姜思華，陳 俊

（北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，100048，北京）

水質(zhì)因素對北京海水淡化工程的影響分析研究

姜思華，陳 俊

（北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，100048，北京）

以北京海水淡化前期研究課題為依托，基于對天津塘沽、漢沽及河北曹妃甸海域觀測數(shù)據(jù)的對比分析，從海水對金屬材料的腐蝕程度、生物結(jié)垢問題、海生物堵塞問題等角度，結(jié)合季節(jié)變化和年際變化情況，深入分析研究了海水水質(zhì)因素對北京海水淡化工程的影響，并得出相應(yīng)結(jié)論。

水質(zhì)因素；不良影響；季節(jié)與年際變化；海水淡化工程；北京

北京市位于京津唐地區(qū)西北部，屬嚴(yán)重的資源型缺水區(qū)，水資源短缺已經(jīng)成為制約首都國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。由于近期連續(xù)9年的干旱，造成北京及周邊地區(qū)水資源儲備嚴(yán)重不足，給本地區(qū)帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，并危及地下水安全。

隨著南水北調(diào)工程的實(shí)施，從長江流域向北京調(diào)水后，北京水資源緊缺的程度將有所緩解。但隨著天然徑流的減少、需水量的增加或遇連續(xù)枯水年，2020年之后北京水資源狀況仍不容樂觀，供水仍有很大的缺口。另外南水北調(diào)工程調(diào)水線路長、跨河建筑物多，若遇突發(fā)事故將影響北京的用水安全。因此在環(huán)渤海建設(shè)海水淡化廠向北京輸送淡化海水，有利于提高北京的供水安全保障。

一、海水淡化方案

根據(jù)《海水利用專項(xiàng)規(guī)劃》，我國海水淡化分地區(qū)進(jìn)行，其中天津市2020年達(dá)到45萬～50萬t/d，河北省2020年達(dá)到20萬～25萬t/d。

根據(jù)北京的海水淡化需求，海水淡化工程規(guī)模初步定為 50萬 t/d、100萬t/d、150萬t/d。綜合考慮輸水工程及廠址條件，初步擬定在天津漢沽、河北曹妃甸以及天津塘沽選擇合適的海水淡化廠廠址，然后分別進(jìn)行多方面的分析研究，確定最終選址。

水質(zhì)因素是海水淡化工程的重要研究內(nèi)容，因此以下主要以海水水質(zhì)因素為研究要點(diǎn)對初步方案進(jìn)行對比分析研究。

二、水質(zhì)因素對海水淡化工程的影響

1.水質(zhì)因素的影響問題

海水中的某些物質(zhì)會對淡化設(shè)備造成不良影響，這些有害物質(zhì)包括懸浮物、膠體、鐵錳鹽、溶解氣體等。為保證淡化設(shè)備的正常運(yùn)行，淡化前需預(yù)先去除原水體中懸浮物等雜物，去除水中膠體、溶解氣體，進(jìn)行水質(zhì)軟化以去除鐵鹽和錳鹽，去除氯等氧化劑類有害物質(zhì)。

對于反滲透膜法海水淡化來說，懸浮物質(zhì)、微生物、膠體物等易附著在膜表面上或污堵膜元件水流通道。而且由于海水的濃縮，有一些難溶鹽如CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4、CaF2等易沉積在膜表面上，使膜表面結(jié)垢。另外，海水中的細(xì)小砂粒進(jìn)入淡化系統(tǒng)中后，對反滲透系統(tǒng)來說，會使反滲透膜受到機(jī)械損傷；對蒸餾系統(tǒng)來說，會堵塞噴淋管路的噴頭，直接影響是產(chǎn)水量的減少，由此導(dǎo)致噴淋布水不均勻，造成部分傳熱管表面干壁，加速傳熱管結(jié)垢，影響傳熱效率。所以海水水質(zhì)會直接影響淡化工藝的選擇和淡化水的處理成本。

本研究在天津塘沽海域主要布置了25個(gè)觀測站、天津漢沽海域主要布置了6個(gè)觀測站、河北曹妃甸海域主要布置了16個(gè)觀測站，并選取了3處海域部分?jǐn)?shù)據(jù)加以說明，如表1～表3所示。

田卓遞給高潮一支香煙，并指指沙發(fā)，示意高潮坐下來。田卓的表情很平靜，沒有像馮可兒那樣喜形于色，高潮想，這或許就是做老板的人所具備的潛在素養(yǎng)吧。像馮可兒這樣的人，或許一輩子就是跟在別人屁股后面打工的命。

從表1～表3數(shù)據(jù)可以看出，塘沽與漢沽水質(zhì)相當(dāng)，受到輕度污染，曹妃甸水質(zhì)較好，3處海域的海水均可作為海水淡化工程原料水，只是水質(zhì)的差異決定了海水淡化工程預(yù)處理的處理工藝和淡化工程的投資造價(jià)。

表1 天津塘沽海域海水水質(zhì)監(jiān)測表

續(xù)表1 天津塘沽海域海水水質(zhì)監(jiān)測表

表2 天津漢沽海海域水水質(zhì)監(jiān)測表

續(xù)表2 天津漢沽海域海水水質(zhì)監(jiān)測表

續(xù)表2 天津漢沽海域海水水質(zhì)監(jiān)測表

河北曹妃甸附近海域的水質(zhì)較好，若作為海水淡化廠址，其海水水質(zhì)使用熱法與膜法海水淡化技術(shù)，海水預(yù)處理投資相對較少。天津塘沽與漢沽附近海域水質(zhì)相對較差，但也適用于海水淡化的原料水。若作為海水淡化廠廠址，其海水水質(zhì)更適合熱法海水淡化技術(shù)，采用膜法海水淡化亦可，只是海水預(yù)處理投資較大。

