大型海水淡化廠中氣浮（DAF）-雙介質過濾（DMGF）系統預處理工藝應用

李金澤

（山東電力建設第三工程有限公司，山東青島 266100）

0 引言

中東地區以熱帶沙漠氣候為主，淡水資源極度匱乏，為有效解決淡水資源問題，各國廣泛建立海水淡化項目。本海水淡化項目位于阿聯酋境內的波斯灣海岸線，采用100%反滲透海水淡化技術（SWRO），設計全廠產水出力為200 MIGD（約90萬m/d），主要包括取水系統、預處理系統、RO反滲透系統、后處理系統、污水處理系統、變電站系統及其他公共輔助系統等。本項目采用DAF+DMGF預處理工藝，采用上海巴安技術。預處理系統的作用是去除地表海水中存在的顆粒泥砂、膠體、微生物等雜質，經預處理后的海水水質應達到反滲透膜元件的進水水質要求，使反滲透膜能夠保持良好性能，保證產水水質達標。

1 氣浮（DAF）系統

1.1 氣?。―AF）系統描述

DAF（Dissolved Air Flotation）又稱“溶氣浮選系統”，簡稱“氣浮系統”，是海水淡化第一級預處理，主要包括沉淀池、混凝池、氣浮單元、空壓機系統及化學加藥系統等，用以處理進水中所含的懸浮物以保護下游處理系統不受污堵。本項目的氣浮系統設備由上海巴安水務公司提供，在機械絮凝池利用絮凝劑對海水進行預處理，然后輸送至氣浮池，氣浮池內部分產水通過溶氣罐在加壓的情況下溶解空氣后進入溶氣釋放系統，使大量20～120 μm的小氣泡釋放進待處理水中，氣泡與水中固體吸附使其密度小于水浮在水面上，再由刮板機去除，能夠高效降低海水的濁度。

DAF系統在去除疏水性固體方面特別有效，例如藻類和油，可以保障在赤潮期間或水中含有微量油的情況下整套海水淡化系統的持續運行，并能有效降低下游DMGF的工作負荷和反洗周期。

1.2 氣?。―AF）系統工藝流程

本項目DAF系統共分為兩組，每組主要包括4個混凝池（4×33%）、6臺空壓機、18個氣浮單元，每個單元又包括絮凝池、氣浮池、溶氣罐、刮板機、化學加藥系統等?；瘜W加藥藥品包括硫酸溶液、FeCl溶液、聚合物電解質（PAM）等，其中硫酸溶液用于調節海水pH值，有利于降低海水的濁度；FeCl用作助凝劑；聚合物電解質（PAM）用作絮凝劑。該系統設計流量102 931 m/h，處理后的水質TSS平均小于2.0 mg/L，濁度小于3 NTU，油脂去除率在80%以上，海藻清除率在95%以上。

