一、概要

中塩度苦塩水淡水化コンポーネントと頻繁な逆極電気透析技術などの重要な成果が国際先進的な行列に入った。サウジは世界最大の淡水化海水生産国であり、その海水淡水化量は世界総量の21%前後を占めている。

二、操作方法

海水はその塩含有量が非常に高いため、直接使用することができず、主に2つの方法を用いて海水を淡水化し、すなわち蒸留法と逆浸透法を採用している。

1.蒸留法

蒸留法は主に特大型海水淡水化処理上及び熱エネルギーが豊富な場所に用いられる。逆浸透膜法は適用面が非常に広く、脱塩率が高いことから広く用いられている。逆浸透膜法はまず海水を抽出し、初歩的な処理を行い、海水の濁度を下げ、細菌、藻類などの微生物の成長を防止し、それから特殊高圧ポンプで加圧し、海水を逆浸透膜に入らせ、海水の塩含有量が高いため、海水の逆浸透膜は高い脱塩率、耐腐食、耐高圧、耐汚染などの特徴を持たなければならない。逆浸透膜処理を経た海水は、その塩含有量が大幅に低下し、TDS含有量は36000 mg/から200 mg/リットル程度に昇降した。淡水化後の水質は水道水よりも優れており、工業、商業、住民、船舶、艦艇に使用できるようになっている。

2.逆浸透法

海水の塩含有量が高く、硬度が高く、設備に対する腐食性が大きく、しかも水温の季節的変化が大きいため、逆浸透海水淡水化システムは通常の苦塩水脱塩システムよりずっと複雑で、工事投資とエネルギー消費もずっと高い。そのため、入念な技術設計、合理的な設備配置を通じて工事投資とエネルギー消費を下げ、それによって単位制水コストを下げ、そしてシステムの安定した運行を確保することが特に重要である。

三、工程フロー

1.前処理

海水の淡水化にしても、苦い塩水の脱塩にしても、給水前処理は逆浸透システムの長期的な安定運転を保証する鍵である。海水前処理案を制定する際には、海水中に大量の微生物、細菌、藻類が存在することを十分に考慮しなければならない。海水中の細菌、藻類の繁殖と微生物の成長は取水施設に多くの迷惑をかけるだけでなく、海水淡水化設備及びプロセスパイプの正常な運転に直接影響を与える。周期的な満潮、干潮、海水中に大量の土砂を挟み、濁度の変化が大きく、海水前処理システムの運転が不安定になりやすい。海水は比較的に大きい腐食性を持って、システムの中で採用した設備、バルブ、配管部品の材質に対して一定の選別をしなければならなくて、耐食性は良いです。

2.殺菌滅菌

海外の海水淡水化プロジェクトでは、液体塩素、NaClO、CuSO 4などの化学試薬を投入して藻類を殺菌することが多い。交通などの多方面の要素を考慮して、化学試薬を投入して藻類を殺菌するのは一定の難度があって、本工事の設備の開発過程の中でもっぱら海水の次亜塩素酸ナトリウムの発生器を採用します。海水はポンプを取った後、小さな帯圧海水を分け、次亜塩素酸ナトリウム発生器に入り、直流電場の作用の下でNaClOを発生させ、位置差によって砂浜の沈殿井に直接注入し、海水中の細菌、藻類、微生物を殺す。

海水硬度が高い海水の直接電解によるNaClOの発生は電極スケールの発生を克服しなければならない。開発過程において、電気透析頻繁逆極（EDR）技術を参考にし、すなわち5〜10 m inごとに電極極性を交換し、効果的に次亜塩素酸ナトリウム発生器のスケール沈殿問題を解決した。

3.凝集ろ過

混合ろ過は海水中のコロイド、懸濁不純物を除去し、濁度を下げることを目的としている。逆浸透膜分離工程では通常汚染指数（FI）を用いて測定され、逆浸透装置に入る給水のFI値は4未満であることが要求される。海水の比重が大きく、pH値が高く、水温の季節的変化が大きいため、システムはFeCl 3を混合剤として選択し、それは温度の影響を受けず、アルミナが大きくて丈夫で、沈降速度が速いなどの利点がある。

4.化学調節

海水淡水化過程における海水濃縮による難溶性無機塩類、例えばCaCO 3、CaSO 4の発生を防止するために、逆浸透膜表面とシステム配管部品上にスケール沈殿し、海水は逆浸透脱塩システムに入る前にスケール防止剤を添加しなければならない。

