引言

中東地區(qū)以熱帶沙漠氣候為主,淡水資源極度匱乏,為有效解決淡水資源問題,各國廣泛建立海水淡化項目。本海水淡化項目位于阿聯(lián)酋境內(nèi)的波斯灣海岸線,采用100%反滲透海水淡化技術(shù)(SWRO),設計全廠產(chǎn)水出力為200MIGD(約90萬m3/d),主要包括取水系統(tǒng)、預處理系統(tǒng)、RO反滲透系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、變電站系統(tǒng)及其他公共輔助系統(tǒng)等。本項目采用DAF+DMGF預處理工藝,采用上海巴安技術(shù)。預處理系統(tǒng)的作用是去除地表海水中存在的顆粒泥砂、膠體、微生物等雜質(zhì),經(jīng)預處理后的海水水質(zhì)應達到反滲透膜元件的進水水質(zhì)要求,使反滲透膜能夠保持良好性能,保證產(chǎn)水水質(zhì)達標。

1氣浮(DAF)系統(tǒng)

1.1氣浮(DAF)系統(tǒng)描述

DAF(DissolvedAirFlotation)又稱"溶氣浮選系統(tǒng)",簡稱"氣浮系統(tǒng)",是海水淡化第一級預處理,主要包括沉淀池、混凝池、氣浮單元、空壓機系統(tǒng)及化學加藥系統(tǒng)等,用以處理進水中所含的懸浮物以保護下游處理系統(tǒng)不受污堵。本項目的氣浮系統(tǒng)設備由上海巴安水務公司提供,在機械絮凝池利用絮凝劑對海水進行預處理,然后輸送至氣浮池,氣浮池內(nèi)部分產(chǎn)水通過溶氣罐在加壓的情況下溶解空氣后進入溶氣釋放系統(tǒng),使大量20~120um的小氣泡釋放進待處理水中,氣泡與水中固體吸附使其密度小于水浮在水面上,再由刮板機去除,能夠高效降低海水的濁度。

DAF系統(tǒng)在去除疏水性固體方面特別有效,例如藻類和油,可以保障在赤潮期間或水中含有微量油的情況下整套海水淡化系統(tǒng)的持續(xù)運行,并能有效降低下游DMGF的工作負荷和反洗周期。

1.2氣浮(DAF)系統(tǒng)工藝流程

本項目DAF系統(tǒng)共分為兩組,每組主要包括4個混凝池(4×33%)、6臺空壓機、18個氣浮單元,每個單元又包括絮凝池、氣浮池、溶氣罐、刮板機、化學加藥系統(tǒng)等?；瘜W加藥藥品包括硫酸溶液、FeCl3溶液、聚合物電解質(zhì)(PAM)等,其中硫酸溶液用于調(diào)節(jié)海水pH值,有利于降低海水的濁度:FeCl3用作助凝劑:聚合物電解質(zhì)(PAM)用作絮凝劑。該系統(tǒng)設計流量102931m3/h,處理后的水質(zhì)TSS平均小于2.0mg/L,濁度小于3NTU,油脂去除率在80%以上,海藻清除率在95%以上。

DAF工藝流程圖如圖1所示。

圖1 DAF工藝流程圖

1.3氣浮(DAF)系統(tǒng)功能介紹

(1)靜態(tài)混合器:安裝在DAF系統(tǒng)的進海水管道中,加入的助凝劑、絮凝劑等化學藥品在進入DAF系統(tǒng)前與海水進行充分混合,保證化學加藥的均勻分布。

(2)混凝攪拌機和絮凝攪拌機:增強化學物質(zhì)與海水混合均勻性,提高混凝效果,通過梯度遞減攪拌速度來增強絮凝效果。

(3)再循環(huán)泵和過濾器:將部分合格產(chǎn)水輸送至溶氣系統(tǒng)加壓溶氣。

(4)帶有空氣壓縮機的溶氣系統(tǒng):由空壓機提供的壓縮空氣通過穩(wěn)壓罐進入溶氣罐,由溶氣水攜帶進入溶氣釋放器減壓進入待處理海水中。

(5)刮泥機和污泥輸送泵:將泥渣從氣浮池頂部刮出至污泥渠,由污泥泵輸送至污泥處理系統(tǒng)。

1.4氣浮(DAF)系統(tǒng)處理能力驗證

2022年20月氣浮(DAF)系統(tǒng)調(diào)試及試驗期間,海水經(jīng)取水系統(tǒng)進入DAF系統(tǒng)進行處理。DAF系統(tǒng)入口及出口的水質(zhì)檢測記錄如表1和表2所示。

