E-SHANG

易/商/资/讯

行业信息交流平台

1

某近海海洋环境科学国家重点实验室

某近海海洋环境科学国家重点实验室（StateKeyLaboratoryofMarineEnvironmentalScience，简称MEL），实验室下设四个研究方向。方向一为海洋地球化学过程与通量，包括碳生物地球化学、氮生物地球化学、有机物和金属的生物地球化学；方向二为海洋生态过程与机制，包括微型生物生态过程、浮游生物生态过程；方向三为海洋生态与毒理效应，包括海洋环境变化生理生态效应、海洋生态毒理效应；方向四为海洋生态系统观测与整合，包括海洋动力过程与生态响应、海洋观测。

实验室坚持走国际化发展道路，通过国际合作基地、“”创新引智计划、访问学者与开放课题基金、论坛等多种形式的合作平台，开展大量高层次学术交流和实质性的科研合作；搭建若干关键领域的联合实验室，与香港海洋污染国家重点实验室建立了伙伴实验室关系，着力推进与很多国外大学和我国的港台大学等高水平院校的伙伴关系；举办了多次有较大影响力的大型国际会议及分会。实验室根据控制气候及其变化的基本规律，在模拟条件下进行海洋生态与海洋生物地球化学过程的室内研究；基于实验海水循环系统，已有多个科研项目在站开展。

本项目海洋生态环境室内模拟系统包含系统：海水处理系统、海水无处理系统、废水处理系统、管道反冲洗系统、受控培养实验系统、步入式藻类培养系统、海水护堤及护堤取水的设计施工、受控培养实验及步入式藻类培养房间的建筑设计施工、智能监控系统。

2

海水的理化和微生物特性

2.1海水的含盐度和矿物成分

海水中含有约ppm的盐类,而表层海水的含盐量随着海域的不同又有局部的变化。海水中的盐类除了主要成分氯化钠之外,还有其它多种矿物质和微量元素,其种类及含量超过任何一种陆上矿泉。据测定,含盐度为ppm的1kg海水中各种成份的含量如表所示。

2.2海水的密度、比重和温度

海水密度取决于含盐度和水温。水温一定时,随含盐度的增加而加大。据测定在水温为4℃时,淡水密度为1Kg/l,含盐量为ppm的海水密度为1.Kg/l。因海水稍有压缩性,故与水压也有关系。

2.3近海海水的水质

我国近岸海水比较混浊,水中的杂质主要有泥沙、海藻及各种海生动植物。如果距离生活区较近的海域,还会有大肠杆菌、其他细菌及污染物。泥沙的含量受天气变化影响很大,在风平浪静的天气,水质较清,而在有风浪潮的天气里,泥沙含量急剧升高。

3

海水处理的基本工艺流程

对于海水处理过的水质既要除去水中的有害杂质,又要保留海水中对人体有利的矿物成份。结合我国某具体工程，对取水海域的水质情况,设计上考虑在保证水质的前提下,尽量降低造价、管理简单方便等因素,制定了海水应用的工艺流程,包括取水、输水、过滤、反冲洗、加温、沉淀、水力排泥、消毒、使用、循环、检测和废水处理及排放等。具有运行可靠、设备紧凑、管理方便的优点。

3.1海水取水和较长距离输水工程技术

采用海岸直接取水方式，要设计备用水泵。设计直接取水的海水泵房,需要特别注意的是,取水泵吸口高度与平均潮位间的关系。太高则会在很多时间吸不上水太低则可能受到风浪的威胁而进水。海岸上因台风而来的狂风巨浪破坏性极大,要全面仔细地考虑防风浪袭击的措施,避免取水泵房被风浪摧毁及发生浪淹事故。

直接吸水的水泵房,吸水管应当设两条以上,最好是一台泵一条。吸水管头部必须装可靠的底阀,还应该设格网、格栅或滤头。滤头处的截留物主要是海藻、海带草、海白菜及较大的海生动物等。前者形成累积性堵塞,不及时清理,会很快降低吸水高度和影响正常供水后者一般截留在吸水头外部,会自行脱落或解除。但是海砺子、海虹、蚂蚜等,会牢固地附着在栅条或网眼上。设计上应当考虑定期清理的方便条件。

吸水管的设计和施工除了应当防海浪的冲击和破坏以外,还应当注意严密性,不能有漏水漏气和反坡的现象。

在较长距离输水管线工程中,除了要防止海生物附着生长以外,还要防止发生水锤事故。在海水取水和输水泵房,应设消除水锤的措施。

3.2海水池水的预过滤

近海海水中含有泥沙和海藻等杂质,使用之前最好进行预处理。传统的重力式过滤池占地面积大,造价高,管理复杂。普通的钢制压力过滤器一年即被严重腐蚀甚至穿孔。缠绕式玻纤石英砂过滤器能够满足海水过滤的要求。

