本發(fā)明涉及一種海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)及工藝，特別是一種用于核電站的海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)及工藝，屬于核電站海水淡化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前反滲透技術(shù)由于其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低、操作控制容易、投資運(yùn)營(yíng)成本較低的特點(diǎn)，在工業(yè)化海水淡化應(yīng)用最為廣泛。我國(guó)已投入運(yùn)營(yíng)和在建的核電站海水淡化大多采用反滲透技術(shù)。但是海水淡化膜元件性能容易發(fā)生衰減，主要影響因素發(fā)生概率中膜污染占到77.7％。反滲透膜能截留過(guò)濾所有溶解性鹽及分子量大于100的有機(jī)物，但是海水中的小分子量有機(jī)物污堵對(duì)反滲透膜的影響是致命的，且經(jīng)在線化學(xué)清洗后也不能較好的修復(fù)，導(dǎo)致反滲透膜的使用壽命降低，需要頻繁更換反滲透膜，增加核電站海水淡化運(yùn)行成本。尤其當(dāng)冬季低溫低濁海水或夏季藻類爆發(fā)時(shí)，由于冬季海水溫度較低，懸浮物含量不高，沉降性能不好；夏季水溫較適宜藻類等微生物繁殖，有機(jī)物含量瞬時(shí)增高，對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)形成較強(qiáng)沖擊。海水淡化預(yù)處理的目的是去除海水中的泥砂、懸浮物、膠體、有機(jī)物和藻類等物質(zhì)，避免以上物質(zhì)進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)造成污堵。因此，預(yù)處理的出水水質(zhì)的好壞直接影響反滲透膜的壽命。傳統(tǒng)核電站海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)中的設(shè)備布置比較松散、設(shè)備數(shù)量較多，占地面積比較大，對(duì)粒徑較大的泥沙、貝類、大的懸浮物處理效果較好，而對(duì)小的顆粒物、膠體、藻類有機(jī)物等因其沉降性能差，運(yùn)行效果并不理想。又因海水高鹽分特性，對(duì)金屬設(shè)備和容器具有較強(qiáng)的腐蝕性，水處理常規(guī)氣浮池或?yàn)V池等設(shè)備無(wú)法耐受海水高鹽分，發(fā)生銹蝕影響設(shè)備壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種用于核電站的海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)及工藝。本發(fā)明能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)的不足，保證進(jìn)入反滲透膜前的水質(zhì)，延長(zhǎng)反滲透膜使用壽命，而且系統(tǒng)中的設(shè)備能夠耐受海水高鹽分的強(qiáng)腐蝕性，節(jié)省占地，節(jié)約能耗，降低核電站海水淡化運(yùn)行成本。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

該種用于核電站的海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)包括依次連通的配水渠、加藥混合池、絮凝池和綜合過(guò)濾裝置，配水渠上設(shè)有進(jìn)水閥，加藥混合池內(nèi)設(shè)有攪拌器，綜合過(guò)濾裝置通過(guò)溶氣釋放器連通于溶氣罐，綜合過(guò)濾裝置經(jīng)超濾產(chǎn)水泵連通于超濾產(chǎn)水池，超濾產(chǎn)水池與反洗水池共用，節(jié)省了占地面積。

前述的綜合過(guò)濾裝置包括互相連通的溶氣氣浮池、濾料重力濾池和浸沒(méi)式超濾膜池，將其集成在同一構(gòu)筑物中，結(jié)構(gòu)緊湊，較之以前節(jié)省了20％的占地面積。溶氣氣浮池豎直高度高于濾料重力濾池，濾料重力濾池位于溶氣氣浮池下部，濾料重力濾池的豎直高度高于浸沒(méi)式超濾膜池，浸沒(méi)式超濾膜池上部設(shè)有膜池產(chǎn)水管。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，海水僅需重力流經(jīng)濾料重力濾池和浸沒(méi)式超濾膜池，不需要設(shè)置提升泵、濾后水池、自清洗過(guò)濾器等設(shè)備，配置簡(jiǎn)單，節(jié)省了10％的建設(shè)投資成本，更大大降低了后期設(shè)備運(yùn)行成本。

前述的溶氣氣浮池的上部還設(shè)有撇渣器，冬季低溫低濁海水因布朗運(yùn)動(dòng)較差，沉降性能差，僅通過(guò)濾料重力濾池過(guò)濾效果不理想，溶氣氣浮池能夠?qū)⑿×诫s質(zhì)懸浮物浮選至池表面，經(jīng)撇渣器將其去除。夏季藻類爆發(fā)時(shí)的高藻海水同樣因有機(jī)物比重小，也可以氣浮浮選至池表面去除。

