船用海水淡化装置的预处理技术

第29卷第l 期2007年2月舰 船 科 学 技 术

SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY VOi. 29，NO. l

Feb. ，2007

文章编号：l672-7649（2007）0l -0072-03

船用海水淡化装置的预处理技术

原培胜

（中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027）

摘 要： 介绍了船用海水淡化装置的工艺，并对多级闪蒸和反渗透两种技术的预处理工艺进行分析和探讨，

确定预处理工艺的设计原则和适用的预处理工艺。

关键词： 海水淡化；预处理；船用海水淡化装置中图分类号： TO085+. 47 文献标识码： A

Pretreating technology of seawater desalt device by ship

YUAN Pei-sheng

（The 7l8Research Institute Of CSIC ，Handan 056027，China ）

Abstract ： In this paper ，the technOiOgicai prOcess Of seawater desait device by ship is intrOduced. The pretreatment prOcess Of MSF and RO is anaiysed. the design principie and appiicabie pretreatment prOcess have been estabiished.

Key words ： seawater desait ；pretreatment ；seawater desait device by ship

的空间比较小，要求船用海水淡化装置体积小、重量轻和自动化程度高，所以船用海水淡化装置一般采用和反渗透（RO ）淡化工艺。多级闪蒸（MSF ）

0 引 言

众所周知，舰船人员日常生活和动力装置都需要淡水，船用淡水补充量与舰船的吨位、动力装置类型和人员编制等因素有关。如36765kW 的蒸汽动力装置的驱逐舰［l ］，其主机耗汽量约200t /h ，锅炉排污、系统泄漏所损失的淡水量一般占主机蒸汽耗量的2%，这样仅是动力装置每天需补充淡水量204m 3。如果舰艇编制人员200人，每人日平均用水量限制为30L ，则全部人员日淡水量至少需6m 3，这艘驱逐舰每天需补充淡水量约2l0m 3。淡水的供应一般靠淡水舱储备和海水淡化。淡水舱储备方法一般用于小型船舶上；海水淡化装置一般用于大型船舶上，以满足大型船舶长距离航行和全天候作战的需要。如果淡水一旦用完，舰船将陷于瘫痪，失去续航能力和战斗力。

海水淡化方法有数十种，目前工业上主要采用多级闪蒸（MSF ）、反渗透（RO ）、多效蒸发或多效蒸馏（ME 或MED ）和压汽蒸馏（VC ）等方法。由于舰船

l 海水淡化工艺

在船用海水淡化装置中，究竟哪种工艺较好，要根据具体条件而定，包括需水量大小、用水水质、运行成本、航行路线及海水水质等。

多级闪蒸（MSF ）是靠外加热源将海水加热到某一温度使之进入蒸发室（或叫闪蒸室），由于蒸发室中的压力控制在低于热海水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，故热海水进入蒸汽室后既成为过热水而急速地部分汽化，使热海水依次经过若干个压力逐渐减低的蒸汽室，进行多级蒸发，浓海水排放，凝结水回收［2］。由于海水加热和蒸发过程是在加热器和蒸发器中分别进行，因而蒸发器的结垢程度比较低，能量消耗也有所降低。多级闪蒸具备设备简单可靠、操作弹性大、可利用余热等优点。

反渗透是一种迫使海水通过半渗透性膜的淡化

收稿日期：2006-03-20作者简介：原培胜（l968-），男，高级工程师，现从事水污染控制及设备的研究开发工作。

第l 期原培胜：船用海水淡化装置的预处理技术・7

3・

过程，这种膜的作用是只允许纯水通过而排斥盐离子。反渗透过程要求将环境温度下的海水增压，然后使其暴露在半渗透性聚合物膜上，在无相变的情况下，膜表面排除了水中的盐份。反渗透膜按照材料分有醋酸纤维素及其衍生物膜、芳香族聚酰胺膜、聚酰亚胺膜和磺化聚砜膜等，目前最常用的是芳香族聚酰胺复合材料膜。按照膜的构型分有平板式、管式、螺旋卷式及中空纤维式，一般采用中空纤维式。反渗透法可以通过膜组件的增减来增减产水量，体积可根据选择很重要。为保证膜元件长期可靠的运行，进入反渗透的预处理水要达到一定的处理标准。反映水质优劣的参数为浊度和污泥密度指数（SDI ），浊度是表征胶体和悬浮物的参数，海水预处理后的最大浊度应小于l NTU 。污泥密度指数是衡量进水中胶体潜在污染性的重要指标，经过国外一些反渗透系统的运行发现，SDI

图l 反渗透海水淡化装置的系统原理图

Fig. l The system principie chart Of RO seawater desait device

同样的产水量，反渗透海水淡化装置与多级闪蒸淡化装置相比具有体积小、维护方便、启动快的特点，目前，越来越多的船用海水淡化装置采用反渗透技术。

2 海水淡化预处理

不论采用何种工艺进行海水淡化，都必须对海水进行预处理。海水淡化预处理是保证海水淡化装置核心部件正常使用的关键步骤。2. l 多级闪蒸的预处理

多级闪蒸预处理的目的是减少传热面上的结垢和材料的腐蚀。海水进入低温多效装置之前，首先经过筛网或过滤器过滤去除固体杂物，然后把海水预热到30C ~40C ，第三步加酸，使海水的pH 值降到4. 5以下，第四步脱CO 2，第五步是脱O 2，第六步是加阻垢剂和碱［3］。对于小型海水淡化装置，

