第2章　海水淡化工程原水预处理技术

2.1　预处理的目的与内容

海水预处理是指海水进脱盐工艺（设备）前的处理工艺，也可称海水前处理，其目的是从海水中去除对后续工艺和设施（备）有危害的物质或降低其含量，最终达到海水淡化设备进水水质要求，确保海水淡化系统的高效低耗和长期安全运行。

沿岸和近海海水水质受水体循环、自然环境和人类社会活动影响较大，在不同海域和季节，海水含盐量、水温、浊度和有机物等指标随时空不同而有很大差异，各海区地表海水水质分析结果见表2-1。海水淡化的海水水源通常取自近岸地表5m以下的海水，含有较多杂质，不宜直接进淡化设备，需进行预处理。

表2-1　各海区地表海水水质分析结果

海水预处理中需去除的物质大致可归纳如下。

（1）漂浮物　可分为固体类和液体类，固体类如杂草、树枝、塑料和冬天的冰凌等；液体类如石油、废机油和动物油脂等。这些漂浮物会堵塞取水管，损坏取水泵的叶轮，造成海水取水量下降，影响海水取水设施的安全。为避免或减少漂浮物进入输水管，取水管头部铺设水深应大于3～5m，在取水头部或集水井内设置格栅和旋转栅网，拦截固体漂浮物。金属材质的格栅和栅网需进行防腐处理。

（2）浮游生物　如藻类有绿藻、赤藻等；海生贝类有牡蛎、贻菜、藤壶等。它们在适宜条件下大量繁殖污染水质，堵塞栅网，会在取水管壁内或取水构筑上形成厚度约2～5cm的一层坚硬的贝壳层，增加输水阻力，使流量减少。这种生物污染对输水设施具有很大的破坏性，应在取水头部或集水井定期投加生物灭杀剂（如液氯、次氯酸钠等）。

（3）细菌和微生物　细菌和微生物是一种生物活体，生物态颗粒有机物，颗粒尺寸大致在10-5～10-2mm范围，其中致病菌如大肠杆菌等，主要来源于排海生活污水，会危害人的健康。据检测，个别沿岸海水中粪大肠菌群大于23000CFU/L。为达到供水卫生指标，菌落总数应<100CFU/mL，总大肠菌群为0CFU/100mL。消毒灭菌也是海水预处理与后处理的一项重要内容。

（4）悬浮物　可分为无机类和有机类，无机类如泥沙、黏土、硅酸盐等，有机类如菌类、生物胞囊、大分子有机物等，颗粒大小在10-4～1mm范围，是使水体浑浊、变色的主要原因。海水中悬浮物含量因受泾流、风浪、潮汐等因素影响变化较大，低含量的海域只有2.0mg/L；高含量的海域有时可达5000mg/L，而且海水悬浮物含量的日变化幅度可达300～400mg/L。大颗粒泥砂悬浮物可采用沉砂池沉降处理；细小颗粒的悬浮物应采用混凝-沉淀-过滤工艺处理。

（5）胶体微粒　胶体微粒在海水中处于一个均匀而稳定的分散体系，颗粒直径约在1～200nm范围，其属性可分为无机类如黏土、金属氢氧化物等；有机类如蛋白质、腐殖质等和两者相互抱团的结合体。胶体物质主要来源于海底土壤、水生动植物分解体和排海的生活与工业废水。胶体会恶化水质，污染反渗透膜与离子交换膜，堵塞膜孔，使产水量和脱盐率下降。由于胶体微粒的静电斥力、水化层作用和布朗运动，使其在静止水体中也不会重力沉降，只有通过混凝反应，破坏胶体稳定性，形成矾花，经沉淀过滤去除。

（6）溶解性物质　是指会影响海水淡化过程，溶于海水的一些分子和离子。

①铁、锰、铝在海水中一般以氢氧化物存在。海水中总铁含量为0.2～1.5mg/L，铁有Fe3+和Fe2+。锰、铝的含量约0.01～0.10mg/L。它们会污堵反渗透膜和离子交换膜，按反渗透和电渗析进水要求，应分别小于0.05mg/L和0.3mg/L，如海水中含量超过指标值，应在海水预处理中除去。

②钙离子（Ca2+）和硫酸根（）在沿岸海水中浓度分别为250～420mg/L和1100～2700mg/L，应通过海水淡化的水回收率、斯蒂夫饱和指数（S&DSIc）和硫酸钙溶度积的计算，判断是否会产生碳酸钙（CaCO3）和硫酸钙（CaSO4）的沉淀。当有沉淀趋向时，可采用降低水回收率、加酸调节pH值或加阻垢剂等处理措施。

③海水中溶解气体有氧（O2）、游离二氧化碳（CO2）和氨氮分子，在蒸馏法海水淡化过程中，这些溶解气体会在传热面上积累而形成气膜，从而降低传热速度。O2在高温下会加速金属腐蚀反应。氨氮能与铜生成铜氨络离子，腐蚀铜金属设备。这些溶解气体可采用真空抽气设施除去。

④在消毒杀菌处理过程中投加的氯气、次氯酸钠或二氧化氯会在海水中残留部分活性余氯，其具有极强的氧化性，会损坏反渗透膜、离子交换膜和金属设备，因此在进入海水淡化设备前，应投加还原剂如亚硫酸氢钠予以消除。