关于海水淡化浓海水综合利用的研究

王玉杰，马俊涛

(中盐工程技术研究院有限公司，天津 300450)

1 前言

我国是世界上13个缺水的国家之一，大力发展海水淡化产业，向大海要淡水，是北方缺水地区的一种必然选择。

目前，北方地区海水淡化产业并未形成较大规模，推广海水淡化面临的主要问题之一，就是海水淡化排放浓海水对海洋的生态环境影响问题。世界范围内解决浓海水排放问题的有效途径就是浓海水综合利用，即对排放后的浓海水进行化学资源提取及深加工，形成海水综合利用产业链，发展循环经济。

2 浓海水综合利用流程

以长芦地区20万t/d淡水的海水淡化装置为例，排出的浓海水总量为8 740万m3/a，浓度为5.4 °Be′，成分如表1。

表1 淡化后浓缩海水成分含量表(5.4 °Be′)Tab.1 Table of concentrated seawater composition after desalination g·L-1

将浓海水引入盐场，利用太阳能，把浓海水制成13 °Be′的中度卤水，中度卤水采用空气吹溴法提取溴素，提溴后的卤水再进入蒸发池继续蒸发为饱和卤水，饱和卤水进入结晶池生产原盐。制盐母液进入盐化工生产工序，分别生产氯化钾、氯化镁、硫酸镁，把海水中所有无机盐全部分离，无废液排入大海以保护环境和减少污染。工艺流程如图1。

图1 浓海水利用工艺流程Fig.1 Process flow for utilization of concentreated seawater

3 盐场接收浓海水的优势和效益

3.1 土地优势

盐场占地较大，具有接收浓海水的天然优势，根据工艺计算，89 km2的盐田面积，可接收20万t/d淡水的海水淡化装置排出的浓海水。

3.2 浓海水产盐节约土地资源

在长芦地区，对于一个125万t/a原盐的生产场，如果纳入3 °Be′的海水制盐，则需纳入海水1.56亿m3/t，需要179 km2的盐田面积，相对使用5.4 °Be′的浓海水，生产125万t盐产品，则需占用89 km2土地，因此，使用5.4 °Be′的浓海水制盐，节省土地面积50%左右。

3.3 节约能源，节省投资

盐场直接使用浓海水，不再使用纳潮站纳入海水，减少大量泥沙的带入，每年可节省大量电力，减少清理淤泥的工作。

对长芦地区125万t盐场，纳潮站需要20台155 kW的海水泵，每年工作2 000 h，一年可节电620 万kW·h，费用可观。

海水中含沙量为1.7%，若纳入3 °Be′海水，盐场每年要清理淤泥265.2万m3，要投入相当的人力和机械设备才能完成这项工作，而使用排出的5.4 °Be′的浓海水，不含沙分，因此，不用清理淤泥，节约了成本，节省了投资。

3.4 浓海水综合利用，提高产品产量

利用8 740万m3的浓海水，可产盐125万t，溴素0.5万t，氯化钾1.28万t，氯化镁12.75万t。

3.5 保护环境，有利于可持续发展

综合利用苦卤生产氯化钾、氯化镁等盐化工产品，确保零排放，保护环境，有利于可持续发展。

4 盐田设施的部分改造

4.1 建设浓海水贮水池

海水淡化厂为全年连续生产，而盐场在每年的7月～8月雨季停止生产。海水淡化厂雨季排出的浓海水2 280万m3，盐场不能直接用于生产。因此应建设浓海水贮水池，一般盐场贮水池水深设计为1.5 m，面积为1 600 hm2，贮水总量可达2 400万m3。这样既可满足电厂连续排出浓海水，又可使盐场正常用水，达到浓海水与盐场生产的平衡与连续。

4.2 改造建设结晶池

由于使用5.4 °Be′的浓海水，盐场原盐产能大大提高，因此需要将部分蒸发池改建为结晶池。若增加原盐生产能力20万t，需增加结晶面积140 hm2。以此类推。

5 海水淡化水处理剂对制盐生产的影响

5.1 海水淡化流程

原料海水从取水构筑物取出后，加氯消毒及絮凝剂，进入海水淡化厂区的机械加速澄清池，之后贮存到清水池。清水泵从清水池取水，经过过滤，加入阻垢剂，进入淡化装置；淡化装置的产品经后处理进入产品水贮存罐，并通过产品水泵供给用户，余下的浓盐水供盐场晒盐。使用电厂的蒸汽，作为海水淡化装置的热源，采用表面式加热，加热后冷凝的水返回到锅炉的热力系统中。

根据渤海海域的海水水质，采用图2流程。

图2 海水淡化工艺流程Fig.2 Process of seawater desalination

正常情况下阻垢剂的加入量为3 mg/kg～5 mg/kg,次氯酸钠加入量为1.5 mg/kg～3 mg/kg,铁盐的加入量为10 mg/kg～30 mg/kg,阻垢剂为无毒的有机物质。

5.2 消毒剂的影响

海水淡化工艺中使用的消毒剂一般为次氯酸钠、液氯、二氧化氯、臭氧等，这些消毒剂仅在海水淡化的处理过程中起作用，排放的浓海水中不会存在残存的消毒剂。

对于低温多效蒸馏海水淡化工艺，加入消毒剂的海水进入装置后，被加热到70 ℃的高温，同时进行真空脱气处理，消毒剂会被彻底的分解、清除。

5.3 海水淡化中加入的其他药剂的影响

海水淡化使用的絮凝剂、助凝剂同普通给水处理中使用的药剂相同，经国内外大量自来水厂的运行实践证明，不会对人体产生不利影响。

海水淡化使用的阻垢剂多为高分子聚合物，国内生产企业较少。目前，国外主要海水淡化阻垢剂供应商使用的药剂，已通过权威机构的食品安全认证，被认为对人体是安全的。

6 国内外浓盐水制盐情况

目前，大港电厂海水淡化后的浓盐水，已用于海晶集团的制盐生产；天津北疆电厂海水淡化后的浓盐水，已用于汉沽盐场的制盐生产；沧州国华电厂海水淡化后的浓盐水，已用于沧州盐化集团的制盐生产。上述制盐企业的盐产品，符合国家相关标准。

在以色列的海港城市埃拉特的一个年产淡水1 200万t的反渗透海水淡化厂，采用了浓海水制盐的处置方式。该厂浓海水的浓度是海水的2倍～2.5倍。浓水中的一部分被送到附近的盐田来制盐，制盐生产情况良好。

7 结语

利用海水淡化后浓海水，进行滩晒制盐和盐化工产品生产的综合利用技术可行，效益显著。它具有节约土地、保护环境等优势，是典型的循环经济发展模式，具有可持续发展竞争力，需进一步研究发展。