2.12　原水預處理工藝流程［24］

無論是海水淡化，還是咸水脫鹽，給水預處理是保證系統長期穩定運行的關鍵之一。在制定海水預處理方案時應充分考慮如下幾點。

①海水中存在大量微生物、細菌和藻類。海水中細菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會給取水設施帶來許多麻煩，而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉。

②風浪、潮汐作用使海水中混雜大量泥沙，濁度變化大，易造成海水預處理系統運轉不穩定。

③海水含鹽量高、密度大、顆粒沉降速度慢，在混凝沉淀反應中應選擇較小的上升流速，有利于絮體沉淀。

④海水具有較大腐蝕性，海水預處理系統設備要考慮耐腐蝕性。

預處理的方法和采用的設備應根據原水水質、反滲透、蒸餾淡化器、電滲析器的進水要求及設備的規模來決定。在考慮方案時既要保證運行可靠、操作方便，又要注意經濟合理，避免預處理設備過分龐大和復雜，從而增加投資和經常性的操作管理費用。

2.12.1　電滲析法淡化原水預處理工藝流程

2.12.1.1　地下水電滲析法淡化原水預處理工藝流程

①地下水比較潔凈，硬度、鈣、鎂含量不高，不含H2S時，經一級過濾就可進入電滲析器：

地下水→砂濾（或濾筒式濾器）→電滲析

②地下水較渾濁時，需二級過濾處理：

地下水→砂濾→濾筒過濾（或微孔管過濾）→電滲析

③地下水中有H2S時采用曝氣氧化、加氯氧化、活性炭吸附，再過濾處理：

地下水→曝氣氧化→加Cl2氧化→活性炭吸附→濾筒式過濾→電滲析

④當地下水水質較差，有較高的硬度，含較多鐵、錳離子和H2S時，需進行加石灰混凝沉淀、過濾等處理，工藝流程如下：

地下水→加石灰-Na2CO3混凝沉淀→過濾→電滲析

地下水→曝氣→加石灰混凝沉淀→過濾→活性炭吸附→濾筒式過濾→電滲析

⑤也可用離子交換法去除硬度：

地下水→砂濾→弱酸陽離子交換→強酸陽離子交換→電滲析

2.12.1.2　河水電滲析預處理工藝流程

①河水電滲析預處理時，若水質較清，有機物含量不多，主要除去水中懸浮物及膠體，可用凝聚沉淀、過濾處理：

河水→凝聚沉淀→過濾→電滲析

②若河水受工業污水污染，則需用下列流程預處理：

河水→凝聚沉淀→過濾→活性炭吸附→濾筒式過濾→電滲析

河水→格柵過濾→加氯氣氧化處理→凝聚沉淀→過濾→電滲析

2.12.1.3　苦咸水及海水電滲析預處理工藝流程

苦咸水中暫時硬度和含量較高時，可用羧酸型陽離子交換樹脂去除Ca2+和Mg2+，并可同時去除堿度：

預處理流程為：

地下鹵水→羧酸型陽離子交換→電滲析

也可再增加一次強酸樹脂交換后進入電滲析裝置：

苦鹵水→羧酸樹脂交換→強酸樹脂交換→電滲析

鈉離子型原水首先進行羧酸樹脂交換，除去全部和部分Ca2+、Mg2+，接著用磺酸鈉離子交換器將原水中剩余的Ca2+、Mg2+除去。

弱酸樹脂交換劑可用酸再生，磺酸樹脂則用電滲析濃水再生。

高礦化度高硬度苦咸水淡化預處理工藝包括：單介質或多介質過濾器過濾→活性炭過濾→軟化或阻垢→微濾。

杭州水處理技術開發中心采用海水先經過濾，然后加酸軟化，加除垢劑防止鈣鎂離子沉淀，電滲析系統給水pH調整到6左右，每立方米海水約加1.5mol鹽酸，鹵水循環加酸約為海水中加酸量的10％左右，就可防止CaCO3和MgCO3沉淀。最后用納濾膜軟化確保電滲析器進水質量，其工藝流程如圖2-20所示。

