一种海水预处理定向置换过滤装置及使用方法与流程

本发明属于海水淡化，尤其是一种海水预处理定向置换过滤装置及使用方法。

背景技术：

1、渤海湾地区海水原始水质中的泥沙含量高，综合考虑下采用热法海水淡化方式有利于该地区发展的水、热、电联产。热法海水淡化方法中的低温多效海水淡化生产工艺以50~70℃的低品质蒸汽为热源，利用一系列含有喷淋管束和换热管束的效体蒸发器串联，使动力蒸汽在换热管束内部流通，同时将原海水从喷淋管束均匀布设到换热管束上，通过原海水与动力蒸汽逆流换热的方式将原海水汽化成为二次蒸汽并进入下一效体蒸发器。故喷淋管束的均匀布水和换热管束的稳定供热是效体蒸发器高效运行的关键。

2、目前，为保障喷淋管束的均匀布水防止喷淋管束被杂质堵塞，送入喷淋管束的原海水需要进行杂质过滤。另外，投入商业化运营的效体蒸发器中换热管束采用铝合金（5052）材质，为防止原海水中的fe3+、mn2+等高价阳离子及其他腐蚀性离子对换热管束造成腐蚀性置换反应，会对送入换热管束的原海水中的腐蚀性高价阳离子进行置换。

3、就现有技术而言，现有过滤装置和置换装置对进入效体蒸发器的原海水预处理能够去除绝大部分的悬浮物和腐蚀性高价阳离子，满足出水浊度不高于15ntu的需求，但随着海水淡化装置投用数量的增加，对于海水预处理工艺出力要求也随之增大，因此如何在海水预处理系统高负荷运行状态下降低原海水中残留的剩余泥沙以及高价腐蚀性阳离子，延缓海水淡化装置喷淋管束喷嘴淤积堵塞及换热管束冲刷作用而造成的一系列的后续问题至关重要。具体包括：

4、对原海水进行杂质过滤的装置为多组母管制分体布置的过滤单元，为保障过滤装置的使用周期，过滤拦截杂质的能力有限，像黏泥类微小颗粒杂质的拦截效果就很差，故现有对原海水进行杂质过滤的装置存在空间占用率高和过滤效能力不足的问题，长期运行下，海水预处理系统附着生长的贝类大量繁殖，极易引发海水淡化装置喷淋管束的喷嘴堵塞，引发布水不均，喷淋管断裂，汽、水接触面积减少，换热效率降低，换热管结垢等严重危害海水淡化装置安全稳定运行的连锁反应，目前清理堵塞喷嘴仅能通过人工形式针对特定蒸发器的特定喷淋管拆除后逐一检查并清理堵塞喷嘴，实施过程困难较大；且黏泥类微小颗粒杂质会在效体蒸发器停运的真空环境中滋生厌氧微生物，厌氧微生物产生硫化氢会腐蚀换热管束，再次体现了海水预处理装置因过滤能力不足导致的弊端。

5、对原海水进行腐蚀性高价阳离子置换的装置（离子交换器）利用内置的铝环提前对原海水中的fe3+、mn2+等高价阳离子及其他腐蚀性离子进行置换，以实现保护换热管束的目的，但原海水中的黏泥会逐渐附着在铝环表面及内壁，严重阻碍置换反应，导致换热管束得不到有效保护，造成换热管壁腐蚀穿孔，致使海水通过换热管流入冷凝淡化水侧，严重劣化生产淡化水水质指标，甚至导致低温多效海水淡化装置产生的淡化水无法投入商业回收利用状态。故及时清除铝环上的附着物，恢复铝环置换能力至关重要，现有常规铝环式离子置换器清洗需要停机实施，且采用药剂清洗的过程繁琐，存在局部位置铝环“过洗”或“欠洗”现象，导致铝环加速溶解剥落或未裸露参与置换反应的情况，且存在较大施工安全风险及诸多不可控因素，故现有清洗效果并不理想。

6、综上所述，现有利用母管制分体布置的离子交换器和过滤单元对原海水进行预处理工艺过程存在的生产效率低、置换效果差、停机时间长、维护成本高、自动化程度低和无法实现连续运行方式等问题。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种海水预处理定向置换过滤装置及使用方法，以解决现有技术存在的上述问题。