H 2 SO 4を投入して海水のpH値を調節して海水中のHCO-3を分解し、CaCO 3の沈殿を防止することは、海水淡水化の中で最もよく使われ、最も経済的な方法である。CaSO 4の沈殿を防止するための有効な方法であるNaPO 3 6（SHMP）の投与は、スケールを阻害しながら発生する副産物リン酸塩が微生物、細菌、藻類の成長を助長し、使用には一定の限界がある。一方、西側諸国から輸入された専用高分子ポリマースケール防止剤は価格が高く、海水淡水化工事の運転費用に直接影響を与える。本工程は最終的にスケール防止剤としてH 2 SO 4を選択し、逆浸透系給水のpH値を6.8〜7.0の間に制御するとともに、海水淡水化系水回収率を制御し、CaSO 4の沈殿析出を防止する。

逆浸透海水淡水化システムに用いられる芳香ポリアミドを膜材料とする複合膜素子の耐酸化性の悪さを考慮すると、入水中の残留塩素含有量が0.1 mg/L以下で還元剤が脱落する必要があるため、海水は膜システムに入る前にNaHSO 3を投入し、海水の逆浸透装置に入る前の酸化還元電位（ORP）を制御し、逆浸透装置に入る前の海水の酸化還元電位（ORP）を280〜320 mV.NaHSO 3で投入量が海水中の残留塩素量の3倍になるようにする。

5.異臭除去

環島海域の海水は周辺環境の影響が大きく、海水の化学酸素消費量（COD）は1.7～2.5 mg/Lで、特に夏、秋の節には海水に大きな異臭臭があることがある。そのため、NaClOを添加して酸化する以外に、活性炭フィルターを増設し、比較的に高い機械強度を持つ果実型粒子活性炭を選択して使用することは有機物と異臭異臭を効果的に吸着し、逆浸透産水の水質を高め、同時に逆浸透膜面への汚染を軽減し、膜の使用寿命を延長することができる。

6.保安フィルタリング

保安フィルタは316 Lフィルタを採用し、5&micro ;mフィルタコア、高圧ポンプに入る前の海水を濾過し、海水中の直径が5&microより大きいことを阻止する。m粒子不純物、高圧ポンプ、エネルギー回収装置と逆浸透膜素子の安全を確保し、長期運転する。

7.高圧ポンプとエネルギー回収装置

高圧ポンプとエネルギー回収装置は逆浸透海水淡水化のためにエネルギー転換と省エネを提供する重要な設備であり、逆浸透海水淡水化に必要な流量と圧力によって型を選択し、私たちが選択した単段遠心ポンプは、60 m 3/h流量、揚程640 Psi、エネルギー回収装置はHTC-300型で、水力タービン構造を有し、濃縮海水を逆浸透排出する圧力を利用して逆浸透進水圧力を30%上昇させ、エネルギー消費を効果的に低減することができる。

四、逆浸透膜素子と装置

逆浸透膜素子は、99%を超える良好な耐圧性と抗酸化耐汚染性を有する逆浸透海水淡水化のコア部材である。逆浸透装置は6つの膜エレメントが直列に接続され、6つの圧力母管が並列に接続された1段1段の組み合わせ構造を採用し、低圧自動洗浄排出と淡水低圧自動洗浄置換を配置し、不合格生産水自動切り替え排出装置を配置した。このシステムには高、低圧保護、高圧ポンプも設置され、ポンプのインターロックを洗浄する。

五、海水淡水化システムの制御

全逆浸透海水淡水化制御システムの設計は国内外の先進的なコンピュータプログラム制御を採用し、工業制御機の操作ステーションプログラマブルコントローラPLCから分散サンプリング制御を構成し、操作を集中的に監視する制御システムである。プロセスパラメータに基づいて高低圧保護スイッチを設置し、自動切替装置、コンダクタンス、流量と圧力に異常が発生した場合、自動切替、自動インターロック警報、停止を実現し、高圧ポンプと逆浸透膜素子を保護することができる。周波数変換により高圧ポンプの起動と停止を制御し、高圧ポンプのソフト操作を実現し、エネルギー消費を節約し、ハンマーや逆圧による高圧ポンプと膜部品の損傷を防止する。プログラム設計は逆浸透装置の起動と停止の前後で、低圧自動洗浄を実現することができ、特に停止時には、濃縮海水の亜安定状態が転化して沈殿し、膜面を汚染し、低圧淡水自動洗浄は濃縮海水を置換し、膜面を汚染から保護し、膜の使用寿命を延長することができる。システムの温度、流量、水質、生産量などの関連パラメータに対して表示、貯蔵、統計、表作成と印刷を実現することができる。監視操作中の動的プロセスの画面は明瞭で直感的で、システム制御は人工操作を簡略化し、システムが自動、安全、信頼性のある運行を確保する。