前述的濾料重力濾池有兩個(gè)，將兩個(gè)濾料重力濾池連通合建，互為補(bǔ)充，以保證其中一個(gè)濾池停機(jī)反洗時(shí)，另一個(gè)濾池正常產(chǎn)水工作，保證氣浮、過(guò)濾不間斷運(yùn)行，同時(shí)保證浸沒(méi)式超濾膜池有持續(xù)穩(wěn)定水源，不因?yàn)V池頻繁反洗造成超濾產(chǎn)水泵的頻繁啟停，既延長(zhǎng)了超濾產(chǎn)水泵的使用壽命，又可保證超濾產(chǎn)水池水位穩(wěn)定，保證后續(xù)反滲透系統(tǒng)不因水源不足而停機(jī)，從而最大程度上保障核電站海水淡化產(chǎn)水穩(wěn)定可靠。

前述的濾料重力濾池的側(cè)面從上往下還設(shè)有濾池反洗排水管和濾池出水閥，濾料重力濾池還通過(guò)管路連接濾池反洗泵，閥門、管道和泵的設(shè)置，能夠定期將濾池進(jìn)行反沖洗，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和良好的出水水質(zhì)。

前述的濾料重力濾池內(nèi)填充有濾料，根據(jù)濾料級(jí)配從上到下鋪設(shè)無(wú)煙煤、石英砂和鵝卵石，其中無(wú)煙煤粒徑為0.8～1.6㎜，石英砂粒徑為0.5～1.2mm，鵝卵石粒徑為1～8mm。大風(fēng)浪或漲潮時(shí)濁度偏高時(shí)含泥沙較多，此類粒徑較大的懸浮物比重大，沉降性好，可沉入濾池底部通過(guò)三層濾料過(guò)濾去除。

進(jìn)一步的，系統(tǒng)中還安裝有超濾反洗泵和羅茨風(fēng)機(jī)，能夠定期將浸沒(méi)式超濾膜池進(jìn)行氣水反沖洗，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。浸沒(méi)式超濾膜池在膜列下布設(shè)曝氣管，浸沒(méi)式超濾膜池上部分別通過(guò)膜池反洗水管連接超濾反洗泵，下部通過(guò)壓縮空氣管連接羅茨風(fēng)機(jī)。

為了提高該預(yù)處理系統(tǒng)的使用壽命，前述的加藥混合池、絮凝池、綜合過(guò)濾裝置和超濾產(chǎn)水池的主體均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面整體噴涂防腐材料聚脲，與海水相接觸的砼內(nèi)表面，也噴涂涂料聚脲。與海水直接接觸的金屬預(yù)埋件均采用超級(jí)雙相不銹鋼SS2507，非金屬材料采用PE\PVC或聚脲材料或ABS工程塑料或丁氰橡膠材料。

前述的溶氣罐、羅茨風(fēng)機(jī)均采用碳鋼材質(zhì)，攪拌器采用雙相不銹鋼2507材質(zhì)。濾池反洗泵、超濾產(chǎn)水泵和超濾反洗泵均采用過(guò)流材質(zhì)雙相不銹鋼2507，將濾池反洗泵提升壓力0.2Mpa,將超濾產(chǎn)水泵和超濾反洗泵提升壓力0.3Mpa。進(jìn)水閥采用氣動(dòng)襯膠蝶閥，濾池出水閥采用電動(dòng)閘板閥，閘板閥材質(zhì)為雙相鋼2507。

一種用于核電站的海水淡化預(yù)處理工藝，采用上述用于核電站的海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)。該工藝對(duì)低溫低濁水、高藻水、大風(fēng)浪漲潮海水這三種難處理海水均有較好處理效果，能夠進(jìn)行正常運(yùn)行、濾池反沖洗、超濾膜池反沖洗、超濾膜池化學(xué)清洗等四種工況。

正常運(yùn)行工況包括如下步驟：

絮凝，海水流入投加絮凝劑的加藥混合池，混勻后使懸浮顆粒形成聚集體后進(jìn)入絮凝池通過(guò)絮凝反應(yīng)產(chǎn)生絮凝物；

氣浮，進(jìn)入溶氣氣浮池內(nèi)與微氣泡混合水混合，微氣泡粘附于小粒徑雜質(zhì)懸浮物表面，使小粒徑雜質(zhì)懸浮物被氣泡帶至水面經(jīng)撇渣器撇除；

