海水淡化系统安装、试运技术总结

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  一、 工程概况和工程特点
  1. 工程概况
  阿曼SALALAH水厂和电厂项目海水淡化处理系统合同保证出水能力为2841m?/hr(15MIGD)。
  海水淡化处理系统可分为三阶段,第一阶段为海水预处理阶段,第二阶段为反渗透处理阶段,第三阶段为后处理化学加药阶段。
  > 第一阶段 预处理系统
  预处理阶段的目的是通过双层介质过滤将海水中的微生物、大颗粒杂物等除去,并通过预处理化学加药对过滤海水进行初步处理以满足进入反渗透系统过滤水的水质要求。
  > 第二阶段 反渗透膜处理系统
  反渗透系统的作用是通过海水高压反渗透模块、低压反渗透模块来除去海水中的盐分和硼等化学元素。
  > 第三阶段 后处理化学加药系统
  通过后处理化学加药系统处理将反渗透出水的水质达到可饮用水水质要求。
  2. 安装质量
  2011年12月17日5#高压反渗透系统模拟试验开始,能量回收装置、高压泵组及能量回收装置提升泵组运转正常,各项指标符合厂家要求。
  2011年12月24日4#高压模块各项检查指标符合海发厂家及监理BV验收合格具备反渗透膜安装条件,24日晚10点开始4#高压模块反渗透膜的穿装。
  3. 编制依据
  2.1 新加坡HYFLUX有限公司相关图纸
  2.2 新加坡HYFLUX有限公司相关安装说明书
  2.3 阿曼Salalah水厂和电厂工程海水淡化厂技术协议书
  2.4 ASME B31.3 -2004 工艺管道
  4. 作业指导书文件
  4.1 Method statement for the construction of structural& Mechanical Parts of RO Plant TG-DT-MS-0002 4.2 Method Statement for the Installation of Rotating Equipments
  TG-DP-MS-0001
  4.3 Method statement?for Hydro Testing without externally applied pressure of RO plant underground piping TG-DP-MS-0003
  二、 施工情况
  1. 海水预处理及化学加药系统
  1.1 海水预处理系统工作原理
  1.1.1氯化铁和聚合物加药系统 (Coagulant and polymer dosing)
  海水预处理加药系统通过使用静态混合器向海水进水至双层介质过滤器进口流道管道添加氯化铁和聚合物加药,化学加药总的聚凝时间约为3min。
  水厂氯化铁加药系统包括两个加药罐,两个加药泵组(一运一备)向海水进水管道提供氯化铁加药,目的是为了减低海水进水中的固体悬浮物的含量。如果海水进水管道中的浊度非常低,氯化铁加药系统可以不需要添加。
  水厂聚合物加药系统包括两个加药罐,两个加药泵组(一运一备)向海水进水管道提供聚合物铁加药,目的是为了减低海水进水中的固体悬浮物的含量。如果海水进水管道中的浊度非常低,聚合物加药系统可以不需要添加。
  1.1.2 双层介质过滤处理系统 (Dual Media Filters system)
  海水预处理系统是作用是使进入反渗透膜系统的海水污垢最小化,淤泥浓度指数(Silt Density Index)满足需要。双层介质过滤系统的介质包括无烟煤和石英砂,其目的是为了除去海水中的固体颗粒。
  过滤系统包括K-Floor系统,K型层的喷嘴是用来反洗水洗系统时候空气和水流进行分配试验。
  过滤介质的深度可分为无烟煤(最小的深度600mm)和石英砂(1400mm)和
  细石子。
  水厂共包括八个双层介质过滤器。其过滤效率是水量为191.3MLD(7972m?/hr)时效率为7m?/hr/㎡。
  1.1.3 清水池及泵组 (Clearwell tank and pumping station)
  双层介质过滤器处理完的过滤水存储在清水池中,清水池是混凝土结构且内壁防腐。清水池被设计为在水厂最大水量需求条件下应具有30分钟的保持时间,清水池作为高压反渗透模块供水系统的缓冲水池。
  四台过滤水输送泵(三运一备)的作用是将过滤水输送到高压反渗透微米式过滤器系统(SWRO cartridge filter)。过滤水泵根据高压反渗透模块和能量回收模块的供水管道的水量需求使用控制系统对泵组进行调节。
  1.1.4 双层介质过滤反洗系统(DMF backwash system)
  预处理系统运行一段时间后过滤系统可能后被阻塞,这时就需要清理和除去积存的杂物。双层介质过滤反洗系统包括风机系统(Air blowers)和双层介质过滤反洗系统(DMF backwash pumps)。
