8資源化海水淡化預(yù)處理技術(shù)課件

馬敬環(huán)

天津工業(yè)大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院資源化海水淡化預(yù)處理技術(shù)報告內(nèi)容近年來國內(nèi)海水淡化技術(shù)的發(fā)展資源化海水淡化工藝的設(shè)想資源化海水淡化預(yù)處理技術(shù)60000t/d

海水資源化海水淡化的技術(shù)經(jīng)濟評價近年來國內(nèi)海水淡化技術(shù)的發(fā)展2002年以來，國家及各省市加大海水淡化技術(shù)開發(fā)的支持力度，相繼產(chǎn)生了大批的科研成果國家出臺了《海水利用專項規(guī)劃》，制定了相關(guān)的政策、法規(guī)和標準時間～19901991～200020012002200320042005200620072008淡水產(chǎn)量（m3/d）640068505500125011660577017280808047162072000表1中國每年海水淡化產(chǎn)量的增長目前海水淡化面臨的困境預(yù)處理技術(shù)缺乏對不同水質(zhì)海水的應(yīng)變能力，易導(dǎo)致淡化裝置的污染；投資和淡水成本偏高，無法大規(guī)模應(yīng)用；尚未開發(fā)出經(jīng)濟、成熟的海水淡化、綜合利用完整產(chǎn)業(yè)鏈條，淡化后濃鹽水排放成了制約其大規(guī)模發(fā)展的瓶頸。二、資源化海水淡化

的設(shè)想開發(fā)海水直接超濾技術(shù)；預(yù)處理過程中經(jīng)濟、高效地去除鈣、鎂離子，獲得高附加值鈣、鎂產(chǎn)品；選擇合理淡化工藝，確保高淡水回收率；開發(fā)最經(jīng)濟的濃縮高濃度鹽水技術(shù)，為工廠化制鹽提供經(jīng)濟合理的技術(shù)；確定提取鉀、溴產(chǎn)品的最適宜階段，開發(fā)低成本、高附加值鉀、溴產(chǎn)品；開發(fā)制取高純度飽和氯化鈉技術(shù)，為兩堿工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)、低價液體飽和氯化鈉產(chǎn)品；建成10t/h海水的完整資源化海水淡化產(chǎn)業(yè)鏈中試裝置，為打造新的產(chǎn)業(yè)模式提供可靠的技術(shù)支撐。資源化海水淡化工藝流程洗水溴素濃縮液NaOH蒸餾水蒸餾水NaClNaClMg（OH）2HCl透過液Na2CO3FeCl3濃海水KClCaCO3KCl海水超濾提碳酸鈣提氫氧化鎂高壓泵能量回收反滲透淡水一級蒸發(fā)器1納濾二級蒸發(fā)器脫氣塔結(jié)晶器電滲析器調(diào)pH值一級蒸發(fā)器2兌鹵池K2SO4結(jié)晶器淡水蒸餾水冷卻器排放冷卻器脫氣塔工業(yè)水提溴前期工作基礎(chǔ)與日本東麗公司合作開發(fā)的海水超濾預(yù)處理技術(shù)2008年4月至今，在距離渤海灣300m的諾恩水產(chǎn)養(yǎng)殖場，采用日本東麗公司產(chǎn)的HFU-1015S浸沒式超濾膜及試驗裝置進行海水超濾試驗。

（1）在線混凝超濾工藝自2008年4月28日到12月24日連續(xù)試驗，采用海水在線加入FeCl3溶液直接混凝超濾方式處理海水，加藥量為有效鐵2.5～4.5mg/L，跨膜壓差20～70KPa，膜通量為54.2L/m2·

h，單支膜產(chǎn)水量1.3m3/h，每30min進行一次汽、水反清洗，24h/次化學(xué)強化清洗（CEB），每30天/次化學(xué)清洗（CIP），裝置運行穩(wěn)定。（2）海水直接超濾工藝2009年3月至今，進行海水直接超濾試驗，不加任何藥劑，跨膜壓差20～70KPa，膜通量60L/m2.h，單支膜產(chǎn)水量1.5m3/h，每30min進行一次汽、水反清洗，每24h采用150-200mg/L次氯酸鈉進行一次化學(xué)強化清洗（CEB），自2009年3月至今尚未進行化學(xué)清洗（CIP），裝置運行穩(wěn)定。圖1.海水直接超濾工藝流程圖圖2.日本東麗公司海水超濾預(yù)處理工藝裝置圖3.日本東麗公司海水反滲透工藝裝置與日本東麗公司合作開發(fā)的反滲透工藝