2.12.2　反滲透法淡化原水預處理工藝流程

2.12.2.1　苦咸水反滲透預處理工藝流程

山東長山島反滲透苦咸水淡化站苦咸水反滲透淡化預處理流程如圖2-21所示［23］。

其中雙層濾料過濾器由無煙煤和石英砂構成，上層為1.0～1.6mm粒徑的無煙煤，下層為0.42～0.85mm粒徑的石英砂，過濾速度為8m/h，過濾前加0.5mg/L的次氯酸鈉殺菌、滅藻，過濾后的水加入亞硫酸氫鈉和5mg/L的六偏磷酸鈉防垢，然后經聚丙烯纖維蜂房式管狀濾芯過濾，進入反滲透膜組件前，再經高壓泵加壓進入反滲透膜組件。預處理后水的污染指數為1.3～3.9，余氯濃度為0.05mg/L，符合反滲透進水標準。

2.12.2.2　海水反滲透預處理工藝流程

（1）當原海水符合第一類《海水水質標準》（GB 3097），常年有機物含量較低，濁度<5NTU時，可采用微絮凝濾料過濾或中空纖維超濾膜過濾工藝作為海水預處理工藝［15］，如圖2-22和圖2-23所示。

（2）當原海水濁度>10NTU時，宜先用混凝沉淀和二級濾料過濾的海水預處理工藝。

①海水預處理量較小時，如某海島反滲透海水淡化現場：海水常年濁度為10～400NTU，原海水預處理量為220m3/h，海水預處理工藝流程如圖2-24所示。

②海水預處理量較大時，可采用以下海水預處理工藝，流程如圖2-25和圖2-26所示。

2.12.3　蒸餾法淡化原水預處理工藝流程

蒸餾法是海水淡化的主要方法之一，由于其不受原水濃度限制，產淡水純度高，且可充分利用廉價的熱源，在現今海水淡化方法中占40％左右。但蒸餾法存在傳熱管結垢、設備在高溫下運行易腐蝕等問題，其預處理方法主要關注防結垢和防腐蝕技術問題。有資料表明，當50℃條件下海水濃縮倍數大于1.5、80℃條件下濃縮倍數大于1.1以后，體系濃縮倍數越高，結垢傾向越大。將海水濃縮倍數控制在1.5～2.0條件下，加緩蝕劑、阻垢劑和殺生劑，可以極大減緩設備腐蝕、結垢和生物附著。阻垢劑可選用馬來酸酐和聚羧酸酯，后者不僅能抑制結垢，而且具有分散懸浮物體的功能，可使多級閃蒸濃水溫度范圍達到95～110℃［22］。蒸餾法海水預處理流程見圖2-27。

多級閃蒸淡化裝置（MSF）由于濃縮海水最高操作溫度在110℃左右，因而增加了對傳熱管及設備本體的腐蝕性，必須采用價格昂貴的銅鎳合金特種不銹鋼及鈦材制作設備。同時為了減輕傳熱管的結垢及腐蝕，對進入淡化裝置的海水不僅需加酸軟化脫除二氧化碳，而且需脫除氧氣。低溫多效蒸發淡化裝置（LT-MED）中濃縮海水的最高操作溫度在70℃左右（蒸汽溫度72℃左右），結垢可能性極小。當海水濃縮倍數為1.8～2.0時，硫酸鈣和碳酸鈣也不會結晶析出，因此進入裝置的海水只需加入微量阻垢劑，不需加酸、脫二氧化碳和脫氧氣處理［14］。

大連理工大學等單位設計的填料塔脫氣技術可使水中溶解氧降到10ng/L，CO2降到2mg/L以下，已應用于豎管多效多級閃蒸海水淡化裝置。

天津合成材料研究所研制的H-1號水質穩定劑，可以適應低溫、中溫和高溫范圍阻垢要求，已應用于蒸餾法海水淡化。