低能耗海水淡化的技術創新

作為唯一一個在北京人民大會堂簽約的海水淡化項目，也是國內最大的海淡項目、SUEZ在全球的首個黑屏全自動化運營項目，里面暗藏著許多的技術創新，這些技術創新，都可以在市政和工業水處理中得以應用和借鑒。

最近關于萬華海淡項目的報道很多，但信息都零零散散，關于技術的部分也都是一筆帶過，作為以技術著稱的小編，實在忍不了，所以今天來盤點一下。

（注：本文圖片未做標注的，均來自網絡）

承建單位：中鐵上海局三公司

設計單位：北京首鋼國際工程技術有限公司

技術提供：蘇伊士環境科技（北京）有限公司

01｜萬華海淡項目介紹

萬華（蓬萊）新材料低碳產業園位于煙臺市蓬萊區北溝化工產業園內，規劃總投資1260億元，主要布局世界級綠色高端新材料系列項目，為支持園區近百套裝置的生產運營，萬華化學（蓬萊）有限公司擬建設海水淡化裝置來解決園區供水問題，同時考慮預留10萬噸/日規模的礦化水作為市政生活用水所需。

項目總投資18億元，分為三期進行建設，一期產水規模為10萬噸/日，二期及三期產水規模均為10萬噸/日，全部建設完成后總規模30萬噸/天。

02｜原水水質分析

海水淡化項目，通常采用熱法或膜法工藝，早年熱法居多，隨著材料的突破和成本下降，膜法工藝的應用越來越多。但傳統海水淡化工藝的選擇上，通常采用雙膜法，即超濾+反滲透（UF+RO）。

海水淡化的核心單元是最后的RO，前端的UF是RO的預處理；而UF前的工藝，是UF的預處理。常見的海水淡化項目的工藝路線通常為：氣浮——超濾——反滲透。氣浮主要去除懸浮物、藻類等，超濾進一步過濾，降低SDI值，最后進入反滲透段進行脫鹽，通常需要兩級RO，才能達到較高的脫鹽率，保證出水水質。

工藝的選擇需要考慮的因素很多，除了投資外，最關鍵的是選擇合適某種水質的工藝。不同地區的海水存在明顯的差異，包括水質、季節性污染物濃度變化等，因此對海水原水水質的分析，就顯得尤為重要，這是海淡項目成功最為重要的前提。

蘇伊士旗下的Actimar公司，研究使用了衛星圖像（水色和紅外圖像）、靜態生物地球化學參數（表面葉綠素濃度：微藻濃度、懸浮顆粒擴散系數）和溫度，結合來自客戶的現場數據和現場測繪，為海水淡化項目提供準確的原水水質分析。

下圖是SUEZ為新竹海水淡化項目提供的海水表面溫度Sea Surface Temperature (SST)月均值

（圖片：蘇伊士資料圖）

03｜處理工藝選擇

萬華海淡項目，從工藝創新，到節能減碳方面都做了大量的創新，許多甚至是全球海淡行業第一次應用。整體工藝如下：

進水泵房→Lamellar斜管沉淀池→DMPF雙介質過濾器→保安過濾器→一級RO→二級RO→產水水池

其中多介質過濾器反洗水進入斜管沉淀池處理，沉淀池排泥進入污泥濃縮池濃縮后脫水處理。

整個項目的處理工藝中，有三處工藝均為全球海淡領域首次應用

01

低能耗斜管沉淀池

在海淡項目里，基于蓬萊的水質條件，預處理工藝第一次采用Lamellazur斜管沉淀池，混合區設計擾流板、折流板，在重力流的推動下，實現混凝、絮凝反應，停留時間長，混合效率高，藥劑充分反應；相對于氣浮、高密池等工藝，本工藝具有構造簡單、水力攪拌、無動力混合，運行成本低，管理方便、運行成本低等優點。此低能耗的斜管沉淀池是在海淡項目的全球第一次應用。

02

超大型雙介質過濾器

21m超大型雙介質過濾器，是國內首次應用，同樣也是全球首次應用案例。雙介質過濾器按超大型設計，主要考慮減少占地面積、DMPF設備數量、配套反洗單元設備數量、閥門儀表數量，節省土建投資及設備投資。

03

膜系統CIP正反組合自動清洗

本項目CIP清洗方式設計為正、反向多重組合式自動清洗方式，能根據不同的污染情況，采用正、反進藥和正、反循環浸泡的多種組合方式，實現清洗方式的靈活性，可實現一次完成徹底清洗的目的，有效恢復膜通量，減少藥劑消耗、節約清洗水量、節省清洗時間，提高系統持續運行時間，提高系統產能。不需要單獨設置中和池及中和泵，節省土建及設備投資，減少系統運行成本。

04｜節能低碳措施

01

余熱利用

絕大多數的海淡項目，都是直接從海中取水。萬華海淡項目原水采用電廠循環冷卻退水，水溫高于直取海水，反滲透系統能耗可顯著降低。

根據反滲透膜元件的特性：通量測試水溫為25℃，每下降1℃，通量下降3-4%；煙臺海水冬季日平均水溫約0℃(最低設計溫度為5℃)，年平均溫度為12℃，本項目年平均溫度15-17℃。

反滲透系統受水溫影響明顯，結合不同水溫電耗對比圖可知，平均噸水電耗預計節省0.1kwh/d。

02

壓力式串聯反滲透技術

本項目采用DMPF+SWRO的壓力式串聯反滲透技術，工藝流程短，雙介質過濾器單元不設中間水池、一級RO提升泵，利用產水余壓（4-5bar）直接進入反滲透系統；且一級RO產水未設產水池及二級RO提升泵，利用產水余壓直接進入二級RO系統，通過雙膜系統的控制步序，實現各工藝段的串聯且平穩運行，節省土建投資及設備投資。

03

RO撬架靈活性設計

一級RO撬架設計預留20%膜殼空位，二級RO撬架設計預留3%膜殼空位。同比常規設計，本項目設計，為項目用戶的后期運維考慮了靈活性及運維成本降低的可行性。

04

國內首家黑屏操作海淡廠

萬華蓬萊海淡水廠是SUEZ在全球首個黑屏全自動化運營項目，是典型的綠色低碳智慧海水淡化工廠。本項目采用自動化黑屏操作系統，通過高度智能化的程序編寫及硬件配置來實現全廠區、全流程無人值守的運行方式，為中國首家采用黑屏操作的海水淡化工廠

黑屏操作系統是高度自控概述，可以檢驗裝置的日常操作質量、自動化率、儀表系統運行質量、控制系統日常維護水平、自控組態和設置組態等指標。通過PID參數整定、提升裝置自動控制率是實現黑屏操作，是裝置實現“安、穩、長、滿、優”的一種非常有效的基本保障措施，也為故障應急處理贏得了時間。

當系統沒報警，若干分鐘后電腦屏幕變為黑屏，全自動操作模式，若產生報警，退出黑屏模式。黑屏系統的關鍵是控制邏輯的嚴密和完善。把一切可能性盡可能考慮周全并給出預案，即可實現相當意義上的完全自動化，基本無需人工干預，即黑屏操作。

05

光伏發電

利用建筑物屋頂空間布置8000平米光伏板，每年發電量大約50000MWh，每年減少二氧化碳排放量3萬噸，相當于每年4000棵左右的大樹所吸收的二氧化碳。

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排版： 《凈水技術》編輯 李濱妤

審核： 《凈水技術》社長/執行主編 阮辰旼

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