海水淡化预处理过程概要

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5 .海水中悬浮物颗粒的沉降特点

海水中有机物含量较少，只是海水中无机物含量的十万分之 一，但在固－液界面相互作用中扮演着重要角色。 这些有机物极易吸附到悬浮颗粒物表面，形成一层“有机 膜”，此有机物大都是亲水性有机物，吸附到悬浮颗粒物表 面后便形成水化保护层。


天然海水中的各种颗粒物，不管其组成如何，表面均带负电

处理系统，以确保反渗透组件的给水质量合格。
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海水反渗透预处理系统由于受各地海水水质(物理指标) 的变化而出入较大，一般情况下要采用加氯消毒、凝聚 过滤、加酸调节pH值、投入聚磷酸盐做阻垢剂、消除余 氯以及微滤才能进入反渗透系统。 对于岸边为砂质层的情况，通常采用在岸边打海水井， 取出其井水可降低浊度和微生物含量，简化预处理。
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4.海水中胶体颗粒特点

海水是一个含有多种无机物和有机物的复杂而巨大的溶 液体系，既有胶体溶液特性又有电解质溶液特性，是具有 生物活性的水溶液体系。 海水是一个常处于热力学不稳定状态的多相体系，含有 大量的悬浮物质和胶体，尤其是河口海域，被称为“胶体 王国”，海水中的胶体具有较强的动力学活性。 海水中有大量电解质，海水中的胶体的双电层被压缩得 很薄，胶体颗粒大都带负电，并且海水中胶体颗粒都很细 小。因此，海水中胶体颗粒比较稳定。
2. 海水预处理的主要方法 主要有沉淀、混凝、澄清、过滤、软化、消毒和脱气等。

沉淀：就是利用重力沉降将水中大的悬浮物颗粒除去或加 入化学药剂使水中的暂时硬度生成沉淀物而除去。 混凝：用混凝剂使水中细小胶体物质形成大颗粒的过程。 澄清：将混凝过程产生的大颗粒物质分离出去的过程。 过滤：水经装有特殊介质的装置，截留水中杂质的过程。 软化：采用化学药剂、离子交换树脂或纳滤膜除去水中的 纳、镁、铁等离子的过程。 消毒：是指加入杀生剂、杀灭海洋污染生物的过程。 脱气：用来除去海水中的氧气和二氧化碳等有害气体。
荷，而且表面电性均匀。 正是由于表面带电荷和有一层水化保护膜，使得海水中的悬 浮物颗粒处于分散状态而不易沉降。

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6 . 凝聚、什么叫絮凝、什么叫混凝




在化学和工程的词汇中，对凝聚、絮凝和混凝这三 个词意带有不同的解释，有时又含混相同。 凝聚：是指胶体被压缩双电层而脱稳的过程； 絮凝：则指胶体脱稳后（或由于高分子物质的吸附 架桥作用）聚结成大颗粒絮体的过程； 混凝：则包括凝聚和絮凝两种过程。 凝聚是瞬时的，只需将化学药剂扩散到全部水中的 时间即可。絮凝则与凝聚作用不同，它只需一定的 时间去完成，但一般情况下两者也不好截然分开。
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1. 海水的预处理及目的

海水的预处理就是在海水进一步利用之前
对海水进行的“初步处理”。 预处理的目的是将海水中的泥沙、悬浮物、 胶体、微生物、有机物、溶解气体等会对下 一步海水利用工艺产生有害作用的物质除去

或降低到一定程度使之符合下一步工艺对海
水水质的要求。
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一般的投药范围：
普通铁盐、铝盐为10～100mg/L，聚合盐为普
通盐的1/2～1/3，有机高分子混凝剂1～5mg/L，
投量过多可能造成胶体再稳。
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（7）混凝剂投加顺序的影响

使用多种混凝剂时，其最佳投加顺序需要通过试验确定。 一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂并用时，先投加 无机混凝剂，再投加有机混凝剂。 但当处理的胶粒在50μm以上时，常先投加有机混凝剂 吸附架桥，再加无机絮凝剂压缩双电层而使胶体脱稳。

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11 影响沉淀处理效果的因素
沉淀处理的效果主要决定于沉淀物的溶解度
（1）水温。大多数沉淀物质的溶解反应是吸热反应，溶解 度随着温度的升高而增大。 （2）同离子反应。 水中加入含有共同离子的电解质时，可以使沉淀物的 溶解度显著降低，这就是沉淀反应的同离子效应。
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温度也影响矾花形成的速度和结构。低温时，尽管增加投药量，絮
体的形成还是很缓慢，而且结构松散，颗粒细小，较难去除； 此外，水温低时水的粘度大，布朗运动减弱，碰撞次数减少，同时