圖4.淡化后濃鹽水納濾工藝裝置RO產(chǎn)出濃水經(jīng)納濾膜分離

對反滲透膜產(chǎn)出的濃鹽水，采用Dow公司生產(chǎn)的NF270膜組件，對RO產(chǎn)出濃水進行分離，操作壓力1.6MPa～2.0MPa，硫酸根截流率≥96%，鎂離子截流率≥90%，鈣離子截流率≥75%，一價離子截流率≤25%。實現(xiàn)了對淡化后濃鹽水中的一價離子和二價離子的分離，為進一步制取高純度氯化鈉提供了優(yōu)質(zhì)原料。目前開展的工作資源化海水淡化預(yù)處理技術(shù)研究開發(fā)；由氫氧化鎂漿液直接制取無水氯化鎂，進而制取金屬鎂的研究開發(fā)；在氯化鈉結(jié)晶前制取復(fù)合鉀鹽，開發(fā)高純度液體氯化鈉的研究；籌建10t/h海水的完整資源化海水淡化產(chǎn)業(yè)鏈中試裝置，為打造新的產(chǎn)業(yè)模式提供可靠的技術(shù)支撐。三、資源化海水淡化預(yù)處理技術(shù)根據(jù)資源化海水淡化的設(shè)想和前期工作的基礎(chǔ)，確定工藝簡單、投資少、運行成本低的海水直接超濾預(yù)處理工藝；結(jié)合超濾技術(shù)，在超濾的同時去除鈣離子，同時制取納米級碳酸鈣，納米級碳酸鈣采用陶瓷超濾膜技術(shù)進行回收，確保其產(chǎn)水的純度和納米級碳酸鈣收率；回收碳酸鈣后的海水，采用自主研發(fā)的海水直接制取氫氧化鎂技術(shù)——采用化學(xué)沉淀法在線加入氫氧化鈉溶液直接合成氫氧化鎂，再經(jīng)陶瓷超濾膜濃縮、洗滌、噴霧干燥后最終制得納米級氫氧化鎂產(chǎn)品。提取氫氧化鎂的海水，調(diào)整pH值，為淡化裝置提供了無結(jié)垢、高品質(zhì)進水，提高淡化產(chǎn)水率；降低淡化投資，為最終制取高品質(zhì)液體或固體NaCl奠定基礎(chǔ)。在線混凝、除鈣、超濾技術(shù)(a)在線混凝、除鈣、超濾(b)回收CaCO3

裝置圖5.在線混凝、除鈣、超濾工藝裝置海水直接提取氫氧化鎂圖6.提取氫氧化鎂工藝裝置圖7.干燥裝置在線混凝、除鈣、超濾試驗結(jié)果中空纖維超濾膜通量可維持在150L/m2.h以上，每30min氣水反沖洗一次，再用pH=2的鹽酸沖洗一次，每天用鹽酸浸泡20min即可重復(fù)使用。中空纖維超濾膜出水濁度小于0.06NTU，SDI小于3，鈣離子含量小于0.1g/L，COD去除率可達45％以上?；厥仗妓徕}陶瓷超濾膜通量大于400L/m2.h，陶瓷超濾膜出水中鈣離子含量小于0.1g/L，陶瓷超濾膜濃縮碳酸鈣的濃度大于60%，噴霧干燥后得到納米級碳酸鈣粉體。回收碳酸鈣試驗結(jié)果制取氫氧化鎂試驗結(jié)果制取氫氧化鎂陶瓷超濾膜通量大于400L/m2.h，洗滌氫氧化鎂陶瓷超濾膜通量大于500L/m2.h，陶瓷超濾膜濃縮氫氧化鎂的固含量大于12%，噴霧干燥后得到納米級氫氧化鎂粉體，該粉體放置三年多不團聚。預(yù)處理后海水淡化及綜合利用

技術(shù)經(jīng)濟分析處理每噸海水可獲得0.45kg納米級碳酸鈣，2.42kg納米級氫氧化鎂，分別消耗1.2kg碳酸鈉，3.67kg氫氧化鈉，納米級碳酸鈣價格以3000元/噸計，納米級氫氧化鎂價格以8000元/噸計，綜合其成本后，處理每噸海水可獲利不少于5元/噸，日產(chǎn)100000噸淡水，以回收率45%計，年獲利不少于4億元。四、60000t/d海水資源化海水淡化