防止海生物的附着生长近海海水中的动植物主要有小鱼虾、海贝、海星、海带、海菜、海藻等等。其中的海蝠子、海虹等会在岩石、钢铁、混凝土块等寝泡在海水中的固体表面附着生长并固化,形成非常坚硬锋利的石灰质固化层,清除很困难。据报道,有些输送海水的铸铁管和混凝土管,因未采取适当措施,两三年即被附着生长的海蛎子等海生物严重堵塞。

防止海生物生长附着的措施有两条,一是采用海生物不易附着生长的管材，象UPVC、ABS和CPVC等塑料管的管壁上,海蛎子很少附着生长。但要防止海蝎子在池体内和沉淀池池壁上的附着生长还必须采取第二个措施,即从水中除去海生物,最有效办法仍是过滤。其它方法（如化学杀灭、热水杀灭等）也有一定效果,但都存在一些问题,如只能定期进行、成本高、效果不明显等。过滤法一般分为两级,一是在吸水头部设滤网和粗砂石进行初滤,除去水中的较大海生动植物,二是在水进入沉淀池之前,经过海水过滤器,除去海生动物幼虫及虫卵,滤料采用优质海砂。经过吸水口头部的初滤和过滤器的精滤,可以解决海生物附着生长的问题。

及时进行反冲洗,原理与淡水相同。在循环过程中,转换相应的阀门,即可实现滤器的反冲洗。

3.3海水的过滤

海水的过滤，最主要考虑的因素是设备的防止海水腐蚀的问题，其他的循环过滤的要求和参数已经在以上的《室外给水设计规范》GB-和《建筑给水排水设计标准》GB-等相关标准和规范。

3.4消毒、检控及排放

所谓海水消毒,就是灭除水中的致病菌。海水具有天然的消毒灭菌作用,但是当近岸海域距居民生活区域较近时,水中也会含有一些细菌如大肠杆菌等。经过过滤、加温、沉淀、消毒处理之后,海水即可使用。

由于海水的水质是随着季节和风浪的变化而不断变化的,所以需要对输送上来的原水和处理过程中各个阶段的水质进行经常的检测,以控制处理系统的运行状况,从而保证水质。设计上需要对各阶段水质提供方便的取样检测措施。

海水废水经过处理后，排放的部分应使其经过管道自然排入大海,不应排入城市污水管线。

4

该国家重点实验室的海水处理和废水处理

4.1海水的取水系统

室外取水设计：使用耐腐蚀潜水泵从海水取水井，取水井潜水泵外套PE管，经由护堤再入挡墙，送至海水处理机房（室外管道均使用PE管道）

海水处理输送系统：取水管分流进入蛋白分离器再进入中转水池，通过吸水泵吸水，经由过滤、臭氧消毒、吸附后，由加压泵送至顶层平台海水塔，最后由海水塔输送至各需求实验室。

4.2废水处理系统

实验室各楼废水管及培养系统污水管接至转鼓微滤机，经水微滤机进行滤渣之后排入废水收集罐、再由水泵取水通生化过滤系统、最后由加压泵经过滤器、臭氧消毒、吸附系统后排水入大海。

废水主要污染物：富营养化污染、需氧有机物污染、酸、碱、盐污染等。

4.3曝气管道的连接方式和安装

曝气装置由橡胶膜微孔曝气器、布气管道、调节器、连接件、清除装置等组成。布气管道环形布置，橡胶膜微孔曝气器按供气量和池形布置密度、曝气器和布气管道的连接采用G3/4螺纹连接，底座(固定于布气管道上)橡胶膜微孔曝气器为外螺纹。为防止其它作业如电焊火花等损坏曝气装置，必须等工作后在放水前把曝气器装上，为防止管道和连接部分漏气，应放水超过曝气器10cm左右水深试漏，通气管道连接部分漏气应及时排除，然后正式投运。

4.4反冲洗系统

自来水供至自来水箱，进行反冲洗时由控制系统启动反冲洗水泵自动进行反冲洗。

5

重要设施及技术要求

5.1蛋白质分离器

蛋白质分离器可以扩大气体和液体之间的表面区域以及其特定的表面张力，闭合循环水体的水处理通常将蛋白质分离器和臭氧消毒配合使用，采用射流泵抽取蛋白分离器底部的水与臭氧充分混合，产生的细小气泡保证了水与臭氧的有效接触，另外，形成的细小气泡吸附水中悬浮物和溶解有机物，将其带至水面形成泡沫排除。