剪切力增大，难以形成较大的絮体。但温度太高，易使高分子絮凝
剂老化和分解生成不溶性物质，反而降低混凝效果。
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淡水的混凝作用主要是压缩双电层机理在其作用。但 该机理可以很好地解释港湾处泥沙的沉积现象。（在港
湾处当淡水进入海水时，由于海水中盐类浓度较大，使得淡水中 胶体的稳定性降低，易于凝聚，故此处泥沙较易沉积。）



海水的混凝过程用压缩双电层机理就不能得到合理的 解释，但在海水的高含盐度下，仍然有胶体存在的现 象。 在海水的混凝过程中起主导地位的应是吸附电中和机 理和吸附架桥机理，由于海水中胶体大都带负电，在 加入混凝剂后胶体所带电荷被中和，稳定性降低而凝 聚。 对海水的絮凝，使用阳离子聚丙烯酰胺的絮凝效果要 明显好于使用阴离子聚丙烯酰胺。
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水的碱度对pH值有缓冲作用。当碱度不够时，应添加石灰等药剂。 2018/8/10
（3）水质的影响

水中粘土杂质，粒径细小而均匀者，混凝效果较差，粒 径参差者对混凝有利。

颗粒浓度过低往往对混凝不利，回流沉淀物或投加沉淀
物可提高混凝效果，水中存在大量有机物时，能被粘土 微粒吸附，使颗粒具备了有机物的高度稳定性，此时， 向水中投氯以氧化有机物，破坏其保护作用，常能提高 混凝效果。 水中盐类也能影响混凝效果，如水中Ca2+、Mg2+、硫、磷 化合物一般对混凝有利，而某些阴离子（如Cl-）和表面 活性物质却有不利影响。
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7.常用海水絮凝剂

研究表明，在海水净化过程中，单独用有机离子絮凝剂， 混凝效果极差。而无机絮凝剂却有很好的絮凝效果。

常用无机絮凝剂有三氯化铁、聚合氯化铁、硫酸铝和聚合
硫酸铝等，其中铁盐混凝效果最佳。

有机混凝剂主要作为助凝剂作用，配合无机絮凝剂是海水
的预处理效果更好。海水净化过程中常用的助凝剂主要有
PH控制
加氯
浓盐水Baidu Nhomakorabea
能量回收 装置
纯净水
淡水缶 膜组件
后处理
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反渗透海水淡化工艺简图
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一.

海水预处理
为了充分发挥反渗透淡化系统的技术优越性，保证良好的设 计性能和长时间的安全运行，特别是为了保证膜的使用寿命 (一般情况下，自来水和苦咸水反渗透膜的使用寿命为5年， 而海水膜的使用寿命为3年)，必须对原水进行适当的预处理， 并应控制反渗透器进水的各种参数，才能确保反渗透设备的 长期安全运行。 预处理和清洗不合理，会导致渗透量下降，并需要更换新的 反渗透组件。因此，在反渗透工程设计上，必须仔细考虑预
反渗透海水淡化工艺

由于反渗透膜可以阻止无机盐分子的通过，因此反 渗透工艺技术可以用于海水淡化领域。

一般说来，反渗透海水淡化工艺可以分为三个部分：
预处理、反渗透和后处理。

加上因膜污染而不得不进行的膜清洗，所以反渗透 工艺一般分四部分。
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絮凝剂 酸处理 氯处理
砂滤
海水
除氯
预处理
11 影响沉淀处理效果的因素
（3）盐效应。当水中难溶盐存在时，加入强电解质，使得
饱和溶液变成不饱和溶液，反而使沉淀物的溶解度增加， 此现象称为盐效应。 （4）络合剂。络合剂的加入会使被沉淀的离子生成络合物 （配位化合物）而难以除去。
（5）酸效应。所谓酸效应是指水的酸度对沉淀物的溶解度
有一定的影响。酸效应对强酸盐的沉淀影响甚微，而对弱 酸盐的沉淀影响较明显。
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10 .沉淀

悬浮颗粒靠重力作用，从水中分离出来的过程称为沉淀。 完成沉淀过程的设备或构筑物统称为沉淀池。 两种沉淀，一种是颗粒在沉淀过程中，彼此没有互相干 扰，只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力作用，称 为自由沉淀； 另一种是颗粒在沉淀过程中，彼此互相干扰，或者受到 容器壁的干扰，虽然其粒度和第一种相同，但沉降速度 却很小，称为干扰（拥挤）沉淀。
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选择海水净化工艺还要根据海水的用途，若所取海水 是用来作为大生活用水，则只需经过加入杀生剂和絮 凝沉降工艺即可达到所需要的水质。 所取海水是进入反渗透法海水淡化装置，则对进水水

