關于海水淡化濃海水綜合利用的研究

王玉杰，馬俊濤

(中鹽工程技術研究院有限公司，天津 300450)

1 前言

我國是世界上13個缺水的國家之一，大力發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)，向大海要淡水，是北方缺水地區(qū)的一種必然選擇。

目前，北方地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)并未形成較大規(guī)模，推廣海水淡化面臨的主要問題之一，就是海水淡化排放濃海水對海洋的生態(tài)環(huán)境影響問題。世界范圍內(nèi)解決濃海水排放問題的有效途徑就是濃海水綜合利用，即對排放后的濃海水進行化學資源提取及深加工，形成海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。

2 濃海水綜合利用流程

以長蘆地區(qū)20萬t/d淡水的海水淡化裝置為例，排出的濃海水總量為8 740萬m3/a，濃度為5.4 °Be′，成分如表1。

表1 淡化后濃縮海水成分含量表(5.4 °Be′)Tab.1 Table of concentrated seawater composition after desalination g·L-1

將濃海水引入鹽場，利用太陽能，把濃海水制成13 °Be′的中度鹵水，中度鹵水采用空氣吹溴法提取溴素，提溴后的鹵水再進入蒸發(fā)池繼續(xù)蒸發(fā)為飽和鹵水，飽和鹵水進入結(jié)晶池生產(chǎn)原鹽。制鹽母液進入鹽化工生產(chǎn)工序，分別生產(chǎn)氯化鉀、氯化鎂、硫酸鎂，把海水中所有無機鹽全部分離，無廢液排入大海以保護環(huán)境和減少污染。工藝流程如圖1。

圖1 濃海水利用工藝流程Fig.1 Process flow for utilization of concentreated seawater

3 鹽場接收濃海水的優(yōu)勢和效益

3.1 土地優(yōu)勢

鹽場占地較大，具有接收濃海水的天然優(yōu)勢，根據(jù)工藝計算，89 km2的鹽田面積，可接收20萬t/d淡水的海水淡化裝置排出的濃海水。

3.2 濃海水產(chǎn)鹽節(jié)約土地資源

在長蘆地區(qū)，對于一個125萬t/a原鹽的生產(chǎn)場，如果納入3 °Be′的海水制鹽，則需納入海水1.56億m3/t，需要179 km2的鹽田面積，相對使用5.4 °Be′的濃海水，生產(chǎn)125萬t鹽產(chǎn)品，則需占用89 km2土地，因此，使用5.4 °Be′的濃海水制鹽，節(jié)省土地面積50%左右。

3.3 節(jié)約能源，節(jié)省投資

鹽場直接使用濃海水，不再使用納潮站納入海水，減少大量泥沙的帶入，每年可節(jié)省大量電力，減少清理淤泥的工作。

對長蘆地區(qū)125萬t鹽場，納潮站需要20臺155 kW的海水泵，每年工作2 000 h，一年可節(jié)電620 萬kW·h，費用可觀。

海水中含沙量為1.7%，若納入3 °Be′海水，鹽場每年要清理淤泥265.2萬m3，要投入相當?shù)娜肆蜋C械設備才能完成這項工作，而使用排出的5.4 °Be′的濃海水，不含沙分，因此，不用清理淤泥，節(jié)約了成本，節(jié)省了投資。

3.4 濃海水綜合利用，提高產(chǎn)品產(chǎn)量

利用8 740萬m3的濃海水，可產(chǎn)鹽125萬t，溴素0.5萬t，氯化鉀1.28萬t，氯化鎂12.75萬t。

3.5 保護環(huán)境，有利于可持續(xù)發(fā)展

綜合利用苦鹵生產(chǎn)氯化鉀、氯化鎂等鹽化工產(chǎn)品，確保零排放，保護環(huán)境，有利于可持續(xù)發(fā)展。

4 鹽田設施的部分改造

4.1 建設濃海水貯水池

海水淡化廠為全年連續(xù)生產(chǎn)，而鹽場在每年的7月～8月雨季停止生產(chǎn)。海水淡化廠雨季排出的濃海水2 280萬m3，鹽場不能直接用于生產(chǎn)。因此應建設濃海水貯水池，一般鹽場貯水池水深設計為1.5 m，面積為1 600 hm2，貯水總量可達2 400萬m3。這樣既可滿足電廠連續(xù)排出濃海水，又可使鹽場正常用水，達到濃海水與鹽場生產(chǎn)的平衡與連續(xù)。