2、技术方案：一种海水预处理定向置换过滤装置，包括预处理罐、控制装置、置换过滤器和检测单元，所述预处理罐与待处理的原海水接通，所述预处理罐内设有若干组串联的置换过滤器，所述预处理罐为每组置换过滤器提供独立运行的水室，所述置换过滤器受控制装置控制，若干组置换过滤器中至少存在一组置换过滤器用于对原海水集中进行三重五级过滤和腐蚀性高价阳离子置换，其他组所述置换过滤器用于对原海水集中进行三重五级过滤和腐蚀性高价阳离子置换或利用处理水对置换过滤器进行冲洗，所述检测单元与预处理罐连通，用于对置换过滤器的堵塞情况和腐蚀性高价阳离子置换效果进行检测。

3、进一步的，所述置换过滤器包括置换过滤芯、置换滤芯隔板、叠片过滤单元、曝气支撑隔板和布水管路，所述置换过滤芯用于对入料水进行二重三级过滤和腐蚀性高价阳离子置换，所述置换过滤芯的上部和下部均通过置换滤芯隔板固定在预处理罐的内壁，所述曝气支撑隔板和叠片过滤单元自下而上套装在置换过滤芯上，所述叠片过滤单元用于对入料水进行三重一级过滤，所述曝气支撑隔板呈中空结构并与空气增压器连接，用于为置换过滤器布气，所述布水管路贯穿两个置换滤芯隔板，用于对原海水进行一重一级过滤和对置换过滤芯均匀布水。

4、进一步的，所述置换过滤芯包括呈筒状结构的滑动调节滤网，所述滑动调节滤网外围包裹有曝气冲击滤网，所述曝气冲击滤网的网孔内侧均匀对称布置有曝气喷嘴，所述曝气冲击滤网的顶部和底部分别设置有滤芯进水机构和滤芯排污机构，所述滑动调节滤网内侧的顶部设有导流过滤机构，所述滑动调节滤网内部设置有离子置换棒，用于置换入料水中的腐蚀性高价阳离子。

5、进一步的，所述离子置换棒包括旋转导向轴，所述旋转导向轴的上端与下端分别通过上部旋转机构和下部旋转机构与滑动调节滤网连接，所述旋转导向轴的顶部安装滑动平衡机构，所述滑动平衡机构固定在曝气冲击滤网内壁上，所述旋转导向轴上设置有离子置换芯，所述离子置换芯上设置有清洁刮片，所述清洁刮片与滑动调节滤网内壁接触，所述旋转导向轴的底部设置有反冲扰动叶轮，所述旋转导向轴的下端连接有旋转驱动机构，所述旋转驱动机构利用曝气支撑隔板通气。

6、进一步的，所述叠片过滤单元包括滤液收集管和叠片压缩滤网，所述叠片压缩滤网环抱连接在曝气冲击滤网上，所述叠片压缩滤网用于引导入料水至滤液收集管。

7、进一步的，所述布水管路上设置有布水机构一和布水机构二，所述布水机构一设置在上侧置换滤芯隔板的上方，所述布水管路内部设有与布水机构一配合的布水控制机构一，所述布水控制机构一用于改变布水机构一的布水状态，所述布水机构二设置在两个置换滤芯隔板之间，所述布水管路内部设有与布水机构二配合的布水控制机构二，所述布水控制机构二用于改变布水机构二的布水状态。

8、进一步的，所述布水机构一和布水机构二结构相同，所述布水机构一包括布水前置滤网，所述布水前置滤网内侧设有布水支撑框架，所述布水支撑框架设置在布水控制机构一上，所述布水支撑框架上安装有布水导流叶片和布水清洁刮板，所述布水清洁刮板与布水前置滤网内壁接触，所述布水前置滤网外壁连接有布水喷淋管束，所述布水喷淋管束上均匀安装有若干布水导流喷嘴。

9、进一步的，所述预处理罐包括罐体，所述罐体内安装有水室分隔板，用于将罐体分隔成若干个供置换过滤器独立运行的水室，所述罐体上安装有排污端口，所述排污端口的输出口与水室分隔板的安装面平齐，所述罐体上连接有用于引入原海水的进水管路、用于引出处理水的出水管路、用于引出清洗污水的水室排污管路和排污室管路，所述水室排污管路的输入端与排污端口连接。

