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        關(guān)于海水淡化濃海水綜合利用的研究

        2019-12-04 02:16:42王玉杰馬俊濤
        鹽科學(xué)與化工 2019年11期
        關(guān)鍵詞:生產(chǎn)

        王玉杰,馬俊濤

        (中鹽工程技術(shù)研究院有限公司,天津 300450)

        1 前言

        我國是世界上13個(gè)缺水的國家之一,大力發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè),向大海要淡水,是北方缺水地區(qū)的一種必然選擇。

        目前,北方地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)并未形成較大規(guī)模,推廣海水淡化面臨的主要問題之一,就是海水淡化排放濃海水對海洋的生態(tài)環(huán)境影響問題。世界范圍內(nèi)解決濃海水排放問題的有效途徑就是濃海水綜合利用,即對排放后的濃海水進(jìn)行化學(xué)資源提取及深加工,形成海水綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

        2 濃海水綜合利用流程

        以長蘆地區(qū)20萬t/d淡水的海水淡化裝置為例,排出的濃海水總量為8 740萬m3/a,濃度為5.4 °Be′,成分如表1。

        表1 淡化后濃縮海水成分含量表(5.4 °Be′)Tab.1 Table of concentrated seawater composition after desalination g·L-1

        將濃海水引入鹽場,利用太陽能,把濃海水制成13 °Be′的中度鹵水,中度鹵水采用空氣吹溴法提取溴素,提溴后的鹵水再進(jìn)入蒸發(fā)池繼續(xù)蒸發(fā)為飽和鹵水,飽和鹵水進(jìn)入結(jié)晶池生產(chǎn)原鹽。制鹽母液進(jìn)入鹽化工生產(chǎn)工序,分別生產(chǎn)氯化鉀、氯化鎂、硫酸鎂,把海水中所有無機(jī)鹽全部分離,無廢液排入大海以保護(hù)環(huán)境和減少污染。工藝流程如圖1。

        圖1 濃海水利用工藝流程Fig.1 Process flow for utilization of concentreated seawater

        3 鹽場接收濃海水的優(yōu)勢和效益

        3.1 土地優(yōu)勢

        鹽場占地較大,具有接收濃海水的天然優(yōu)勢,根據(jù)工藝計(jì)算,89 km2的鹽田面積,可接收20萬t/d淡水的海水淡化裝置排出的濃海水。

        3.2 濃海水產(chǎn)鹽節(jié)約土地資源

        在長蘆地區(qū),對于一個(gè)125萬t/a原鹽的生產(chǎn)場,如果納入3 °Be′的海水制鹽,則需納入海水1.56億m3/t,需要179 km2的鹽田面積,相對使用5.4 °Be′的濃海水,生產(chǎn)125萬t鹽產(chǎn)品,則需占用89 km2土地,因此,使用5.4 °Be′的濃海水制鹽,節(jié)省土地面積50%左右。

        3.3 節(jié)約能源,節(jié)省投資

        鹽場直接使用濃海水,不再使用納潮站納入海水,減少大量泥沙的帶入,每年可節(jié)省大量電力,減少清理淤泥的工作。

        對長蘆地區(qū)125萬t鹽場,納潮站需要20臺155 kW的海水泵,每年工作2 000 h,一年可節(jié)電620 萬kW·h,費(fèi)用可觀。

        海水中含沙量為1.7%,若納入3 °Be′海水,鹽場每年要清理淤泥265.2萬m3,要投入相當(dāng)?shù)娜肆蜋C(jī)械設(shè)備才能完成這項(xiàng)工作,而使用排出的5.4 °Be′的濃海水,不含沙分,因此,不用清理淤泥,節(jié)約了成本,節(jié)省了投資。

        3.4 濃海水綜合利用,提高產(chǎn)品產(chǎn)量

        利用8 740萬m3的濃海水,可產(chǎn)鹽125萬t,溴素0.5萬t,氯化鉀1.28萬t,氯化鎂12.75萬t。

        3.5 保護(hù)環(huán)境,有利于可持續(xù)發(fā)展

        綜合利用苦鹵生產(chǎn)氯化鉀、氯化鎂等鹽化工產(chǎn)品,確保零排放,保護(hù)環(huán)境,有利于可持續(xù)發(fā)展。

        4 鹽田設(shè)施的部分改造

        4.1 建設(shè)濃海水貯水池

        海水淡化廠為全年連續(xù)生產(chǎn),而鹽場在每年的7月~8月雨季停止生產(chǎn)。海水淡化廠雨季排出的濃海水2 280萬m3,鹽場不能直接用于生產(chǎn)。因此應(yīng)建設(shè)濃海水貯水池,一般鹽場貯水池水深設(shè)計(jì)為1.5 m,面積為1 600 hm2,貯水總量可達(dá)2 400萬m3。這樣既可滿足電廠連續(xù)排出濃海水,又可使鹽場正常用水,達(dá)到濃海水與鹽場生產(chǎn)的平衡與連續(xù)。