2.海水對金屬材料的腐蝕問題

海水中含有約3%的氯化鈉和其他鹽類，是造成對金屬材料嚴(yán)重腐蝕的主要原因。海水對金屬的腐蝕隨海水中的含鹽濃度的增加而增加，當(dāng)含鹽量增加到一定限度時(shí)海水中的溶解氧濃度減少，相反起了抑制腐蝕的作用。如果海水收到附近城市工業(yè)廢水的污水，金屬腐蝕可能更加嚴(yán)重。此外由于管道中水流速度過大，或因管道斷面突然變化而引起的湍流也會加劇對金屬管道的腐蝕 （點(diǎn)蝕）作用。

目前防治腐蝕的措施主要有 5種方法：①采用耐腐蝕金屬材料，②降低海水與金屬材料之間的相對速度，③涂刷防腐保護(hù)層，④采用電化學(xué)防腐保護(hù)，⑤化學(xué)防腐法。

表3 河北曹妃甸海域海水水質(zhì)監(jiān)測表

續(xù)表3 河北曹妃甸海域海水水質(zhì)監(jiān)測表

表4 主要海生物的特性及危害

3.生物結(jié)垢問題

生物結(jié)垢主要取決于原水成分，特別是顆粒物和可溶性養(yǎng)分。從海藻滋生的被污染的海水中引入原料水，會增加生物垢及有機(jī)物含量，需要增加過濾，加大阻垢劑的添加等。

4.海生物堵塞問題

目前海生物堵塞問題的處理方法主要有：①化學(xué)殺滅法，②過濾法，③涂料法，④人工、機(jī)械清理法，⑤其他方法。

三、水質(zhì)隨季節(jié)和年際變化情況對海水淡化工程的影響

1.年際變化

渤海灣海域海水水質(zhì)屬污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，但近年隨著政府對環(huán)境重視程度不斷加深，不斷加大監(jiān)管力度，并采取實(shí)際有效的措施，如“海灣碧藍(lán)”行動計(jì)劃的實(shí)施，污染情況已得到有效控制，污染物總量有所消減，近岸海域水質(zhì)逐年改善。因此渤海灣海域海水水質(zhì)的年際變化不會對海水淡化工程造成不良影響。

2.季節(jié)變化

溫度隨季節(jié)變化最大，對海水淡化工程的影響也較大。冬季渤海灣水溫最低，為0℃左右，最低-0.5℃。此時(shí)渤海灣灣頂沿岸有海冰出現(xiàn)，灣頂水溫低于灣口。溫度過低會造成取水口結(jié)冰，不利于取水。另外水溫過低會影響反濾透海水淡化的產(chǎn)水量。

鹽度隨季節(jié)變化不是很大，夏季由于入海河流的徑流量突然增大，海水鹽度會較大幅度降低。鹽度變化對熱法海水淡化的影響不大。但在一定程度上會影響膜法海水淡化，產(chǎn)水含鹽量隨原水鹽度降低而降低。

在一年之中，夏季由于溫度較高，河流入海水量增大，海水污染程度比較嚴(yán)重；相反，冬季的污染程度較輕。因此，夏季海水水質(zhì)對海水淡化工程可能會造成不良影響。

四、結(jié) 語

以北京海水淡化前期研究課題為依托，從海水水質(zhì)因素對海水淡化工程影響的方面進(jìn)行了深入分析，得到以下主要結(jié)論：

①通過對天津塘沽、漢沽及河北曹妃甸海域觀測數(shù)據(jù)的對比分析，塘沽與漢沽海域的水質(zhì)相當(dāng)，受到輕度污染，曹妃甸海域水質(zhì)較好，3個(gè)地點(diǎn)的海水均可作為海水淡化工程原料水。其中曹妃甸海域的預(yù)處理工藝和淡化工程的投資造價(jià)最少。

②海水腐蝕問題、生物結(jié)垢問題、海生物堵塞問題等均會對海水淡化工程造成一定的影響。雖然已有處理方法，但需根據(jù)所在海域的不同采取因地制宜的解決方法。

③經(jīng)分析，海水水質(zhì)的年際變化不會對海水淡化工程造成不良影響；季節(jié)變化可能對海水淡化工程會造成不良影響。

[1]袁朋飛，等.海水淡化水與地表水聯(lián)合供水地區(qū)市政管網(wǎng)水質(zhì)變化研究[J].水處理技術(shù)，2012（5）.

[2]方宏達(dá)，等.中國近岸海域海水水質(zhì)及海水淡化利用的研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2015（4）.

[3]張家凱，等.濃海水綜合利用新工藝研究[J].鹽業(yè)與化工，2012（9）.

[4]王曉楠，等.反滲透膜法海水淡化產(chǎn)品水水質(zhì)影響因素分析[J].中國給水排水，2015（8）.

責(zé)任編輯 安天杭

Analysis of impact caused by water quality factor on desalination project in Beijing

Jiang Sihua,Chen Jun

Relying on preliminary research on desalination,an in-depth analysis is given on the influence of water quality on desalination project in Beijing.Based on comparative analysis of observing data of seawater quality in Tanggu and Hangu in Tianjin Municipality as well as Caofeidian in Hebei Province,studies are made from the prospects of seawater corrosion,biological node scaling and sea biological clogging,by taking seasonal and inter-annual variation into full consideration.Finally,conclusion has been reached.

water quality factor;negative impact;seasonal and inter-annual variation;desalination project;Beijing

TU991

B

1000-1123（2016）07-0020-03

2016-03-01

姜思華，高級工程師，主要從事水工程、水資源等方面的工作和研究。