技術(shù)經(jīng)濟評價投資估算及占地面積

成本估算經(jīng)濟評價總投資15.16億元，固定資產(chǎn)投資9.096億元，總占地面積56102m2。投資估算及占地面積表2.投資估算及占地面積返回項目名稱日產(chǎn)量/噸年產(chǎn)量/萬噸投資總額/元占地面積/m2超濾6000020003000碳酸鈣29.40.981807120005762.4氫氧化鎂136.124.54287249637.511409.55反滲透40184.31339.48281290355.52678.96納濾13151.24438.3792058661.8876.75電滲析10170.29339.01122043483.11017.03溴素6.370.1221224319.662420.25蒸發(fā)16468.22548.94120465260.718000真空制鹽1164.4338.81232885597.69000氯化鉀26.810.897149164.432297.89硫酸鉀182.786.09131009448.33639.15合計151608792956101.98表3.電、蒸汽消耗表（以每天計）項目名稱階段名稱處理量t/d電耗定額kwh/t產(chǎn)品電耗量kwh/d汽耗定額t/產(chǎn)品蒸汽耗量t/d混凝超濾600000.530000提碳酸鈣膜過濾588003176400干燥29.418052923.0689.964提氫氧化鎂膜過濾576242.5144060

干燥136.1220048003.06416.5272反滲透40184.343.5140645.19

納濾13151.244.559180.58電滲析10170.2922223746.38溴素3.67350012855.36725.71蒸發(fā)器ED濃水蒸發(fā)飽和1192.3855961.90.5596.19真空制鹽981.657068715.51.21177.98NF濃縮液蒸至飽和15275.84576379.20.57637.92真空制鹽182.787012794.61.2219.336氯化鉀87.7812010533.62.1184.338硫酸鉀327.5212841922.562.29750.0208合計1013286.8710591.4948成本估算表4.主要原材料、燃料、動力消耗表（年工作8000h，蒸汽壓力0.6MPa）工序名稱單位單耗/日單價/元總價元/日總價元/年一動力電kwh1022481.510.6613488.9204496302蒸汽t11072.276130479798627二原材料膜清洗藥劑費50754.56鹽酸（調(diào)pH值）t20.8250010410FeCl3t1.3712001644548000NaOHt121.491800218682分散劑t14.70633092619.2430873080.8Na2CO3t62.331800112194KClt60.982300140254溴素液氯t2.9413003819.881273292.4純堿t3.6718006611.332203775.418%H2SO4t8.451501267.17422390.28碳酸鈣包裝物條58821176392000氫氧化鎂包裝物條2722.4925444.99硫酸鉀包裝物條6550.47213100.94小計2710863.01903620964.88表5.主要原材料、燃料、動力消耗表（年工作8000h，蒸汽壓力0.6MPa）工序名稱單位單耗/日單價/元總價元/日總價元/年三產(chǎn)品CaCO3t29.4300088200Mg(OH)2t136.128000362986667溴素t3.671200044040K2SO4t327.525500600453333NaClt1164.43300349329116443000淡水t51095.735255478.65小計3627367.651209122550其它成本職工工資福利費用本項目自動化程度較高，全廠共設(shè)120名工人，管理人員30人。人均年工資30000元，福利系數(shù)取50%，年工資福利費用總額為675萬元。職工工資福利費用為20250元/日。固定資產(chǎn)折舊費用固定資產(chǎn)的折舊年限為20年，固定資產(chǎn)殘值為4%，每日固定資產(chǎn)折舊費用為149328.42元。大修及檢修維修費用根據(jù)低溫多效蒸餾海水淡化工程的特點，本工程的大修及檢修維護費取固定資產(chǎn)原值的0.75%，每日大修及檢修維修費用為2332.57元。其它成本管理費管理費取為勞動力費用的20%，每噸淡化水的管理費用為4050元。銀行貸款利息固定資產(chǎn)投資的70%使用銀行貸款，利率為5.85％，每日銀行貸款利息為12739.58元。流動資金貸款利息工程投入運行后，需要流動資金總額為1億元，其中的70%使用銀行貸款，每噸淡化水的流動資金利息為1316.25元。工程總成本及利潤

工程總成本=289.91元/日工程總利潤=75.98元/日每年總利潤=2.5327億元返回經(jīng)濟效益分析采用資源化海水淡化技術(shù)，使海水收率達到95%以上，氯化鈉收率達到73%以上，碳酸鈣收率達到50%以上，溴素收率達到94%以上，氫氧化鎂收率達到81.6%以上，硫酸鉀收率達到70%以上。各產(chǎn)品純度、收率都較直接利用海水高很多。本技術(shù)處理60000t/d海水，每年產(chǎn)生經(jīng)濟效益2.5327億元，總投資為15.16億元