DAF工藝流程圖如圖1所示。

1.3 氣?。―AF）系統功能介紹

（1）靜態混合器：安裝在DAF系統的進海水管道中，加入的助凝劑、絮凝劑等化學藥品在進入DAF系統前與海水進行充分混合，保證化學加藥的均勻分布。

（2）混凝攪拌機和絮凝攪拌機：增強化學物質與海水混合均勻性，提高混凝效果，通過梯度遞減攪拌速度來增強絮凝效果。

（3）再循環泵和過濾器：將部分合格產水輸送至溶氣系統加壓溶氣。

（4）帶有空氣壓縮機的溶氣系統：由空壓機提供的壓縮空氣通過穩壓罐進入溶氣罐，由溶氣水攜帶進入溶氣釋放器減壓進入待處理海水中。

（5）刮泥機和污泥輸送泵：將泥渣從氣浮池頂部刮出至污泥渠，由污泥泵輸送至污泥處理系統。

1.4 氣?。―AF）系統處理能力驗證

2021年10月氣?。―AF）系統調試及試驗期間，海水經取水系統進入DAF系統進行處理。DAF系統入口及出口的水質檢測記錄如表1和表2所示。

從DAF系統入口和出口的水質檢測記錄可以得出，該氣浮（DAF）系統對海水濁度、油脂、藻類、總懸浮固體（TSS）的處理效果能夠達到設計要求。

2 雙介質過濾（DMGF）系統

2.1 雙介質過濾（DMGF）系統描述

雙介質過濾（DMGF）系統是海水預處理中第二階段的重要系統。本項目的DMGF系統分為4組，每組包括3臺羅茨風機、32座濾池和3臺反洗水泵等。DMGF濾池內濾料對海水具有過濾作用，每座濾池進水為環形布置。DMGF濾池根據運行時間、濾池壓差及出水濁度進行反洗。該系統的海水出力設計能力為103 087 m/h，處理后水質指標TSS不超過1 mg/L，濁度不超過0.3 NTU，SDI要求90%運行時間不超過4，100%運行時間不超過5。

2.2 雙介質過濾（DMGF）系統工藝流程

經DAF處理后的水中含有懸浮物和膠體，通過DMGF濾池介質濾層時，在遷移—粘附—截留的作用機理下，因濾層孔隙的篩分功能由大到小逐漸變化進而被去除，同時接觸和吸附功能又能除去水中有機物、細菌，以及鐵、鋁、錳等重金屬離子。水中懸浮物、顆粒和膠體清除后，進水的濁度和SDI值降低，滿足后續RO系統的進水要求。DMGF系統工藝流程圖如圖2所示。

每個DMGF濾池長11.2 m，寬9 m，濾料從上至下分別為無煙煤（直徑0.8～1.6 mm，填裝高度600 mm）、石英砂（直徑0.4～0.8 mm，填裝高度450 mm）、石榴石（直徑0.3～0.6 mm，填裝高度150 mm；直徑1.5～2.5 mm，填裝高度100 mm）和礫石（直徑2～5 mm，填裝高度100 mm）。

2.3 雙介質過濾（DMGF）系統工藝原理

DMGF工藝原理分為機械篩分和接觸混凝。

（1）機械篩分：濾料之間的孔隙很小，尤其是在濾層表面，水流經過時，該類孔隙將截留部分懸浮物，而截留下來的懸浮物會再次重疊架橋，從而形成孔眼更小的濾網，以除去更小的懸浮物。

（2）接觸混凝：過濾池內的濾料排列得比較緊密，懸浮物和膠體在流經濾料間彎曲的孔道時，極易與濾料顆粒撞擊，由于膠體、懸浮物有較強的表面活性，便吸附在濾料的顆粒上，通過過濾池的反洗操作將之去除。

2.4 雙介質過濾（DMGF）系統處理能力驗證

2021年10月雙介質過濾（DMGF）系統調試及試驗期間，DAF系統產水進入雙介質過濾（DMGF）系統進行處理。DMGF系統入口及出口的水質檢測記錄如表3和表4所示。

從DMGF系統入口和出口的水質檢測記錄中可以得出，該雙介質過濾（DMGF）系統對DAF產水的濁度、總懸浮固體（TSS）、污染指數（SDI）處理效果能夠達到設計要求，水質指標符合RO膜廠家要求的反滲透系統進水標準。

3 結論

氣浮（DAF）-雙介質過濾（DMGF）系統預處理工藝在大型海水淡化工程中被廣泛應用，是海水淡化工藝中最重要的系統之一，其能防止反滲透膜元件表面污染、結垢沉淀，確保其免受損害，從而保持良好的性能和足夠長的使用壽命。

阿聯酋阿布扎比某膜法海水淡化項目調試及試驗期間的水質檢驗結果表明：氣浮（DAF）-雙介質過濾（DMGF）系統預處理工藝對海水濁度、油脂、藻類、總懸浮固體（TSS）、污染指數（SDI）等處理效果明顯，出水水質指標穩定，符合RO膜廠家要求的反滲透系統進水標準。