膜法水處理應(yīng)用于海水淡化
加納利群島位于大西洋,地處歐洲南部、非洲西部,距西撒哈拉沙漠僅100公里,由13個火山島組成,陽光、沙灘、海浪、仙人掌是加那利的四大特點(diǎn),由于地理位置優(yōu)越,氣候四季如春,因此被稱為歐洲夏威夷,是著名的旅游勝地,每年游客多達(dá)一千萬人次。但這里一年幾乎不下雨,年降水量僅330mm。淡水是加納利島最為突出的問題之一,據(jù)翻譯講,這里原先人們用水都是靠空運(yùn)解決,其成本之高可想而知。早在20世紀(jì)60年代末,西班牙政府就開始采用海水淡化裝置解決淡水。
拉斯帕爾馬斯(Las Palmas)是加納利群島中最大的一個島嶼,面積100平方公里,常住人口超過35萬,系群島首府所在地。該島因在大規(guī)模海水淡化建設(shè)方面走在世界前列,一直受到各國水處理同行的關(guān)注。
Las Palmas的海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行了四期建設(shè):一期工程是1969年首次安裝了4座日產(chǎn)5000噸的低溫多效蒸餾(MED)裝置;二期工程是1981年建造了兩座日產(chǎn)10000噸的Babcock Wilcox多效閃蒸(MSF)裝置。但這兩種工藝能耗太高,加之部分設(shè)備陳舊,在1989年政府投資建成4座6000噸/日的反滲透裝置即三期工程,1992年進(jìn)一步擴(kuò)建了2座6000噸/日。1995年一個叫Emalsa的公司獲得了拉斯帕爾馬斯三期工程的運(yùn)行權(quán),又新增了一座日產(chǎn)8000噸的反滲透裝置。1997年,Emalsa投資在一年內(nèi)更換了所有的膜。為了確定預(yù)處理的效率和研究降低成本的可能性,Emalsa另外投資建造了一套現(xiàn)場試驗裝置,用來考察操作參數(shù)的影響。試驗裝置的系統(tǒng)配置與實際裝置相同,只是用了小型膜元件。按照嚴(yán)密的計劃進(jìn)行了運(yùn)行參數(shù)的調(diào)制,然后逐漸將這些經(jīng)驗在工業(yè)裝置上采用了,工業(yè)裝置的性能得到了明顯的改善。此外,經(jīng)過對電控系統(tǒng)、高壓泵的改造以及增加了能量回收系統(tǒng),裝置性能不斷提高,產(chǎn)水量由32000噸/日提高到52000噸/日,電耗由6.6kwh/m3降低到5.1kwh/m3,系統(tǒng)水回收率由42%提升到53%。
伴隨著旅游業(yè)的發(fā)展,淡水需求激增,1999年地方政府采用BOT運(yùn)營模式又興建一座20000噸/日的反滲透海水淡化工廠即四期工程,新系統(tǒng)要求水回收率在50%以上,產(chǎn)水含鹽量低于50ppm。
1998年一家位于馬德里名叫INIMA的工程公司獲準(zhǔn)承建該項目,系統(tǒng)工藝路線基于兩級反滲透。設(shè)為4套裝置,每套一級產(chǎn)水量5600噸/日。采用了高產(chǎn)水量、能耗低的海水膜,產(chǎn)水含鹽量為700-1000ppm。第二級單套產(chǎn)水量5000噸/日,采用超低壓苦咸水膜進(jìn)一步脫鹽。這種組合工藝流程獲得了更低的能耗效果,以較低的運(yùn)行成本得到了低于50ppm產(chǎn)品水。這套系統(tǒng)由于采用了段間增壓和能量回收技術(shù),一級水的回收率超過50%,二級回收率90%。同時,包括所有的公用用電量、系統(tǒng)高壓泵和海水提升泵的總能耗僅為3.85kwh/m3。這一結(jié)果使我們看到了反滲透技術(shù)在海水淡化方面的廣闊前景。
Las Palmas的實踐證明,大規(guī)模地淡化海水目前只有多級閃蒸、多效蒸餾和反滲透技術(shù)行之有效,而反滲透技術(shù)更是由于無相變、能耗低的特點(diǎn),技高一籌,迅速占領(lǐng)了海水淡化市場。除了反滲透膜本身性能的大幅改善之外,另一方面就是對工藝的不斷完善,尤其是新型余壓能量回收器的發(fā)展,使得能量回收效率大大提高,比能耗大幅度降低,極大地促進(jìn)了反滲透淡化技術(shù)的推廣和應(yīng)用,成為最具競爭力和發(fā)展速度最快的海水淡化技術(shù)。
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