大型海水淡化廠中氣?。―AF）-雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)預(yù)處理工藝應(yīng)用

李金澤

（山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東青島 266100）

0 引言

中東地區(qū)以熱帶沙漠氣候?yàn)橹?，淡水資源極度匱乏，為有效解決淡水資源問(wèn)題，各國(guó)廣泛建立海水淡化項(xiàng)目。本海水淡化項(xiàng)目位于阿聯(lián)酋境內(nèi)的波斯灣海岸線，采用100%反滲透海水淡化技術(shù)（SWRO），設(shè)計(jì)全廠產(chǎn)水出力為200 MIGD（約90萬(wàn)m/d），主要包括取水系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、RO反滲透系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、變電站系統(tǒng)及其他公共輔助系統(tǒng)等。本項(xiàng)目采用DAF+DMGF預(yù)處理工藝，采用上海巴安技術(shù)。預(yù)處理系統(tǒng)的作用是去除地表海水中存在的顆粒泥砂、膠體、微生物等雜質(zhì)，經(jīng)預(yù)處理后的海水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到反滲透膜元件的進(jìn)水水質(zhì)要求，使反滲透膜能夠保持良好性能，保證產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

1 氣?。―AF）系統(tǒng)

1.1 氣?。―AF）系統(tǒng)描述

DAF（Dissolved Air Flotation）又稱(chēng)“溶氣浮選系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“氣浮系統(tǒng)”，是海水淡化第一級(jí)預(yù)處理，主要包括沉淀池、混凝池、氣浮單元、空壓機(jī)系統(tǒng)及化學(xué)加藥系統(tǒng)等，用以處理進(jìn)水中所含的懸浮物以保護(hù)下游處理系統(tǒng)不受污堵。本項(xiàng)目的氣浮系統(tǒng)設(shè)備由上海巴安水務(wù)公司提供，在機(jī)械絮凝池利用絮凝劑對(duì)海水進(jìn)行預(yù)處理，然后輸送至氣浮池，氣浮池內(nèi)部分產(chǎn)水通過(guò)溶氣罐在加壓的情況下溶解空氣后進(jìn)入溶氣釋放系統(tǒng)，使大量20～120 μm的小氣泡釋放進(jìn)待處理水中，氣泡與水中固體吸附使其密度小于水浮在水面上，再由刮板機(jī)去除，能夠高效降低海水的濁度。

DAF系統(tǒng)在去除疏水性固體方面特別有效，例如藻類(lèi)和油，可以保障在赤潮期間或水中含有微量油的情況下整套海水淡化系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行，并能有效降低下游DMGF的工作負(fù)荷和反洗周期。

1.2 氣?。―AF）系統(tǒng)工藝流程

本項(xiàng)目DAF系統(tǒng)共分為兩組，每組主要包括4個(gè)混凝池（4×33%）、6臺(tái)空壓機(jī)、18個(gè)氣浮單元，每個(gè)單元又包括絮凝池、氣浮池、溶氣罐、刮板機(jī)、化學(xué)加藥系統(tǒng)等?；瘜W(xué)加藥藥品包括硫酸溶液、FeCl溶液、聚合物電解質(zhì)（PAM）等，其中硫酸溶液用于調(diào)節(jié)海水pH值，有利于降低海水的濁度；FeCl用作助凝劑；聚合物電解質(zhì)（PAM）用作絮凝劑。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量102 931 m/h，處理后的水質(zhì)TSS平均小于2.0 mg/L，濁度小于3 NTU，油脂去除率在80%以上，海藻清除率在95%以上。

DAF工藝流程圖如圖1所示。

1.3 氣?。―AF）系統(tǒng)功能介紹

（1）靜態(tài)混合器：安裝在DAF系統(tǒng)的進(jìn)海水管道中，加入的助凝劑、絮凝劑等化學(xué)藥品在進(jìn)入DAF系統(tǒng)前與海水進(jìn)行充分混合，保證化學(xué)加藥的均勻分布。

（2）混凝攪拌機(jī)和絮凝攪拌機(jī)：增強(qiáng)化學(xué)物質(zhì)與海水混合均勻性，提高混凝效果，通過(guò)梯度遞減攪拌速度來(lái)增強(qiáng)絮凝效果。

（3）再循環(huán)泵和過(guò)濾器：將部分合格產(chǎn)水輸送至溶氣系統(tǒng)加壓溶氣。

（4）帶有空氣壓縮機(jī)的溶氣系統(tǒng)：由空壓機(jī)提供的壓縮空氣通過(guò)穩(wěn)壓罐進(jìn)入溶氣罐，由溶氣水?dāng)y帶進(jìn)入溶氣釋放器減壓進(jìn)入待處理海水中。