5.2臭氧消毒系统

所有水池均采用全流量半程式臭氧消毒﹔臭氧投加量采用O.8～1.2mg/L;b.臭氧发生器采用自来水直接冷却，冷却水排放至水处理系统回收，自来水由业主提供至各个系统机房指定位置，自来水温度要求不得超过28℃。

臭氧发生器与循环水泵连锁控制，只有任何一台或两台循环泵在运行时，臭氧浓度超标时会自动停止臭氧发生器。同时臭氧发生器还受臭氧浓度监测仪表的控制，当监测臭氧浓度超标时会自动停止臭氧发生器。

射流增压泵及空气压缩机与臭氧发生器配套。臭氧发生器配有运行或停止指示灯。设备间内应设有臭氧泄漏监测器及报警装置。

5.3石英砂过滤器

石英砂过滤器罐体材质为玻璃钢。滤料层厚度≥mm。配置进出水管，检修孔，差压管等附件。滤速≤25m/h。反冲洗强度为12~15/s.m2,反冲洗时间:6~7分钟。

管材与接口

a.室内循环管路均采用UPVC(1.OMPa)材质;胶水粘接。

b.室外埋地循环管路均采用HDPE(1.OMPa）材质;热熔连接。

c.输送臭氧气体管道应采用UPVC管材及管件。

d.补水系统及溢流排水、强排放空均采用UPVC(1.OMPa)材质;胶水粘接。

5.4管道

所有管道穿越地下室外墙时，应预埋防水套管﹔所有穿水池壁及安装在水池底部的管道，施工时应密切配合土建进行预埋套管，预留孔洞。套管管径较穿管大1～2号;套管做法可参见《给水工程》图集08ZSO2，管道水平敷设时，在闸阀、三通管、弯管处及直线段适当距离处设管墩，用C20素混凝土捣制（或钢支架)。所有车行道下管道覆土不小于1.0米,其余不小于0.6米。给水管与其它管道相遇时绕行;回水管与其它管道相遇时，可向下绕行，但绕行管最低处必须装设旁通管与阀门放空。若管道交叉相碰时，以”有压管让无压管，小管让大管”为原则调整。

5.4.1管道试压

PVC-U.HDPE管道:管道安装完毕进行水压试验，试验压力为1.5倍工作压,最低不小于0.6OMPa,稳压10min压力水管作0.6OMPa水压试验，压力降不得大于0.05MPa,再将压力降至工作压力，外观检查无渗无漏为合格。b.各溢流回水管、池底回水管、溢流排水管等重力管道应按《给水排水管道工程施工及验收规范》的要求进行闭水试验合格后方能隐蔽或进入下道工序。

5.4.2管道清洗

在竣工验收前应进行冲洗消毒。冲洗水浊度应在1Ontu以下，流速不得小于1.0m/s,必须进行连续冲洗，直至出水口处浊度、色度与入水口进水相当为止;冲洗后应用含量不低于20~50mg/l氯离子浓度的清洁水浸泡24小时，并再次冲洗。

6

结语

由于海水与淡水有许多不同特性，在取水、过滤、消毒、废水处理等工艺中，除防腐、除藻、抑制海生物繁殖等有别于淡水外，还存在本文探讨的一系列问题。

海水处理的主要设备总结如下：

（1）取水水泵、循环水泵：耐海水腐蚀的不锈钢、工程塑料、PP玻纤、铸铁内衬等泵头的水泵；

（2）缠绕式玻璃纤维、耐海水腐蚀的不锈钢、碳钢内衬等材料的石英砂过滤器和硅藻土过滤器；

（3）在线电解盐水的盐氯消毒系统、高级氧化AOP的羟基自由基消毒、紫外线消毒、臭氧消毒；

（4）钛金属换热系统的空气源热泵、钛质板换、耐海水腐蚀的不锈钢板换；

（5）对室内进行空气恒湿恒温和空气消毒处理的三集一体除湿热泵。

该国家重点实验室项目的海水处理、废水处理、海岸护堤取水的设计、智能控制系统等等，新工艺及创新点颇多，它是联盛集团的一个成功案例。

作者

刘春生

广东联盛水环境工程有限公司技术总监

姚典希

广东联盛水环境工程有限公司设计师

王小军

广东联盛水环境工程有限公司经理

-END-

往期推荐

你可能错过的精彩内容

品牌风采

南京科仁再次实现“质”的飞跃

产品优选

上海蓝宇：新技术赋予羟基自由基发生器新能效

产品优选

铭迪泳池热泵：一机解决泳池五大问题

专访

天舒的探索与创新之路

工程案例

郑州联盛：26年经验积累，为您提供最适合的解决方案