10、进一步的，所述检测单元的输出端与控制装置的输入端连接，所述检测单元包括安装在进水管路上的进口压力变送器以及分别与出水管路和排污室管路并联的出口压力变送器，所述进口压力变送器和出口压力变送器配合，用于检测置换过滤器的堵塞情况，所述检测单元还包括离子监测装置，所述离子监测装置与出水管路连接，用于出水位置的水质监测。

11、一种海水预处理定向置换过滤装置的使用方法，所述过滤装置包括以下使用状态：

12、正常运行状态下，原海水从进水管路进入预处理罐，所述控制装置控制预处理罐和置换过滤器协作，使所有置换过滤器的布水机构一均匀布水、布水机构二不布水，使所有置换过滤器对原海水进行三重五级过滤和腐蚀性高价阳离子置换，最终处理水从出水管路引出；

13、单列内部清洗状态下，原海水从进水管路进入预处理罐，所述控制装置控制预处理罐和置换过滤器协作，使部分置换过滤器处于正常运行状态，剩余部分的置换过滤器中的布水机构一不布水、布水机构二均匀布水，使置换过滤芯内部反向清洗、叠片过滤单元正向清洗，被清洗下来的杂质最终从水室排污管路和出水管路引出；

14、单列外部清洗状态下，原海水从进水管路进入预处理罐，所述控制装置控制预处理罐和置换过滤器协作，使部分置换过滤器处于正常运行状态，剩余部分的置换过滤器中的布水机构一和布水机构二均不布水，通过出水管路将正常运行状态的置换过滤器得到的处理水返送至剩余部分置换过滤器所在的独立水室，处理水对依次对叠片过滤单元和置换过滤芯内部反向清洗，被清洗下来的杂质最终从水室排污管路引出；

15、布水管路的排污状态，原海水从进水管路进入布水管路，布水管路中流动的原海水驱动布水机构一和布水机构二的布水清洁刮板对内部的布水前置滤网进行清洗，被清洗下来的杂质最终从排污室管路引出预处理罐。

16、有益效果：本发明通过区别现有技术措施的一种海水预处理定向置换过滤装置及使用方法，解决了经过现有海水预处理系统处理后原海水中含有微量高价腐蚀性阳离子及贝类、泥沙、黏泥等杂质，导致杂质进入低温多效海水淡化装置的喷淋换热系统后极易引发喷淋喷嘴堵塞、分布布水不均、换热效率降低、换热管束泄漏、产水效能下降、厌氧污泥滋生等系列问题。

17、其中，本发明提供的置换过滤器将传统过滤装置中分体布置的过滤单元优化为集中的三重五级过滤设计，过滤结构分别针对大颗粒杂质、细小颗粒和微小颗粒进行逐级拦截，不仅提高了过滤装置的过滤能力，还缩小了过滤装置的空间占用率，降低了喷淋管束喷嘴堵塞的风险，为喷淋管束的均匀布水提供可能，使海水淡化装置面对堵塞风险得到安全稳定运行的保障，另外，置换过滤器还具备多种清洗方式，能在不停机的运行方式下针对某个独立的置换过滤器进行清洗，为发挥过滤功能的结构提供了连续工作的可能，避免了置换过滤装置因清洗需求造成停机。

18、本发明提供的置换过滤器将参与高价腐蚀性阳离子置换的结构（离子置换棒）与参与二重三级过滤的结构集成为置换过滤芯，并通过离子置换棒与二重三级过滤结构的配合为离子置换棒提供了可媲美化学清洗的物理清洁方式，有效保证了离子置换棒的表面清洁，有利于提高离子置换能力，减缓了后续效体蒸发器换热管束的使用损耗。

19、本发明还配备了检测单元，检测单元通过压差对置换过滤器的堵塞情况报警，当压差异常时，及时对置换过滤器内的过滤结构进行清洗，检测单元通过浓度监测对置换过滤器置换异常报警，当离子浓度异常时，及时对置换过滤器内的离子置换棒进行清洗，检测单元为本发明中定向置换过滤装置的运行方式做出指导，体现了定向置换过滤装置的自动化程度高。