天津万吨级海水淡化工程预处理工艺的研究

发布时间：2020-05-11 20:54

【摘要】：天津是中国最大的淡水极缺的海滨城市。目前设计和兴建的天津经济技术开发区万吨级海水淡化预处工程，可以有效地解决开发区未来发展对水资源的需求问题。渤海湾地区海水低温低浊度、有机物、胶体物质、悬浮物以及细菌等较其他海域高，属于海水第Ⅳ类水体的水质。本论文即是针对渤海湾海水的水质，开展对该海水预处理方法及工艺的研究。根据该海水水质和天津的条件，初步筛选出强化化学混凝、物理消毒和膜滤等单元处理方法为具体试验研究对象，分别考察它们对浊度、悬浮物、UV_(254)、COD_(Mn)和细菌的去除效果。通过研究确定一套适合于天津万吨级海水淡化预处理工程应用且经济可行、运行稳定的最优工艺方案，为该工程预处理工艺的设计提供依据。强化混凝实验即是将FeCl_3·6H_2O、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)三者复配应用。正交实验表明，当FeCl_3·6H_2O、PAC和PAM的投加量分别为4mg／L、0.5mg／L和0.3mg／L，反应温度为15℃时为最佳组合工作条件。三者对浊度去除率影响的主次为：FeCl_3投加量，PAM投加量，PAC投加量和温度。在该工作条件下，浊度的去除率为96％，COD_(Mn)的去除率为40％，UV_(254)的去除率为19％。采用紫外线(UV)、臭氧(O_3)、脉冲电解海水以及臭氧-紫外线(O_3-UV)协同等方法对海水中的细菌进行消毒实验的结果表明，单独使用任何一种消毒方法均存在反应时间长的缺陷。而采用UV-O_3协同消毒，在反应时间为20min时，细菌去除率可达到95.37％。正交实验结果表明，当O_3剂量为2mg·min／L、UV辐照时间和O_3的接触时间均为10min，UV辐照剂量为12W／L，pH值为8.83时为最优的工艺条件。它们对细菌去除率影响的主次为：O_3流量，UV照射时间，臭氧反应时间，pH值。对“聚合硫酸铁(PFS)混凝+粉末活性炭吸附(PAC)+微滤膜(MF)过滤”组合法进行实验的研究表明，PFS和PAC的投加量分别为5mg／L，1.8g／L时，浊度在95％的保证率下小于0.1NTU，COD_(Mn)的去除率为25％～57％，最高值没有超过3mg／L，SDI_(15)在2～2.5之间，出水总铁平均值为0.045μg／L。该工艺的出水水质优良，完全满足反渗透膜的进水水质要求。同时，PFS、PAC的投加和紊动的水力条件有效的缓解了膜污染的问题。最后，对“O_3-UV消毒+强化混凝+沉淀”和“混凝+活性炭吸附+微滤”两种预处理工艺进行比较，确定以“O_3-UV消毒+强化混凝+沉淀”工艺作为该工程的推荐工艺。经成本核算得出，单位运行成本分别为0.411元／m~3，比常规“混凝+消毒+沉淀”成本下降了0.049元／m~3，且有效地提高了出水水质。
【图文】：

流程图,多级闪蒸,流程,蒸发室

海水通常由最后一级蒸发室进入，逐级流向第一级蒸发室，在每一个蒸发室内除了可蒸发浓缩外，还进行了预热，这样亦可减少其达到第一蒸发室后蒸发所需的热量11’I。采用MEO法的大型海水淡化处理厂多采用8一16级蒸发。图1一2为多效蒸发流程示意图。虽然多效蒸发的历史要比闪蒸长得多，也是化工过程最古老的单元操作，但它只是在低温多效技术开发出来之后才成功的用于海水淡化。所谓低温多效海水淡化技术(TL一MEO)是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术，从而避免和减缓了设备的腐蚀和结垢问题。由于盐水的蒸发温度低，使得使用廉价传热材料成为可能。低温多效系统用于输送液体的动力消耗很低，只有O.kgW川m~a，.2kV叭Vm3左右，因此可以大大降低淡化水的制水成本;MEO海水淡化出水水质好，产品水的含盐量小于sm以L

流程图,多效蒸发,流程,蒸发室

武汉理工大学硕士学位论文图1一，多级闪蒸流程示意Fig.1一1Sdl的atiefl洲Ch叭ofMFStCehnd叩y，一加热器;2一热回收段;3一排热段;4一海水;5一排冷却海水;6一进料水;7一循环盐水;8一加热蒸汽;g一排浓盐水;10一蒸馏水:11一抽真空1..42多效蒸发(MED)多效蒸发(MEO)系由单效蒸发组成的系统。MEO和MFS采用同样的逐级减压蒸馏的原理有一系列蒸发室。除第一级蒸发室外，其他蒸发室不需额外能量。第一级蒸发室只有部分海水蒸发，其余海水进入二级蒸发室。二级蒸发室的加热管是由一级蒸发室的蒸汽提供热能。蒸汽部分冷凝成淡水后继续进入下一级蒸发室。海水通常由最后一级蒸发室进入，，逐级流向第一级蒸发室，在每一个蒸发室内除了可蒸发浓缩外，还进行了预热，这样亦可减少其达到第一蒸发室后蒸发所需的热量11’I。采用MEO法的大型海水淡化处理厂多采用8一16级蒸发。图1一2为多效蒸发流程示意图。虽然多效蒸发的历史要比闪蒸长得多，也是化工过程最古老的单元操作，但它只是在低温多效技术开发出来之后才成功的用于海水淡化。所谓低温多效海水淡化技术(TL一MEO)是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：P747

【引证文献】