  双层介质过滤器首先使用空气进行冲洗,高压反渗透的浓盐水会进行过滤层并对其表层的污垢进行冲洗。
  1.1.5 微米式过滤器 (Micron cartridge filters)
  双层介质过滤系统处理完的过滤水在进行高压模块之前先通过微米式过滤器。其作用是确保进行高压模块和能量回收模块的过滤水的水质能达到系统要求。过滤水泵将过滤水输送到微米式过滤器。
  微米式过滤器的数量是八个,型号为5微米。微米式过滤器通过差压变送器PDIT B0GCF08CP001来对系统进行调节。   1.1.6 阻垢剂加药系统-高压反渗透供水 (Antiscalant dosing –SWRO feed)
  水厂阻垢剂加药至高压反渗透供水系统包括一个阻垢剂加药罐和两套加药泵组(一运一备),其目的是通过阻垢剂加药来保护高压反渗透膜不被氧化。
  1.1.7焦亚硫酸钠加药系统 (Sodium Meta-bisulphite dosing)
  水厂焦亚硫酸钠加药系统包括两个加药罐和两个加药泵组(一运一备),其目的是通过焦亚硫酸钠加药去除进入高压反渗透供水系统中的氯离子。
  微米式过滤器进、出口管道有两路焦压硫酸钠加药管道,首先进行的是微米式过滤器进口管道加药,系统加药只有当高压反渗透系统维护停止时才进行。
  1.2 注意事项
  双介质过滤器内部GRP管道及阀门安装时因提前安排吊车将材料倒运至施工场所,避免土建专业施工电缆沟及管沟时开挖进场道路造成现场吊装机械无法进入。过滤器内部的GRP管道及阀门的尺寸为DN900,因现场道路开挖吊装机械无法直接将材料运输到制定地点,我们只能通过人工使用链条葫芦将材料临时支撑在脚手架上往现场倒运,此项工作消耗大量人工和工时。
  2. 反渗透处理系统 (Reverse Osmosis system)
  2.1反渗透处理系统的工作原理
  海水预处理系统处理完毕的过滤水进入反渗透处理系统,其包括第一阶段海水反渗透系统和第二阶段低压反渗透处理系统
  2.1.1海水反渗透系统:
  1)预处理完的海水首先经过第一阶段单极海水反渗透系统。高压反渗透将海水分为两部分,一部分为低压的反渗透产水,一部分为高压的反渗透废水和浓盐水。进入高压反渗透的海水45%的将被转换为反渗透产水(合格水),55%的反渗透水将转换为废水或浓盐水,废水或浓盐水将被输送至双层介质过滤器反洗水池用做反洗水源。
  2)水厂共包括六组高压反渗透模块,根据最大海水反渗透流量要求五组将被用来运行,剩余一组用作备用或化学就地清洗使用。
  每组海水反渗透模块包括188个反渗透压力容器,每组海水反渗透压力容器可安装7个反渗透膜。海水反渗透高压泵将用来提升进入海水反渗透模块的过滤水的压力以满足进入海水反渗透膜的压力要求。
  2.1.2能量回收系统
  能量回收装置的作用是回收进入排水井(outfall)或双层介质过滤反洗水池的海水反渗透处理完的废水或浓盐水的能量。经过能量回收装置再利用的能量将传给过滤海水,因为能量回收装置本身消耗一定的能量,为弥补这部分消耗的能量特设置了一套能量回收装置提升泵组用来满足进入海水反渗透模块的水压要求。
  2.1.3低压反渗透系统:
  1)低压反渗透系统包括两级反渗透处理系统,其目的是出去海水中的硼或其他化学元素。进入低压反渗透的过滤水85%将被转换为低压反渗透产水,15%的将转换为废水或浓盐水。从低压反渗透出来的浓盐水或废水将进入清水池用来混合过滤海水,经过混合后的海水将进入高压反渗透模块。
  2)水厂共包括五组低压反渗透模块,五组无备用,低压反渗透模块共包括两阶段。每组低压反渗透模块共包括64个反渗透压力容器,其中第一阶段压力容器为48个,第二阶段压力容器为16个,每个反渗透压力容器需安装7个反渗透膜。
  3)在最高环境温度35摄氏度和最大海水TDS(41000mg/L)的条件下,为达到反渗透产水的水质要求大约95%的海水反渗透产水将通过低压反渗透模块。
  在环境温度30摄氏度和海水TDS(41000mg/L)的条件下,为达到反渗透产水的水质要求大约90%的海水反渗透产水将通过低压反渗透模块。
  2.1.4低压反渗透供水系统 (LPRO feed tank)
  1)海水反渗透模块的产水将进入低压反渗透供水池(LPRO feed tank),主要起到了缓冲及储存的作用,根据水厂最大的水量需要水池具有10分钟的保持时间。海水反渗透的产水使用旁路水泵直接向可饮用水系统供水。
  2)低压反渗透供水泵组共有四组(三运一备)其目的是将储存在低压反渗透供水池的海水反渗透的产水输送至低压反渗透模块。
  2.1.5氢氧化钠加药系统 (Sodium hydroxide dosing)
  水厂包括两个氢氧化钠加药罐和两组加药泵组(加药泵组为一运一备),其目的是提高第二阶段低压反渗透供水管道的PH值,即提高硼酸离子的电离速度。