为了降低成本和简化设备，可以减少预处理的步骤，只采用过滤和脱气处理。

2. 2 反渗透海水淡化的预处理

预处理系统的设计是否合理，关系到反渗透膜元件的寿命和海水淡化的成本，因此海水预处理方法的

求也不同，采用的预处理工艺也不尽相同。2. 2. l 预处理常用方法

海水中常见的污染物有悬浮物、胶体物、无机盐、有机物、微生物、藻类等。预处理流程的确定主要根据海水的水质，膜元件的性能、寿命以及系统的管理方式。在保证装置体积和维护方便的前提下，即要预处理过程简单，费用低，又要保证预处理后的水质符合反渗透膜进水的要求。所以根据不同的情况采取相应措施去除海水中的杂质［4］，去除污染物的措施见表l 。

表l 去除污染物的方法

Tab. l The measure Of cOntaminatiOn eiiminatiOn 去除物质名称采用方法悬浮物、

飘浮物过滤

浊度混凝沉淀、混凝过滤、过滤

有机物、臭味活性炭过滤微生物、

藻类加消毒剂

2. 2. 2 预处理工艺流程

反渗透法海水淡化装置预处理工艺流程的确定，既要考虑进水水质和处理目标，又要兼顾成本、体积、操作控制的方便程度。根据反渗透海水淡化装置规模的大小，目前常采用的预处理工艺流程有以下几种［5］：

（l ）小型海水淡化装置预处理工艺流程，见图2所示。

（2）移动式海水淡化装置预处理工艺流程，见图3所示。

（3）海水淡化厂预处理工艺流程，见图4所示。船舶航行时一般离海岸线比较远，海中杂物、胶

图2 小型反渗透海水淡化预处理工艺Fig. 2 Pretreating technOiOgy Of minitype

RO seawater desait device

・74・舰 船 科 学 技 术第29卷

图5 船用反渗透海水淡化装置预处理工艺

Fig. 5 Pretreating technology of RO seawater desalt device by ship

图3 移动式海水淡化装置预处理流程

Fig. 3 Pretreating flow of travelling seawater desalt device

3 结 语

船用海水淡化装置的海水预处理工艺要充分考虑舰船航行的特点和空间的限制，选用的部件要具有抗船体晃动、体积小、重量轻、维修方便、维护周期合理的特性，预处理工艺流程短且处理效果能满足淡化装置核心部件的基本要求。参考文献：

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图4 海水淡化厂预处理流程

Fig. 4 Pretreating flow of seawater desalt plant

体和悬浮物比较少，水质较好，预处理时相对简单一些。因此，船用海水淡化装置的预处理工艺多参照小型海水淡化装置预处理工艺，一般采用小型海水淡化装置的预处理工艺流程（见图2）。

袋式过滤器可以从中去除悬浮固体，多介质过滤器不适于船用［6］，因此船用反渗透海水淡化装置的常用预处理工艺流程可简化为图5所示，流速应在300L /min ・m 2以下。保安过滤器是膜的最后一道保护装置和预处理手续，防止可能存在的颗粒物引起的破坏，保安过滤器的孔径不大于5! m ，当海水淡化过程中浓水里硅的浓度超饱和时，宜使用l ! m 的滤芯，用来降低硅和铝胶体的相互作用。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第62页）

表4为采用表l 、表2中导弹的红外辐射强度以及表3中背景辐射亮度，根据式（8）、（9）计算导弹的! 8~l2。表中，负号表示背景辐辐射亮度对比度! 3~5，

射亮度高于导弹的红外辐射亮度。

表4 导弹的红外辐射亮度对比度特征（W /m 2・sr ）（l0km 处）Tab. 4 Contrast feature of infrared radiation luminance of missiles

羽流温度晴天下俯l 上仰l 阴天下俯l 上仰l

450K ! 3~52. 652. 27! 3~52. 652. 89

! 8~l2l. 78

500K ! 3~56. 24

! 8~l2l4. 8

550K ! 3~5l2. 79

! 8~l228. 03. 92! 8~l228. 049. 7

600K ! 3~523. 923. 5! 3~523. 924. l

! 8~l242. 55l9. 3! 8~l242. 5564. 27

! 8~l2" ! 3~5。总的来说，在该海域冬季采用8~l2! m 波段的探测器会比较有利。

研究背景的光谱辐射强度主要和最可靠的方法是通过实验测量与分析。在三大海域通过长时间、大量的实际测量分析，建立不同背景、不同季节、不同气象条件下目标与背景亮度对比度数据库，具有重要的军事意义。参考文献：

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-2l. 65. 86! 8~l2l. 7823. 50

! 3~56. 246. 48

-8. 4l2. 4l ! 8~l2l4. 836. 5

! 3~5l2. 79l3. 0

表4表明，对于导弹，冬季晴天在北部海域，当羽流温度为450K 、海面背景时，或羽流温度为550K 、600K 、天空背景时，! 8~l2! ! 3~5；在其他情况下，

船用海水淡化装置的预处理技术

作者：

作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

原培胜， YUAN Pei-sheng

中国船舶重工集团公司第七一八研究所,河北,邯郸,056027舰船科学技术

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参考文献(6条)

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