濾池初濾，粒徑較大的懸浮物經(jīng)三級(jí)濾料重力濾池過(guò)濾去除；

超濾，出水通過(guò)浸沒(méi)式超濾膜池內(nèi)的超濾膜絲去除懸浮物、膠體及微生物，通過(guò)超濾產(chǎn)水泵的抽吸至超濾產(chǎn)水池，然后流入后續(xù)的反滲透系統(tǒng)中。

濾池反沖洗步驟：關(guān)閉進(jìn)水閥、濾池出水閥，超濾產(chǎn)水經(jīng)濾池反洗泵加壓后進(jìn)入濾料重力濾池中，對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗、表面少洗、正洗，經(jīng)濾池反洗排水管排入廢水池。

超濾膜池反沖洗步驟：關(guān)閉進(jìn)水閥、超濾產(chǎn)水泵和濾池出水閥，打開超濾反洗泵和羅茨風(fēng)機(jī)，超濾產(chǎn)水經(jīng)膜池反洗水管進(jìn)入超濾膜絲，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣管進(jìn)入膜池，進(jìn)行反沖洗、氣水反沖洗，反洗廢水排入廢水池。

超濾膜池化學(xué)清洗步驟：關(guān)閉進(jìn)水閥、超濾產(chǎn)水泵和濾池出水閥，打開超濾化學(xué)清洗泵，化學(xué)清洗液進(jìn)入膜池，浸泡1～2h后排出清洗液至廢水池，打開超濾反洗泵對(duì)超濾膜絲進(jìn)行反沖洗2次。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠滿足海水特殊介質(zhì)的預(yù)處理，能夠?qū)鹘y(tǒng)系統(tǒng)無(wú)法去除的小粒徑雜質(zhì)懸浮物去除，將溶氣氣浮池、濾料重力濾池和浸沒(méi)式超濾膜池集成在同一構(gòu)筑物中。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，較之以前節(jié)省了20％的占地面積，還不需要設(shè)置提升泵等設(shè)備，配置簡(jiǎn)單，節(jié)省了10％的建設(shè)投資成本，也降低了后期設(shè)備運(yùn)行成本。系統(tǒng)為氣浮→濾池初濾→超濾三級(jí)過(guò)濾，保證預(yù)處理出水水質(zhì)，從而更好的保護(hù)反滲透膜不被污堵，延長(zhǎng)使用壽命。系統(tǒng)中設(shè)置的防腐蝕材料能夠耐受海水高鹽分的強(qiáng)腐蝕性，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行壽命，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3是本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)布置圖。

附圖標(biāo)記的含義：1-進(jìn)水閥，2-配水渠，3-加藥混合池，4-絮凝池，5-攪拌器，6-溶氣罐，7-膜池反洗水管，8-綜合過(guò)濾裝置，9-溶氣釋放器，10-溶氣氣浮池，11-濾料重力濾池，12-撇渣器，13-濾池反洗泵，14-浸沒(méi)式超濾膜池，15-濾池反洗排水管，16-超濾產(chǎn)水泵，17-超濾反洗泵，18-羅茨風(fēng)機(jī)，19-超濾產(chǎn)水池，20-壓縮空氣管，21-濾池出水閥，22-膜池產(chǎn)水管，23-無(wú)煙煤，24-石英砂，25-鵝卵石。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例1：如圖1、圖2和圖3所示，該系統(tǒng)包括依次連通的配水渠2、加藥混合池3、絮凝池4和綜合過(guò)濾裝置8，配水渠2上設(shè)有進(jìn)水閥1，加藥混合池3內(nèi)設(shè)有攪拌器5，綜合過(guò)濾裝置8通過(guò)溶氣釋放器9連通于溶氣罐6，綜合過(guò)濾裝置8經(jīng)超濾產(chǎn)水泵16連通于超濾產(chǎn)水池19，超濾產(chǎn)水池19與反洗水池共用，節(jié)省了占地面積。綜合過(guò)濾裝置8包括互相連通的溶氣氣浮池10、濾料重力濾池11和浸沒(méi)式超濾膜池14，將其集成在同一構(gòu)筑物中，結(jié)構(gòu)緊湊，較之以前節(jié)省了20％的占地面積。溶氣氣浮池10豎直高度高于濾料重力濾池11，濾料重力濾池11位于溶氣氣浮池10下部，濾料重力濾池11的豎直高度高于浸沒(méi)式超濾膜池14，浸沒(méi)式超濾膜池14上部設(shè)有膜池產(chǎn)水管22。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，海水僅需重力流經(jīng)濾料重力濾池11和浸沒(méi)式超濾膜池14，不需要設(shè)置提升泵、濾后水池、自清洗過(guò)濾器等設(shè)備，配置簡(jiǎn)單，節(jié)省了10％的建設(shè)投資成本，更大大降低了后期設(shè)備運(yùn)行成本。溶氣氣浮池10的上部還設(shè)有撇渣器12，溶氣氣浮池10將小粒徑雜質(zhì)懸浮物浮選至池表面，撇渣器12將其去除，能夠去除海水中比重較小的膠體、有機(jī)物和藻類等，對(duì)低溫低濁水、高藻水、大風(fēng)浪漲潮海水這三種難處理海水均有較好的處理效果。

