2.12　原水预处理工艺流程［24］

无论是海水淡化，还是咸水脱盐，给水预处理是保证系统长期稳定运行的关键之一。在制定海水预处理方案时应充分考虑如下几点。

①海水中存在大量微生物、细菌和藻类。海水中细菌、藻类的繁殖和微生物的生长不仅会给取水设施带来许多麻烦，而且会直接影响海水淡化设备及工艺管道的正常运转。

②风浪、潮汐作用使海水中混杂大量泥沙，浊度变化大，易造成海水预处理系统运转不稳定。

③海水含盐量高、密度大、颗粒沉降速度慢，在混凝沉淀反应中应选择较小的上升流速，有利于絮体沉淀。

④海水具有较大腐蚀性，海水预处理系统设备要考虑耐腐蚀性。

预处理的方法和采用的设备应根据原水水质、反渗透、蒸馏淡化器、电渗析器的进水要求及设备的规模来决定。在考虑方案时既要保证运行可靠、操作方便，又要注意经济合理，避免预处理设备过分庞大和复杂，从而增加投资和经常性的操作管理费用。

2.12.1　电渗析法淡化原水预处理工艺流程

2.12.1.1　地下水电渗析法淡化原水预处理工艺流程

①地下水比较洁净，硬度、钙、镁含量不高，不含H2S时，经一级过滤就可进入电渗析器：

地下水→砂滤（或滤筒式滤器）→电渗析

②地下水较浑浊时，需二级过滤处理：

地下水→砂滤→滤筒过滤（或微孔管过滤）→电渗析

③地下水中有H2S时采用曝气氧化、加氯氧化、活性炭吸附，再过滤处理：

地下水→曝气氧化→加Cl2氧化→活性炭吸附→滤筒式过滤→电渗析

④当地下水水质较差，有较高的硬度，含较多铁、锰离子和H2S时，需进行加石灰混凝沉淀、过滤等处理，工艺流程如下：

地下水→加石灰-Na2CO3混凝沉淀→过滤→电渗析

地下水→曝气→加石灰混凝沉淀→过滤→活性炭吸附→滤筒式过滤→电渗析

⑤也可用离子交换法去除硬度：

地下水→砂滤→弱酸阳离子交换→强酸阳离子交换→电渗析

2.12.1.2　河水电渗析预处理工艺流程

①河水电渗析预处理时，若水质较清，有机物含量不多，主要除去水中悬浮物及胶体，可用凝聚沉淀、过滤处理：

河水→凝聚沉淀→过滤→电渗析

②若河水受工业污水污染，则需用下列流程预处理：

河水→凝聚沉淀→过滤→活性炭吸附→滤筒式过滤→电渗析

河水→格栅过滤→加氯气氧化处理→凝聚沉淀→过滤→电渗析

2.12.1.3　苦咸水及海水电渗析预处理工艺流程

苦咸水中暂时硬度和含量较高时，可用羧酸型阳离子交换树脂去除Ca2+和Mg2+，并可同时去除碱度：

预处理流程为：

地下卤水→羧酸型阳离子交换→电渗析

也可再增加一次强酸树脂交换后进入电渗析装置：

苦卤水→羧酸树脂交换→强酸树脂交换→电渗析

钠离子型原水首先进行羧酸树脂交换，除去全部和部分Ca2+、Mg2+，接着用磺酸钠离子交换器将原水中剩余的Ca2+、Mg2+除去。

弱酸树脂交换剂可用酸再生，磺酸树脂则用电渗析浓水再生。

高矿化度高硬度苦咸水淡化预处理工艺包括：单介质或多介质过滤器过滤→活性炭过滤→软化或阻垢→微滤。

杭州水处理技术开发中心采用海水先经过滤，然后加酸软化，加除垢剂防止钙镁离子沉淀，电渗析系统给水pH调整到6左右，每立方米海水约加1.5mol盐酸，卤水循环加酸约为海水中加酸量的10％左右，就可防止CaCO3和MgCO3沉淀。最后用纳滤膜软化确保电渗析器进水质量，其工艺流程如图2-20所示。