  2.1.6阻垢剂加药 (Antiscalant dosing system –LPRO feed)
  水厂包括一个阻垢剂加药罐和两组加药泵组(加药泵组为一运一备),海水反渗透系统加入阻垢剂的目的是保护海水反渗透膜不被氧化。
  2.1.7工业水池 (Service water tank)
  低压反渗透的产水将通过低压反渗透模块进入工业水池,工业水池的目的是低压反渗透产水在进入可饮用水系统之前为其提供缓冲水池用。工业水池是混凝土结构且内壁防腐,工业水池同时是输送至电厂的RO水和水厂石灰系统的水源。根据最大的水量设计该水池具有15分钟的保持供水时间。
  2.1.8化学就地清洗系统(RO CIP system)
  化学就地清洗系统(A Clean-In-Place system)的作用是保护反渗透膜的清洁,只有当系统需要时化学就地清洗系统才被投用,低压反渗透供水池是化学就地清洗系统的水源。
  2.2 注意事项
  1)反渗透处理车间机务、机械及土建专业的施工交叉及工序问题
  反渗透系统模块钢结构施工时,土建专业先完成的厂房钢结构立柱结构基础,设备基础相对很滞后。根据海发厂家其他工地的施工经验来看,反渗透厂房应该先进行设备模块钢结构施工再进行厂房钢结构施工,因为土建设备基础移交滞后导致最后厂房结构基本封闭完成了才开始施工的模块钢结构。   工序交叉问题造成的影响是本来可以使用160T汽车吊在厂房南侧进行吊装,但因厂房封闭基本完成,只能使用160T汽车吊在厂外倒运材料,使用60T轮胎吊在厂房内进行吊装,造成了机务、机械及土建三个专业互相施工制约,因机务专业需要使用厂房内部通道完成模块钢结构吊装,土建专业不能开始进行电缆沟及管沟的支模和底板的浇筑。同时影响机械专业屋面钢结构的封闭。
  厂房外因需要使用160T汽车吊倒运材料,厂房外的道路不能开挖,因此土建专业电缆沟模版无法施工。
  2)海水反渗透压力容器的穿装同土建专业设备基础施工交叉
  海水反渗透压力容器开始穿装时因土建专业高压泵和能量回收装置提升泵组设备基础正在施工,海水反渗透模块最高层约7-9米,承包商使用的小型吊装机械无法进行压力容器的穿装,我们只能使用厂房内的EOT行车,但施工效率很慢,只能单个压力容器安装,不能几组模块压力容器同时安装。
  3)反渗透模块的水压试验不能同时进行,海水反渗透和低压反渗透压力容器厂家各提供二组堵头,所以模块水压试验只能是一组模块水压试验完成后拆除到下一组,这样造成的施工效率很低。
  2.3经验及改进的方法
  1)对土建专业:反渗透厂房土建专业现完成模块设备基础并移交机务专业进行模块结构吊装,结构吊装完毕后使用吊车机械分组进行反渗透压力容器穿装。机务专业施工完毕后土建专业进行泵组基础安装。
  2)对机械专业:机务专业模块和泵组施工完毕后,机械专业进行厂房钢结构吊装,机务专业可以对设备采取临时防护措施,避免对设备受损。
  3)对防腐专业:机务专业模块钢结构施工完毕后立即进行模块油漆处理,避免机务专业压力容器安装的同时防腐专业进行模块钢结构油漆处理,施工交叉对压力容器外表面造成污染。
  3. 后处理及加药系统 (Post treatment system)
  处理水池内的水将被输送到OPWP的可饮用水站。经过反渗透处理后的产水为满足处理水的水质要求需要混合多种化学元素。
  3.1 后处理系统的工作原理
  3.1.1反渗透产水输送泵 (RO product water transfer pumps)
  反渗透产水输送泵的数量为三个,两运一备。
  低压反渗透的产水泵将低压反渗透的产水被低压供水池的旁路水混合后一起输送至后处理加药系统。
  3.1.2磷酸盐加药系统 (Polyphosphate dosing system)
  磷酸盐加药系统的作用是提高输送水的水质,并通过游离氯离子消毒及杀菌。
  水厂磷酸盐加药系统包括两台加药罐和两组加药泵组,加药泵组一运一备。
  3.1.3氟化物加药系统 (Fluoride dosing system)
  氟化物加药系统的作用是使输送水达到对人类健康有益的条件,对人类牙齿起到很好的保护作用。
  水厂氟化物加药系统包括两台加药罐和两组加药泵组,加药泵组一运一备。
  3.1.4次氯酸钠加药系统 (Chlorine dosing system (Post chlorination ))
  次氯酸钠加药系统的作用是向输送水系统内加入后处理加药,用来排除二次反渗透处理后的有机物。
  水厂次氯酸钠加药系统包括一台加药罐和两组加药泵组,加药泵组一运一备。
  3.1.5处理水系统 (Treated water pumps)
  处理水泵的数量为三台,两运一备。处理水泵将后处理完毕的水输送到OPWP的可饮用水站。
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