大型海水淡化厂中气浮(DAF)-双介质过滤(DMGF)系统预处理工艺介绍

摘要：气浮（DAF）-双介质过滤（DMGF）系统组合是常见的海水淡化预处理系统，该系统为海水淡化工艺中重要的系统之一，确保反渗透系统能长期稳定运行。本文以中东地区阿联酋某膜法海水淡化项目为例，对气浮（DAF）-双介质过滤（DMGF）系统预处理工艺进行介绍。

关键词：海水淡化;气浮系统;双介质过滤系统

引言

中东地区主要以热带沙漠气候为主，淡水资源极度匮乏，为有效解决淡水资源问题，各国广泛建立海水淡化项目。本海水淡化项目位于阿联酋境内的波斯湾海岸线，采用100%反渗透海水淡化技术（SWRO），设计全厂产水出力为200 MIGD。主要包括取水系统、预处理系统、RO反渗透系统、后处理系统、污水处理系统、变电站系统及其他公共辅助系统等。本项目采用DAF+DMGF预处理工艺，采用上海巴安技术。预处理系统用以去除地表海水中存在的颗粒泥砂、胶体、微生物等杂质，经预处理后的海水水质应达到反渗透膜元件的进水水质要求，使反渗透膜能够保持良好性能，保证产水率达标。

1.气浮（DAF）系统

1.1气浮（DAF）系统描述

DAF（dissolved air flotation）又称溶气浮选系统，简称气浮系统，在机械絮凝池利用絮凝剂对海水进行预处理，然后输送至气浮池，将气浮池内部分产水通过溶气罐在加压的情况下溶解空气后进入溶气释放系统，使大量20-120微米的小气泡释放进待处理水中，气泡与水中固体吸附使其密度小于水浮在水面上，再由刮板机去除，高效降低海水的浊度。气浮池（DAF）系统是海水淡化第一级预处理，主要包括沉淀池、混凝池、气浮单元、空压机系统以及化学加药系统等，用以处理进水中所含的悬浮物以保护下游处理系统不受污堵。DAF系统在去除疏水性固体方面特别有效，例如藻类和油。可以保障在红潮期间或水中含有微量油的情况下整套海淡系统的持续运行，并能有效降低下游DMGF的工作负荷和反洗周期。

1.2气浮（DAF）系统工艺流程

本项目DAF系统共分为2组，每组主要包括4个混凝池（4x33%）、6台空压机、18个气浮单元，每个单元包括絮凝池、气浮池、溶气罐、刮板机、化学加药系统等。化学加药药品包括：FeCl3溶液、H2SO4溶液、聚合电解质等。该系统设计流量102931m3/h，处理后的水质TSS平均小于3.6ppm，浊度小于3（NTU），油脂去除率80%以上，海藻清除率95%以上。

DAF工艺流程图如下：

1.3DAF系统功能介绍

（1）静态混合器： 安装在DAF系统的进海水管道中，保证化学加药的均匀分布。

（2）化学加药系统：

硫酸储存加药系统：该硫酸加药系统用于硫酸的储存和准确计量的药液添加，用于调节海水pH值。

三氯化铁储存加药系统：用于三氯化铁的储存，规定浓度的药液配置，和准确计量的药液添加，三氯化铁用作助凝剂。

聚合物储存和加药系统：用于聚合物的储存，规定浓度的药液配置，和准确计量的药液添加，聚合物用作絮凝剂。

（3）混凝搅拌机和絮凝搅拌机：增强化学物质与海水均匀混合提高混凝效果，通过梯度递减搅拌速度增强絮凝效果。

（4）再循环泵和过滤器：将部分合格产水输送至溶气系统加压溶气。

（5）带有空气压缩机的溶气系统：由压缩空气机提供的压缩空气通过稳压罐进入溶气罐，由溶气水携带进入溶气释放器减压进入待处理水中。

（6）刮泥机和污泥输送泵：将泥渣从分离室顶部刮出进入污泥渠，由污泥泵输送至污泥处理系统。

2.双介质过滤（DMGF）系统

2.1双介质过滤（DMGF）系统描述

双介质过滤（DMGF）系统是海水预处理中第二阶段重要设备。该项目DMGF系统中分为4组，每组包括3台罗茨风机、32座DMGF滤池和3台反洗水泵等。DMGF滤池内主要包括无烟煤、石英砂、石榴石和砾石，起到海水过滤的作用，每座滤池进水为环形布置在走廊两侧。DMGF滤池根据运行时间、滤池压差及出水浊度进行反洗。该系统的海水出力设计能力为103087m3/h，处理后水质指标TSS不超过1、浊度不超过0.3NTU，SDI15要求90%运行时间不超过4，100%运行时间不超过5。

2.2双介质过滤（DMGF）系统工艺流程

过滤池的滤速由进水口堰的水位计调节，以确保投用的过滤池数量和过滤流量;反过来，过滤池上方的实际液位由出口调节阀控制。当流量和过滤发生变化，由操作员通过DCS系统调整过滤池的流量和改变过滤池的运行数量即可获得。随着滤层水头损失的增加，过滤池水头将超过设定值。控制系统将提高滤池出口控制阀的开度，增加滤液流量，降低滤池水位。反之，当滤池水位低于设定值时，控制系统将降低滤池出口控制阀的开度，以减少滤液流量，提高滤池水位。

DMGF系统工艺流程图如下：

2.3双介质过滤（DMGF）系统工艺原理

DMGF工艺原理分为机械筛分和接触混凝

機械筛分：滤料之间的孔隙很小，尤其在滤层表面，水流经过的时候，该类孔隙将截留部分悬浮物，同时截留下来的悬浮物再次重叠架桥，从而形成孔眼更小的滤网，以除去更小的悬浮物。

接触混凝：过滤池内的滤料排列的比较紧密，悬浮物和胶体物质在流经滤料间弯曲的孔道时，极易与滤料颗粒撞击，由于胶体、悬浮物有较强的表面活性，便吸附在滤料的颗粒上，通过过滤池的反洗操作将之去除。

2.4双介质过滤（DMGF）系统功能

经DAF处理后的水中含有悬浮物和胶体通过DMGF滤池介质滤层时，因其滤层孔隙由大到小逐渐变小，使其具有筛分功能，在迁移-黏附-截留的作用机理下，除去水中悬浮物和胶体，同时接触和吸附功能又能除去水中有机物、细菌、铁、铝、锰等重金属离子。清除水中的悬浮物、颗粒和胶体，以降低进水的浊度和SDI值，满足后续RO系统的进水要求。

结语：

气浮（DAF）-双介质过滤（DMGF）系统预处理工艺在大型海水淡化工程被广泛应用，是海水淡化工艺中最重要的系统之一，以防止反渗透膜元件表面污染、结垢沉淀，确保其免受机械和损失，从而保持良好性能和足够长的使用寿命。

参考文献：

[1]余涛. 大型反渗透海水淡化关键技术与装备开发及应用研究[D]. 浙江大学， 2019.

[2]常建闯. DAF 溶气释放反应系统的开发研究[D]. 邯郸： 河北工程大学工学硕士学位论文， 2010.

作者简介：李金泽（1991.09-），男，汉族，河北省唐山市，学历：本科学历，工程师，研究方向：发电工程、海水淡化