2.12.2　反渗透法淡化原水预处理工艺流程

2.12.2.1　苦咸水反渗透预处理工艺流程

山东长山岛反渗透苦咸水淡化站苦咸水反渗透淡化预处理流程如图2-21所示［23］。

其中双层滤料过滤器由无烟煤和石英砂构成，上层为1.0～1.6mm粒径的无烟煤，下层为0.42～0.85mm粒径的石英砂，过滤速度为8m/h，过滤前加0.5mg/L的次氯酸钠杀菌、灭藻，过滤后的水加入亚硫酸氢钠和5mg/L的六偏磷酸钠防垢，然后经聚丙烯纤维蜂房式管状滤芯过滤，进入反渗透膜组件前，再经高压泵加压进入反渗透膜组件。预处理后水的污染指数为1.3～3.9，余氯浓度为0.05mg/L，符合反渗透进水标准。

2.12.2.2　海水反渗透预处理工艺流程

（1）当原海水符合第一类《海水水质标准》（GB 3097），常年有机物含量较低，浊度<5NTU时，可采用微絮凝滤料过滤或中空纤维超滤膜过滤工艺作为海水预处理工艺［15］，如图2-22和图2-23所示。

（2）当原海水浊度>10NTU时，宜先用混凝沉淀和二级滤料过滤的海水预处理工艺。

①海水预处理量较小时，如某海岛反渗透海水淡化现场：海水常年浊度为10～400NTU，原海水预处理量为220m3/h，海水预处理工艺流程如图2-24所示。

②海水预处理量较大时，可采用以下海水预处理工艺，流程如图2-25和图2-26所示。

2.12.3　蒸馏法淡化原水预处理工艺流程

蒸馏法是海水淡化的主要方法之一，由于其不受原水浓度限制，产淡水纯度高，且可充分利用廉价的热源，在现今海水淡化方法中占40％左右。但蒸馏法存在传热管结垢、设备在高温下运行易腐蚀等问题，其预处理方法主要关注防结垢和防腐蚀技术问题。有资料表明，当50℃条件下海水浓缩倍数大于1.5、80℃条件下浓缩倍数大于1.1以后，体系浓缩倍数越高，结垢倾向越大。将海水浓缩倍数控制在1.5～2.0条件下，加缓蚀剂、阻垢剂和杀生剂，可以极大减缓设备腐蚀、结垢和生物附着。阻垢剂可选用马来酸酐和聚羧酸酯，后者不仅能抑制结垢，而且具有分散悬浮物体的功能，可使多级闪蒸浓水温度范围达到95～110℃［22］。蒸馏法海水预处理流程见图2-27。

多级闪蒸淡化装置（MSF）由于浓缩海水最高操作温度在110℃左右，因而增加了对传热管及设备本体的腐蚀性，必须采用价格昂贵的铜镍合金特种不锈钢及钛材制作设备。同时为了减轻传热管的结垢及腐蚀，对进入淡化装置的海水不仅需加酸软化脱除二氧化碳，而且需脱除氧气。低温多效蒸发淡化装置（LT-MED）中浓缩海水的最高操作温度在70℃左右（蒸汽温度72℃左右），结垢可能性极小。当海水浓缩倍数为1.8～2.0时，硫酸钙和碳酸钙也不会结晶析出，因此进入装置的海水只需加入微量阻垢剂，不需加酸、脱二氧化碳和脱氧气处理［14］。

大连理工大学等单位设计的填料塔脱气技术可使水中溶解氧降到10ng/L，CO2降到2mg/L以下，已应用于竖管多效多级闪蒸海水淡化装置。

天津合成材料研究所研制的H-1号水质稳定剂，可以适应低温、中温和高温范围阻垢要求，已应用于蒸馏法海水淡化。