從DAF系統(tǒng)入口和出口的水質(zhì)檢測記錄可以得出,該氣浮(DAF)系統(tǒng)對海水濁度、油脂、藻類、總懸浮固體(TSS)的處理效果能夠達到設計要求。

2雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)

2.1雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)描述

雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)是海水預處理中第二階段的重要系統(tǒng)。本項目的DMGF系統(tǒng)分為s組,每組包括3臺羅茨風機、32座濾池和3臺反洗水泵等。DMGF濾池內(nèi)濾料對海水具有過濾作用,每座濾池進水為環(huán)形布置。DMGF濾池根據(jù)運行時間、濾池壓差及出水濁度進行反洗。該系統(tǒng)的海水出力設計能力為1030~7m3/h,處理后水質(zhì)指標TSS不超過1mg/L,濁度不超過0.3NTU,SDI15要求90%運行時間不超過s,200%運行時間不超過5。

2.2雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)工藝流程

經(jīng)DAF處理后的水中含有懸浮物和膠體,通過DMGF濾池介質(zhì)濾層時,在遷移一粘附一截留的作用機理下,因濾層孔隙的篩分功能由大到小逐漸變化進而被去除,同時接觸和吸附功能又能除去水中有機物、細菌,以及鐵、鋁、錳等重金屬離子。水中懸浮物、顆粒和膠體清除后,進水的濁度和SDI值降低,滿足后續(xù)R0系統(tǒng)的進水要求。DMGF系統(tǒng)工藝流程圖如圖2所示。

每個DMGF濾池長22.2m,寬9m,濾料從上至下分別為無煙煤(直徑0.~~2.6mm,填裝高度600mm)、石英砂(直徑0.s~0.~mm,填裝高度s50mm)、石榴石(直徑0.3~0.6mm,填裝高度250mm:直徑2.5~2.5mm,填裝高度200mm)和礫石(直徑2~5mm,填裝高度200mm)。

2.3雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)工藝原理

DMGF工藝原理分為機械篩分和接觸混凝。

(1)機械篩分:濾料之間的孔隙很小,尤其是在濾層表面,水流經(jīng)過時,該類孔隙將截留部分懸浮物,而截留下來的懸浮物會再次重疊架橋,從而形成孔眼更小的濾網(wǎng),以除去更小的懸浮物。

(2)接觸混凝:過濾池內(nèi)的濾料排列得比較緊密,懸浮物和膠體在流經(jīng)濾料間彎曲的孔道時,極易與濾料顆粒撞擊,由于膠體、懸浮物有較強的表面活性,便吸附在濾料的顆粒上,通過過濾池的反洗操作將之去除。

2.4雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)處理能力驗證

2021年20月雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)調(diào)試及試驗期間,DAF系統(tǒng)產(chǎn)水進入雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)進行處理。DMGF系統(tǒng)入口及出口的水質(zhì)檢測記錄如表3和表4所示。

從DMGF系統(tǒng)入口和出口的水質(zhì)檢測記錄中可以得出,該雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)對DAF產(chǎn)水的濁度、總懸浮固體(TSS)、污染指數(shù)(SDI)處理效果能夠達到設計要求,水質(zhì)指標符合RO膜廠家要求的反滲透系統(tǒng)進水標準。

3結(jié)論

氣浮(DAF)-雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)預處理工藝在大型海水淡化工程中被廣泛應用,是海水淡化工藝中最重要的系統(tǒng)之一,其能防止反滲透膜元件表面污染、結(jié)垢沉淀,確保其免受損害,從而保持良好的性能和足夠長的使用壽命。

阿聯(lián)酋阿布扎比某膜法海水淡化項目調(diào)試及試驗期間的水質(zhì)檢驗結(jié)果表明:氣浮(DAF)-雙介質(zhì)過濾(DMGF)系統(tǒng)預處理工藝對海水濁度、油脂、藻類、總懸浮固體(TSS)、污染指數(shù)(SDI)等處理效果明顯,出水水質(zhì)指標穩(wěn)定,符合RO膜廠家要求的反滲透系統(tǒng)進水標準。