（5）刮泥機(jī)和污泥輸送泵：將泥渣從氣浮池頂部刮出至污泥渠，由污泥泵輸送至污泥處理系統(tǒng)。

1.4 氣?。―AF）系統(tǒng)處理能力驗(yàn)證

2021年10月氣浮（DAF）系統(tǒng)調(diào)試及試驗(yàn)期間，海水經(jīng)取水系統(tǒng)進(jìn)入DAF系統(tǒng)進(jìn)行處理。DAF系統(tǒng)入口及出口的水質(zhì)檢測(cè)記錄如表1和表2所示。

從DAF系統(tǒng)入口和出口的水質(zhì)檢測(cè)記錄可以得出，該氣?。―AF）系統(tǒng)對(duì)海水濁度、油脂、藻類(lèi)、總懸浮固體（TSS）的處理效果能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2 雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)

2.1 雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)描述

雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)是海水預(yù)處理中第二階段的重要系統(tǒng)。本項(xiàng)目的DMGF系統(tǒng)分為4組，每組包括3臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)、32座濾池和3臺(tái)反洗水泵等。DMGF濾池內(nèi)濾料對(duì)海水具有過(guò)濾作用，每座濾池進(jìn)水為環(huán)形布置。DMGF濾池根據(jù)運(yùn)行時(shí)間、濾池壓差及出水濁度進(jìn)行反洗。該系統(tǒng)的海水出力設(shè)計(jì)能力為103 087 m/h，處理后水質(zhì)指標(biāo)TSS不超過(guò)1 mg/L，濁度不超過(guò)0.3 NTU，SDI要求90%運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)4，100%運(yùn)行時(shí)間不超過(guò)5。

2.2 雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)工藝流程

經(jīng)DAF處理后的水中含有懸浮物和膠體，通過(guò)DMGF濾池介質(zhì)濾層時(shí)，在遷移—粘附—截留的作用機(jī)理下，因?yàn)V層孔隙的篩分功能由大到小逐漸變化進(jìn)而被去除，同時(shí)接觸和吸附功能又能除去水中有機(jī)物、細(xì)菌，以及鐵、鋁、錳等重金屬離子。水中懸浮物、顆粒和膠體清除后，進(jìn)水的濁度和SDI值降低，滿足后續(xù)RO系統(tǒng)的進(jìn)水要求。DMGF系統(tǒng)工藝流程圖如圖2所示。

每個(gè)DMGF濾池長(zhǎng)11.2 m，寬9 m，濾料從上至下分別為無(wú)煙煤（直徑0.8～1.6 mm，填裝高度600 mm）、石英砂（直徑0.4～0.8 mm，填裝高度450 mm）、石榴石（直徑0.3～0.6 mm，填裝高度150 mm；直徑1.5～2.5 mm，填裝高度100 mm）和礫石（直徑2～5 mm，填裝高度100 mm）。

2.3 雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)工藝原理

DMGF工藝原理分為機(jī)械篩分和接觸混凝。

（1）機(jī)械篩分：濾料之間的孔隙很小，尤其是在濾層表面，水流經(jīng)過(guò)時(shí)，該類(lèi)孔隙將截留部分懸浮物，而截留下來(lái)的懸浮物會(huì)再次重疊架橋，從而形成孔眼更小的濾網(wǎng)，以除去更小的懸浮物。

（2）接觸混凝：過(guò)濾池內(nèi)的濾料排列得比較緊密，懸浮物和膠體在流經(jīng)濾料間彎曲的孔道時(shí)，極易與濾料顆粒撞擊，由于膠體、懸浮物有較強(qiáng)的表面活性，便吸附在濾料的顆粒上，通過(guò)過(guò)濾池的反洗操作將之去除。

2.4 雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)處理能力驗(yàn)證

2021年10月雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)調(diào)試及試驗(yàn)期間，DAF系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)進(jìn)行處理。DMGF系統(tǒng)入口及出口的水質(zhì)檢測(cè)記錄如表3和表4所示。

從DMGF系統(tǒng)入口和出口的水質(zhì)檢測(cè)記錄中可以得出，該雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)對(duì)DAF產(chǎn)水的濁度、總懸浮固體（TSS）、污染指數(shù)（SDI）處理效果能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，水質(zhì)指標(biāo)符合RO膜廠家要求的反滲透系統(tǒng)進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

氣?。―AF）-雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)預(yù)處理工藝在大型海水淡化工程中被廣泛應(yīng)用，是海水淡化工藝中最重要的系統(tǒng)之一，其能防止反滲透膜元件表面污染、結(jié)垢沉淀，確保其免受損害，從而保持良好的性能和足夠長(zhǎng)的使用壽命。

阿聯(lián)酋阿布扎比某膜法海水淡化項(xiàng)目調(diào)試及試驗(yàn)期間的水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果表明：氣?。―AF）-雙介質(zhì)過(guò)濾（DMGF）系統(tǒng)預(yù)處理工藝對(duì)海水濁度、油脂、藻類(lèi)、總懸浮固體（TSS）、污染指數(shù)（SDI）等處理效果明顯，出水水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定，符合RO膜廠家要求的反滲透系統(tǒng)進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)。