濾料重力濾池11有兩個(gè)，將兩個(gè)濾料重力濾池11連通合建，互為補(bǔ)充，以保證其中一個(gè)濾池停機(jī)反洗時(shí)，另一個(gè)濾池正常產(chǎn)水工作，保證氣浮、過(guò)濾不間斷運(yùn)行，同時(shí)保證浸沒(méi)式超濾膜池14有持續(xù)穩(wěn)定水源，不因?yàn)V池頻繁反洗造成超濾產(chǎn)水泵16的頻繁啟停，既延長(zhǎng)了超濾產(chǎn)水泵16的使用壽命，又可保證超濾產(chǎn)水池19水位穩(wěn)定，保證后續(xù)反滲透系統(tǒng)不因水源不足而停機(jī)，從而最大程度上保障核電站海水淡化產(chǎn)水穩(wěn)定可靠。濾料重力濾池11的側(cè)面從上往下還設(shè)有濾池反洗排水管15和濾池出水閥21，濾料重力濾池11還通過(guò)管路連接濾池反洗泵13，閥門、管道和泵的設(shè)置，能夠定期將濾池進(jìn)行反沖洗，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和良好的出水水質(zhì)。濾料重力濾池11內(nèi)填充有濾料，根據(jù)濾料級(jí)配從上到下鋪設(shè)無(wú)煙煤23、石英砂24和鵝卵石25，其中無(wú)煙煤23粒徑為0.8～1.6㎜，石英砂24粒徑為0.5～1.2mm，鵝卵石25粒徑為1～8mm，粒徑較大的懸浮物經(jīng)過(guò)濾去除。

系統(tǒng)中還安裝有超濾反洗泵17和羅茨風(fēng)機(jī)18，能夠定期將浸沒(méi)式超濾膜池14進(jìn)行氣水反沖洗，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。浸沒(méi)式超濾膜池14在膜列下布設(shè)曝氣管，浸沒(méi)式超濾膜池14上部分別通過(guò)膜池反洗水管7連接超濾反洗泵17，下部通過(guò)壓縮空氣管20連接羅茨風(fēng)機(jī)18。為了提高該預(yù)處理系統(tǒng)的使用壽命，加藥混合池3、絮凝池4、綜合過(guò)濾裝置8和超濾產(chǎn)水池19的主體均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面整體噴涂防腐材料聚脲，與海水相接觸的砼內(nèi)表面，也噴涂涂料聚脲。與海水直接接觸的金屬預(yù)埋件均采用超級(jí)雙相不銹鋼SS2507，非金屬材料采用PE\PVC或聚脲材料或ABS工程塑料或丁氰橡膠材料。溶氣罐6、羅茨風(fēng)機(jī)18均采用碳鋼材質(zhì)，攪拌器5采用雙相不銹鋼2507材質(zhì)，濾池反洗泵13、超濾產(chǎn)水泵16和超濾反洗泵17均采用過(guò)流材質(zhì)雙相不銹鋼2507，進(jìn)水閥1采用氣動(dòng)襯膠蝶閥，濾池出水閥21采用電動(dòng)閘板閥，閘板閥材質(zhì)為雙相鋼2507，能夠耐海水腐蝕。

本發(fā)明的實(shí)施例2：如圖1、圖2和圖3所示該工藝的正常運(yùn)行工況，海水由進(jìn)水閥1流經(jīng)配水渠2流入投加絮凝劑的加藥混合池3，經(jīng)加藥混合池3底部進(jìn)入絮凝池4形成礬花后進(jìn)入溶氣氣浮池10的溶氣釋放區(qū)，與溶氣罐6經(jīng)溶氣釋放器9釋放的微氣泡混合水混合，將產(chǎn)生的微氣泡粘附于小粒徑雜質(zhì)懸浮物表面，使小粒徑雜質(zhì)懸浮物混合體比重略小于水的比重并被氣泡帶至水面，通過(guò)撇渣器12將懸浮物撇除。溶氣氣浮池10下部為兩個(gè)濾料重力濾池11，根據(jù)濾料級(jí)配分別鋪設(shè)無(wú)煙煤23、石英砂24和鵝卵石25，其中無(wú)煙煤23粒徑為0.8～1.6㎜，石英砂24粒徑為0.5～1.2mm，鵝卵石25粒徑為1～8mm，粒徑較大的懸浮物經(jīng)濾料重力濾池11過(guò)濾去除。經(jīng)溶氣氣浮池10浮選和濾料重力濾池11過(guò)濾后的海水靠重力流入低位設(shè)置的浸沒(méi)式超濾膜池14，該膜池內(nèi)設(shè)超濾膜絲，通過(guò)超濾產(chǎn)水泵16的抽吸至超濾產(chǎn)水池19，然后流入后續(xù)的反滲透系統(tǒng)中。