4.2 改造建設結(jié)晶池

由于使用5.4 °Be′的濃海水，鹽場原鹽產(chǎn)能大大提高，因此需要將部分蒸發(fā)池改建為結(jié)晶池。若增加原鹽生產(chǎn)能力20萬t，需增加結(jié)晶面積140 hm2。以此類推。

5 海水淡化水處理劑對制鹽生產(chǎn)的影響

5.1 海水淡化流程

原料海水從取水構筑物取出后，加氯消毒及絮凝劑，進入海水淡化廠區(qū)的機械加速澄清池，之后貯存到清水池。清水泵從清水池取水，經(jīng)過過濾，加入阻垢劑，進入淡化裝置；淡化裝置的產(chǎn)品經(jīng)后處理進入產(chǎn)品水貯存罐，并通過產(chǎn)品水泵供給用戶，余下的濃鹽水供鹽場曬鹽。使用電廠的蒸汽，作為海水淡化裝置的熱源，采用表面式加熱，加熱后冷凝的水返回到鍋爐的熱力系統(tǒng)中。

根據(jù)渤海海域的海水水質(zhì)，采用圖2流程。

圖2 海水淡化工藝流程Fig.2 Process of seawater desalination

正常情況下阻垢劑的加入量為3 mg/kg～5 mg/kg,次氯酸鈉加入量為1.5 mg/kg～3 mg/kg,鐵鹽的加入量為10 mg/kg～30 mg/kg,阻垢劑為無毒的有機物質(zhì)。

5.2 消毒劑的影響

海水淡化工藝中使用的消毒劑一般為次氯酸鈉、液氯、二氧化氯、臭氧等，這些消毒劑僅在海水淡化的處理過程中起作用，排放的濃海水中不會存在殘存的消毒劑。

對于低溫多效蒸餾海水淡化工藝，加入消毒劑的海水進入裝置后，被加熱到70 ℃的高溫，同時進行真空脫氣處理，消毒劑會被徹底的分解、清除。

5.3 海水淡化中加入的其他藥劑的影響

海水淡化使用的絮凝劑、助凝劑同普通給水處理中使用的藥劑相同，經(jīng)國內(nèi)外大量自來水廠的運行實踐證明，不會對人體產(chǎn)生不利影響。

海水淡化使用的阻垢劑多為高分子聚合物，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)較少。目前，國外主要海水淡化阻垢劑供應商使用的藥劑，已通過權威機構的食品安全認證，被認為對人體是安全的。

6 國內(nèi)外濃鹽水制鹽情況

目前，大港電廠海水淡化后的濃鹽水，已用于海晶集團的制鹽生產(chǎn)；天津北疆電廠海水淡化后的濃鹽水，已用于漢沽鹽場的制鹽生產(chǎn)；滄州國華電廠海水淡化后的濃鹽水，已用于滄州鹽化集團的制鹽生產(chǎn)。上述制鹽企業(yè)的鹽產(chǎn)品，符合國家相關標準。

在以色列的海港城市埃拉特的一個年產(chǎn)淡水1 200萬t的反滲透海水淡化廠，采用了濃海水制鹽的處置方式。該廠濃海水的濃度是海水的2倍～2.5倍。濃水中的一部分被送到附近的鹽田來制鹽，制鹽生產(chǎn)情況良好。

7 結(jié)語

利用海水淡化后濃海水，進行灘曬制鹽和鹽化工產(chǎn)品生產(chǎn)的綜合利用技術可行，效益顯著。它具有節(jié)約土地、保護環(huán)境等優(yōu)勢，是典型的循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式，具有可持續(xù)發(fā)展競爭力，需進一步研究發(fā)展。