质要求较高，一般需采用：
沙滤→活性炭过滤→水箱（加药剂）→精密过滤
上为浙江嵊山500t/日反渗透海水淡化示范工程的预处理工艺 大致相同，而大连长海县1000t/日反渗透海水淡化示范工程的预 处理工艺就没有活性炭过滤器。
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12 沉淀池的分类

沉淀池按其形态和结构可分为： 平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池 以及斜管、斜板沉淀池等多种。
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9. 海水混凝过程的机理与淡水混凝过程

胶体因电位降低或消除，从而失去稳定性的过程成为
脱稳。脱稳的胶粒相互聚集成微絮体的过程成为凝聚。 而未经脱稳的胶体也可形成大的颗粒，这种现象成为 絮凝。

按机理，混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附
架桥、沉淀物网捕四种。

实际过程中，以上四种混凝机理往往可能是同时或交 叉发挥作用，只是在一定情况下依条件不同而以其中 某一种机理起主导作用而矣。

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（4）水力条件 在混合阶段，要求混凝剂和水迅速均匀地混合，
到了反应阶段，既要创造足够的碰撞机会和良
好的吸附条件让絮体有足够的成长机会，又要
防止生成的小絮体被打碎，因此搅拌强度要逐
渐减小，反应时间较长。
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（5）混凝剂的种类


混凝剂的选择
主要取决于胶体和絮体的性质、浓度。
（2）pH值的影响

pH值对混凝效果影响很大。pH值的大小直接关系到所选用药剂的种 类、加药量和混凝沉淀效果。水中H+和OH-参与混凝的水解反应，因
此，pH值强烈影响混凝剂的水解速度、产物存在的形态与性能。

例如，铝盐的混凝作用是通过生成Al(OH)3胶体实现的，在不同pH值 下，Al3+的存在形态不同。 铁盐的混凝效果同样受到pH值的影响和控制，但铁盐的水解性能优 于铝盐，水解生成的氢氧化物胶体溶解度较小。铁盐适用的pH值范 围较大，其最佳pH值范围在6.0～8.4之间。 海水的pH值范围约在7.5～8.4之间，所以在海水净化过程中，三价 铁盐絮凝剂经常被采用。 高分子絮凝剂尤其是有机高分子絮凝剂，受pH值影响较小。


以深井水和地表水两种给水水质作为备用系统的情况。
这种系统的预处理还应充分考虑到深井水和地表水各自 的特点，优化组合预处理流程，以降低预处理投资和远 行成本。
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反渗透的预处理系统由于受进水水质的 影响而干变万化，不可用一个公式套用。

一个特定反渗透工程预处理流程的确定 和设备的选用，必须结合给水水质和工 程理论及实践优化设计。
非离子型聚丙烯酰胺和阳离子型聚丙烯酰胺。
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8. 影响絮凝效果的因素

影响絮凝效果的因素很多，主要有水温、pH、水质、水力条件、混 凝剂的种类、混凝剂的投加顺序和药剂投加量。
（1）水温的影响

水温对混凝效果有明显的影响。 混凝剂水解多是吸热反应，水温低时，水解速度慢，不完全。
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3 . 海水预处理工艺的选择


应根据海水水质、预处理所需达到的水质和技术经济 指标来选择。选择既能达到下部工艺对水质的要求，在 经济上又合理的处理工艺。最经济有效的预处理工艺一 般需要通过试验确定。 对含泥沙较多的海水，可用沉沙池澄清； 含悬浮物多的海水，用过滤器处理； 含胶体物质多的海水，采用化学净化处理。 如青岛附近海域为沙滩，海水水质较好，将海水作为冷 却用水和生活用水使用时，预处理工艺极为简单，只需 加入杀生剂即可。而天津塘沽附近海域为泥滩，海水浊 度较大，需采用絮凝沉降法。
如水中污染物主要呈胶体状态，且电位较高，则应先 选无机混凝剂使其脱稳凝聚，如絮体细小，还需投加高 分子絮凝剂与高分子混凝剂并用，可明显提高混凝效果，
扩大应用范围。

对于高分子而言，链状分子上所带电荷量越大，链越 能充分延伸，吸附架桥的空间范围也就越大，絮凝效果
就越好。
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（6）混凝剂投加量的影响 对任何混凝处理，都存在最佳絮凝剂和最佳投药 量，应通过试验确定。