摘要：水源：海水（总溶解固体TDS 33,000 - 38,000 mg/L）设计规模：产水量100 - 500 m³/天（以200 m³/天为例进行设计，可模块化扩展）产品水标准：饮用水标准（TDS < 500 mg/L）或更高要求的工业用水。系统回收率：≥ 40

1.0 设计基础与目标

水源： 海水（总溶解固体TDS 33,000 - 38,000 mg/L）

设计规模： 产水量 100 - 500 m³/天（以200 m³/天为例进行设计，可模块化扩展）

产品水标准： 饮用水标准（TDS

系统回收率： ≥ 40% （小型系统保守设计，防止结垢）

核心工艺： 强化预处理 + 能量回收 + 海水反渗透（SWRO）

设计理念： 在保证可靠性的前提下，通过高效能量回收技术，最大限度降低运行成本。

2.0 工艺流程详述

下图清晰地展示了从小型海水淡化厂从取水到产水的全流程，特别是能量回收和模块化设计的特点。

流程分步详解:

1. 取水与预处理系统（可靠性基石）

取水： 优先推荐海滩井取水。地下水经过砂层天然过滤，水质稳定，悬浮物和有机物含量低，可极大简化预处理流程，并减少生物污染风险。若直接取用海水，需设置更复杂的格栅和筛网。

预处理：

混凝剂投加： 投加絮凝剂（如FeCl₃），使细小胶体颗粒脱稳，便于后续过滤去除。

介质过滤： 采用双介质过滤器（无烟煤+石英砂）或双级过滤器（一级粗滤，二级精滤），有效降低浊度，控制污染指数（SDI₁₅

还原剂投加： 若海水含有余氯（如采用海水杀菌），需投加亚硫酸氢钠（NaHSO₃）进行中和，保护SWRO膜。

保安过滤： 5μm精密过滤器，作为SWRO膜前的最终安全屏障。

2. 高压泵送与能量回收（能效核心）

高压泵： 将预处理后的海水升至SWRO膜所需的操作压力（约5.5 - 6.5 MPa）。

能量回收装置（ERD）： 这是小型海水淡化系统经济可行的关键。 采用压力交换式（PX） 能量回收装置，将高压浓水（约5.5-6.0 MPa）中95%以上的能量直接传递给一部分进料海水，可降低系统总能耗35-40%。这使得小型海水淡化的吨水能耗可降至 3.0 - 4.5 kWh/m³。

3. 反渗透脱盐（核心工艺单元）

SWRO膜堆： 采用海水淡化专用高脱盐率膜元件（如SWC4B、SW30HRE）。膜壳按一级一段排列，每支压力容器内含6-8支膜元件。

操作： 高压海水在膜表面流过，纯水透过膜壁成为产品水，而盐分被截留形成浓盐水。系统回收率控制在40%左右，以防止CaSO₄、CaCO₃等难溶盐过饱和结垢。

4. 后处理与调质

pH调节： SWRO产水呈弱酸性，具有腐蚀性。需通过脱气塔去除溶解的CO₂，或投加NaOH等碱液提高pH值至7.5-8.5，使其化学性质稳定，符合饮用水标准并防止腐蚀后续管网。

消毒： 采用紫外线（UV） 消毒作为主消毒方式，或在管网中维持微量氯（如次氯酸钠）以保持持续杀菌能力。

3.0 关键设备与设计参数

4.0 方案特点与简要经济性分析

1. 技术特点：

高效节能： PX能量回收技术的应用是降低能耗的核心。

模块化紧凑设计： 主要设备可集成在撬块上，占地面积小，安装快捷。

高适应性： 适合偏远地区、岛屿等独立供水场景。

自动化程度高： 可实现无人值守，远程监控。

2. 简要经济性（以产水200 m³/天为例估算）：

吨水能耗： 3.5 - 4.5 kWh/m³

化学品成本： 0.5 - 1.0 元/m³

膜更换成本（按5年寿命）： 1.0 - 1.5 元/m³

维护成本： 0.5 - 1.0 元/m³

吨水总运行成本（不含折旧）： 5.5 - 8.0 元/m³

总结

本方案为小型海水淡化项目提供了一套技术成熟、节能高效且易于实施的解决方案。其核心在于通过强化的预处理保障SWRO膜安全，并利用高效的能量回收装置显著降低运行成本，使得小规模海水淡化在经济上变得可行。在实际项目中，需根据具体海水水质进行详细的工艺计算和设备选型。

来源：道尔顿膜