本發(fā)明的實(shí)施例3：如圖1、圖2和圖3所示，將系統(tǒng)中的一個(gè)濾料重力濾池11停機(jī)反洗，另一個(gè)濾池正常產(chǎn)水工作，反洗工況如下所述，關(guān)閉進(jìn)水閥1、濾池出水閥21，超濾產(chǎn)水經(jīng)濾池反洗泵13加壓后進(jìn)入濾池中，對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗、表面少洗、正洗。正洗也稱順洗，即按照原水流動(dòng)的方向通入清洗水進(jìn)行洗滌。反洗也稱逆洗，即按照與原液相反的方向通入清洗水進(jìn)行清洗。整個(gè)反洗時(shí)間歷時(shí)5～10min，經(jīng)濾池反洗排水管15排入廢水池，正洗環(huán)節(jié)完成后，打開進(jìn)水閥1和濾池出水閥21，恢復(fù)濾料重力濾池11的正常運(yùn)行。

本發(fā)明的實(shí)施例4：如圖1、圖2和圖3所示該系統(tǒng)中浸沒(méi)式超濾膜池14的反洗工況，關(guān)閉進(jìn)水閥1、超濾產(chǎn)水泵16和濾池出水閥21，打開超濾反洗泵17和羅茨風(fēng)機(jī)18，超濾產(chǎn)水經(jīng)膜池反洗水管7進(jìn)入超濾膜絲，同時(shí)在膜池底部膜列下布設(shè)曝氣管，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣管20進(jìn)入膜池，進(jìn)行反沖洗、氣水反沖洗，整個(gè)反洗時(shí)間歷時(shí)10～15min，反洗廢水排入廢水池。反洗完成后，打開進(jìn)水閥1、超濾產(chǎn)水泵16和濾池出水閥21，關(guān)閉超濾反洗泵17和羅茨風(fēng)機(jī)18，恢復(fù)浸沒(méi)式超濾膜池14的正常運(yùn)行。

本發(fā)明的實(shí)施例5：如圖1、圖2和圖3所示該系統(tǒng)中浸沒(méi)式超濾膜池14的化學(xué)清洗工況，關(guān)閉進(jìn)水閥1、超濾產(chǎn)水泵16和濾池出水閥21，打開超濾化學(xué)清洗泵，化學(xué)清洗液進(jìn)入膜池，浸泡1～2h后排出清洗液至廢水池，打開超濾反洗泵17對(duì)超濾膜絲進(jìn)行反沖洗2次，打開進(jìn)水閥1、超濾產(chǎn)水泵16和濾池出水閥21，恢復(fù)浸沒(méi)式超濾膜池14的正常運(yùn)行，整個(gè)化學(xué)清洗時(shí)間歷時(shí)4h。浸泡時(shí)間比較長(zhǎng)，因?yàn)榛瘜W(xué)清洗需要添加化學(xué)藥物，要有一定的反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而清洗鈣化雜質(zhì)。

本發(fā)明的工作原理：海水由進(jìn)水閥1流經(jīng)配水渠2流入投加絮凝劑的加藥混合池3，經(jīng)加藥混合池3底部進(jìn)入絮凝池4形成礬花后進(jìn)入溶氣氣浮池10，與溶氣罐6釋放的微氣泡混合水混合，將產(chǎn)生懸浮物帶至池水面通過(guò)撇渣器12去除。溶氣氣浮池10下部為兩個(gè)濾料重力濾池11，根據(jù)濾料級(jí)配分別鋪設(shè)無(wú)煙煤23、石英砂24和鵝卵石25，粒徑較大的懸浮物經(jīng)濾料重力濾池11過(guò)濾去除。經(jīng)溶氣氣浮池10浮選和濾料重力濾池11過(guò)濾后的海水靠重力流入低位設(shè)置的浸沒(méi)式超濾膜池14，后經(jīng)超濾產(chǎn)水泵16抽吸至超濾產(chǎn)水池19，然后流入后續(xù)的反滲透系統(tǒng)。