用变频器调节，过流材质选用SS2205或以上。但因系统设计浓水量为3.5m3/h，在此范围内没有合适的能力回收装置可供选择，因为二段反渗透系统暂不配置能量回收装置。

2.1.5二级反渗透系统

二级反渗透系统主要功能是对一级反渗透系统和二段反渗透系统的混合产水进行进一步脱硼处理，以达到饮用水标准。

二级反渗透系统包括一级产水箱、二级提升泵、二级保安过滤器、二级高压泵、二级反渗透膜组、二级产水箱及其附属设备部件。

其中，反渗透膜采用陶氏低压膜元件，该反渗透膜元件产水量大、脱盐率较高，可有效减少进水量，降低系统的操作压力，有助于提高生产效率、降低运行能耗。

高压泵选用柱塞泵，采用变频器调节，过流材质选用SS304或以上。

二级反渗透和二段反渗透统一布置在一个40尺标准集装箱内。

2.1.6冲洗/化学清洗系统

当反渗透停止运行时，用反渗透产水自动冲洗膜内和管道中的浓水，使膜浸泡在淡水中，以置换系统内的浓盐水，可防止系统腐蚀和膜的自然渗透造成的膜损坏、生物污染，同时还可以防止再次运行时加入的药剂形成亚稳态在膜上沉淀，冲洗还可以带走部分污垢，形成对膜和装置的有效保养。为更好的保证系统正常运行，一般情况下，3~6个月进行一次化学清洗。

冲洗/化学清洗系统主要包括冲洗/化学清洗水箱、水泵、保安过滤器及其附属设备。其中，一级反渗透系统配套一套冲洗/清洗系统，二级反渗透系统和二段反渗透系统共同配套一套冲洗/清洗系统。一级反渗透和二段反渗透的冲洗水采用各自阶段的产水，二级反渗透系统无需冲洗，只需化学清洗。

2.1.7加药系统

气浮系统配套絮凝剂、助凝剂加药装置，强化气浮效果；在石英砂过滤器前加入絮凝剂强化过滤效果，加入杀生剂（次氯酸钠）防止生物污堵。在超滤反洗程序中加入次氯酸钠、盐酸，增强反洗效果；在进入反渗透膜之前加入阻垢剂、还原剂，防止反渗透膜内结垢并提高水回收率。二级RO进水调节pH值，以强化脱硼效果，并使产水呈碱性。

2.2 控制系统说明

控制系统拟采用PLC+触摸屏的控制方式，具备手动和自动两种功能。在手动模式下，系统将根据现场操作情况决定各设备的启停；自动模式下，系统将根据逻辑程序自动运行。

2.2.1系统组成

控制系统设置1面控制柜，内附低压配电单元和控制系统。

2.2.2控制功能

根据整个工艺流程控制功能的不同，系统可分为预处理系统、超滤系统和反渗透系统三部分。在自动运行模式下，系统采用逻辑程序控制，各部分程序均根据相应水箱的液位高低情况决定相应程序的运行状况，自动运行。

同时，为更好的实现对设备运行状态的监控和仪表数据的采集。

2.2.3连锁保护功能

各个高压泵的进出口设置低压保护开关和高压保护开关。当供水压力不足使高压泵入口压力低于低压开关设定值时，自动停止高压泵；当高压泵出口压力高于高压开关设定值时，自动停止反渗透系统。

另外，各水箱均设置低液位保护开关，要求水箱处于低液位情况下停止相应的水泵或系统。设置淡化水出口旁路阀，当产品水含盐量超出设定值时，自动把淡化水切换排放。设置反渗透停机淡水置换系统，一旦停机，置换出反渗透组件内的浓缩海水，以防止亚稳态过饱和微溶盐产生沉淀。