1 建设前岛上供水状况

世界范围的淡水资源短缺问题呈现上升趋势，社会正在转向海水淡化这一策略来缩小淡水和干旱需求的供应。2013年全球海水淡化厂产能达到4亿t/d，2016年达到8.86亿t/d。在全球很多地方，例如中东和北非海水淡化是一种不可缺少的淡水资源。中东、北非地区是全球海水淡化设施最为集中的地区，约55%的淡化海水生产能力分布于这一地区的不同国家，其中绝大部分位于海湾地区的6个阿拉伯国家。阿联酋是仅次于沙特的世界第二大淡化海水生产国，后者每天可生产淡化海水量约6.6×106m3，而阿联酋在2017年的产量约为5.42×106m3[1]。

开山岛在海水淡化厂建设前，岛上居民的饮用水主要来自定期的外部散装饮用水的补给。船运的定期补给仅供日常居民餐饮使用，满足不了正常需求；除散装饮用水的补给，其它水源主要来自岛上降雨，即依靠汇集各建筑屋顶雨水、自建的储水槽，汇集后储存在自建雨水窑。淡化厂建设前，大部分储水设施也因为年久失修已报废。岛上居民对饮用水需求更加紧张，海水淡化厂的建设更加迫切。

2 原水水质

开山岛地处黄海海域，水质很差，悬浮物达到≥550 mg/L,浊度≥90 NTU，其余主要水质指标见表1。

表1 开山岛海域海水水质Tab.1 Raw water quality of Kaishan Island sea area指标含量Suspendedsolid/(mg·L-1)550Na+/(mg·L-1)Ca2+/(mg·L-1)420K+/(mg·L-1)200CO2-3/(mg·L-1)10HCO-3/(mg·L-1)130Cl-/(mg·L-1)SO2-4/(mg·L-1)3400Boron/(mg·L-1)4.6TDS/(mg·L-1).5pH值8.2

3 技术方案

3.1 海水预处理技术

反渗透膜进水水质要求较高，对进膜的海水必须满足SDI≤5，所以海水要进行严格的预处理。此工程地处高悬浮物海域，对预处理技术提出了很高的要求，针对高悬浮物高浊度的特点，采用选进的Lamella沉淀池技术，此技术在国外大型海水淡化厂大量应用，并取得了理想效果。

由于海水pH值为8.2的特性，工程絮凝剂采用了聚合氯化铝，可以减少采用三氯化铁絮凝剂，需降低海水的pH值，消耗大量硫酸的情况2[2]。

3.2 海水淡化技术

项目水厂产水规模为近期20 m3/d,远期50 m3/d。

产水目标：原水采用海水，出水水质达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)[3]的要求。

工程近期产水规模20 m3/d，规模较小，工程地点位于开山岛，岛上物资匮乏，交通不便，所有物资均需通过船运上岛。针对岛上的不利条件，采用的海水淡化技术应具有重量轻、方便拆卸和组装、占地面积较小、易维护、运行稳定的特点，综合以上要求，决定采用反渗透海水淡化技术。

根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中对硼<0.5 mg/L的要求。经对国内外海水淡化厂产水硼含量的调查，一级海水淡化达不到<0.5 mg/L要求[4]，所以此工程采用二级反渗透技术[5]。

3.3 海水淡化在线不停机清洗技术

采用了在线不停机化学清洗技术，避免了使用化学药剂进行化学清洗对环境造成污染和破坏，此项技术在国外得到了较好的应用[6]。每个在线清洗周期为8 h，高压泵出口压力控制在3×106Pa,膜产水侧采用孔板使产水侧压力保持在3×105Pa,使在线清洗保持在较好效果，运行2 a以来，出水水量和水质稳定。

3.4 反渗透产水矿化技术

海水经淡化处理后，钙离子含量很低，其水质不稳定且具有较强腐蚀性，因此工程考虑对其进行化学稳定性处理。改善海水淡化水稳定性的措施是对其进行再矿化处理，提高水中矿物质和碱度含量，使其水质稳定，不具有腐蚀性，并符合生活饮用水标准，这样既可以维护居民身体健康又能稳定水质。矿化通常是通过过滤、投加化学药剂等措施实现。海水淡化产水再矿化处理是调节产水pH值，加入钙等矿化物，从而调节反渗透产水的碱度和硬度，适度提高pH值，使产水的总碱度为80 mg/L(以CaCO3计)，总硬度为80 mg/L～120 mg/L(以CaCO3计)。使水质既不产生结垢，也不对输水管造成腐蚀。

可用于反渗透产水再矿化处理工艺方案大致有：

(1)向反渗透产水投加CO2和过量的Ca(OH)2,反应式:

2CO2+Ca(OH)2Ca(HCO3)2

(2)投加CO2后的反渗透产水通过CaCO3的滤床，反应式:

CO2+H2O+CaCO3Ca(HCO3)2

(3)投加Ca(OH)2和Na2CO3,反应式:

Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3+2NaOH

(4)投加CaCl2和NaHCO3,反应式:

CaCl2+2NaHCO3Ca(HCO3)2+2NaCl