        4.2 改造建設(shè)結(jié)晶池

        由于使用5.4 °Be′的濃海水,鹽場原鹽產(chǎn)能大大提高,因此需要將部分蒸發(fā)池改建為結(jié)晶池。若增加原鹽生產(chǎn)能力20萬t,需增加結(jié)晶面積140 hm2。以此類推。

        5 海水淡化水處理劑對制鹽生產(chǎn)的影響

        5.1 海水淡化流程

        原料海水從取水構(gòu)筑物取出后,加氯消毒及絮凝劑,進(jìn)入海水淡化廠區(qū)的機(jī)械加速澄清池,之后貯存到清水池。清水泵從清水池取水,經(jīng)過過濾,加入阻垢劑,進(jìn)入淡化裝置;淡化裝置的產(chǎn)品經(jīng)后處理進(jìn)入產(chǎn)品水貯存罐,并通過產(chǎn)品水泵供給用戶,余下的濃鹽水供鹽場曬鹽。使用電廠的蒸汽,作為海水淡化裝置的熱源,采用表面式加熱,加熱后冷凝的水返回到鍋爐的熱力系統(tǒng)中。

        根據(jù)渤海海域的海水水質(zhì),采用圖2流程。

        圖2 海水淡化工藝流程Fig.2 Process of seawater desalination

        正常情況下阻垢劑的加入量為3 mg/kg~5 mg/kg,次氯酸鈉加入量為1.5 mg/kg~3 mg/kg,鐵鹽的加入量為10 mg/kg~30 mg/kg,阻垢劑為無毒的有機(jī)物質(zhì)。

        5.2 消毒劑的影響

        海水淡化工藝中使用的消毒劑一般為次氯酸鈉、液氯、二氧化氯、臭氧等,這些消毒劑僅在海水淡化的處理過程中起作用,排放的濃海水中不會存在殘存的消毒劑。

        對于低溫多效蒸餾海水淡化工藝,加入消毒劑的海水進(jìn)入裝置后,被加熱到70 ℃的高溫,同時(shí)進(jìn)行真空脫氣處理,消毒劑會被徹底的分解、清除。

        5.3 海水淡化中加入的其他藥劑的影響

        海水淡化使用的絮凝劑、助凝劑同普通給水處理中使用的藥劑相同,經(jīng)國內(nèi)外大量自來水廠的運(yùn)行實(shí)踐證明,不會對人體產(chǎn)生不利影響。

        海水淡化使用的阻垢劑多為高分子聚合物,國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)較少。目前,國外主要海水淡化阻垢劑供應(yīng)商使用的藥劑,已通過權(quán)威機(jī)構(gòu)的食品安全認(rèn)證,被認(rèn)為對人體是安全的。

        6 國內(nèi)外濃鹽水制鹽情況

        目前,大港電廠海水淡化后的濃鹽水,已用于海晶集團(tuán)的制鹽生產(chǎn);天津北疆電廠海水淡化后的濃鹽水,已用于漢沽鹽場的制鹽生產(chǎn);滄州國華電廠海水淡化后的濃鹽水,已用于滄州鹽化集團(tuán)的制鹽生產(chǎn)。上述制鹽企業(yè)的鹽產(chǎn)品,符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

        在以色列的海港城市埃拉特的一個(gè)年產(chǎn)淡水1 200萬t的反滲透海水淡化廠,采用了濃海水制鹽的處置方式。該廠濃海水的濃度是海水的2倍~2.5倍。濃水中的一部分被送到附近的鹽田來制鹽,制鹽生產(chǎn)情況良好。

        7 結(jié)語

        利用海水淡化后濃海水,進(jìn)行灘曬制鹽和鹽化工產(chǎn)品生產(chǎn)的綜合利用技術(shù)可行,效益顯著。它具有節(jié)約土地、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)勢,是典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,具有可持續(xù)發(fā)展競爭力,需進(jìn)一步研究發(fā)展。

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