海水淡化预处理抗高盐腐蚀保安过滤器

关键词：海水淡化保安过滤器、海水预处理精密过滤、高盐腐蚀过滤器、316L 海水过滤器、超滤进水 SDI 控制

做海水淡化的人都知道，预处理是整个系统的生命线。海水的成分比地表水复杂得多：含盐量 35000mg/L（其中氯离子约 19000mg/L）、悬浮物 5-50mg/L、胶体硅 1-5mg/L、有机物（腐殖酸、海洋微生物分泌物）2-10mg/L、藻类细胞 1000-100000 个 / L。这些东西如果不被预处理拦截掉，进入超滤或反渗透后会造成膜污染、膜降解、脱盐率下降，严重时整个膜元件报废。保安过滤器在海水预处理工艺链中是超滤 / 反渗透前的最后一道物理屏障，位置在混凝沉淀（或气浮）+ 多介质过滤之后、超滤之前。

壳体材质是海水工况最容易踩坑的地方。很多人以为不锈钢就是耐蚀的，304 不锈钢在淡水中确实没问题，但在海水中完全是另一回事。海水中的氯离子浓度是淡水的 100-1000 倍，氯离子会破坏不锈钢表面的钝化膜，导致点蚀。304 不锈钢的点蚀临界温度（CPT）约 10-15℃，也就是说海水温度超过 15℃时 304 就可能发生点蚀 —— 中国沿海海水夏季温度 25-30℃，304 在海水中 3-6 个月就会出现肉眼可见的点蚀，1-2 年穿孔泄漏。316L 的 CPT 约 25-30℃，在大部分中国沿海（夏季海水温度 25-28℃）勉强能用，但在南海高温海域（夏季 30℃以上）仍有风险。更稳妥的选择是双相不锈钢（2205，CPT 约 35-40℃）或钛材（CPT>50℃，几乎耐所有海水工况），但成本也更高 —— 双相钢壳体价格是 316L 的 1.5-2 倍，钛材是 316L 的 3-5 倍。我们的建议是：渤海、黄海海域（夏季水温 <28℃）用 316L；东海、南海海域（夏季水温> 28℃）用双相钢 2205；如果预算充足或项目要求 20 年以上寿命，直接上钛材。我们遇到过一个山东沿海的海水淡化项目，图便宜用了 304 壳体的保安过滤器，运行 8 个月后法兰面和焊缝处出现大量红褐色锈点，14 个月后壳体穿孔泄漏，只能全部换成 316L，换壳费用加上停产损失是当初设备差价的 5 倍。

滤芯选型方面，海水预处理通常用 5μm PP 熔喷滤芯。和淡水超滤前置一样，5μm 是性价比甜点。但海水工况有个特殊问题：藻类爆发。中国沿海每年 4-6 月和 9-11 月是藻类高发期，海水中藻类细胞数量可能从平时的 1000 个 / L 飙升到 100000 个 / L 以上，藻类细胞粒径 2-20μm，藻类分泌物（多糖类有机物）是粘稠的胶体。这些东西会快速堵塞滤芯，平时能用 20-30 天的 5μm 滤芯，藻类爆发期可能 3-5 天就堵。应对策略有三个：①在前面加预氧化（投加次氯酸钠 1-3mg/L 杀藻），但要注意余氯对后面超滤膜的影响，超滤前要加亚硫酸氢钠还原余氯；②在保安过滤器前面加一台袋式过滤器（50-100μm）做预过滤，拦截大部分藻类和大颗粒，延长保安过滤器滤芯寿命；③藻类期增加滤芯库存和更换频次，不要等压差到 0.1MPa 才换，藻类期压差到 0.06-0.08MPa 就换，因为藻类堵塞的滤芯后期压差飙升极快，可能几小时内就从 0.08 涨到 0.15。我们做过一个浙江沿海的海水淡化项目，藻类爆发期保安过滤器滤芯寿命从平时 25 天降到 4 天，前面加了 50μm 袋式预过滤后，寿命恢复到 12 天，袋式过滤器的滤袋每周换一次，成本很低。

海水 SDI 控制是预处理的核心指标。海水超滤系统对进水 SDI 要求≤3（有些严格的要求≤2），反渗透要求 SDI≤5。海水原水的 SDI 通常 10-20（高浊海域可能 > 30），经过混凝沉淀 + 多介质过滤后 SDI 降到 5-8，再经过保安过滤器降到 2-3。但海水的胶体硅和有机物含量高，这些物质是 SDI 的主要贡献者，保安过滤器对胶体硅的去除率只有 30%-50%，对溶解态有机物几乎没有去除能力。所以如果多介质过滤出水 SDI>8，单靠保安过滤器很难降到 3 以下，必须在前面加强混凝（投加 PAC 10-30mg/L，必要时加 PAM 助凝）或加活性炭过滤（除有机物）。我们测过一个项目数据：海水原水 SDI 18，混凝沉淀后 SDI 9，多介质过滤后 SDI 6.5，5μm 保安过滤器后 SDI 2.8—— 这个流程是合理的。另一个项目跳过了混凝沉淀，直接多介质 + 保安过滤，多介质出水 SDI 12，保安过滤后 SDI 5.5，达不到超滤进水要求，只能回头补建混凝沉淀池。

Q&A

Q：海水淡化保安过滤器的 316L 壳体，运行一段时间后表面出现黄褐色斑点，是不是腐蚀了？需要更换吗？

黄褐色斑点不一定是腐蚀，可能是生物附着或铁污染。海水中的微生物和藻类会附着在不锈钢表面形成生物膜，生物膜下的缺氧环境会加速腐蚀（微生物腐蚀 MIC）。黄褐色斑点也可能是前面管道或设备的铁氧化物沉积在壳体表面。判断方法：①用软布擦拭斑点，如果能擦掉且下面金属光亮，就是表面沉积或生物膜，不是腐蚀；②如果擦不掉且斑点处有凹陷、坑洞，就是点蚀，需要处理。轻度点蚀（斑点直径 <1mm，深度 < 0.1mm）可以用酸洗钝化处理（硝酸 + 氢氟酸清洗后重新钝化），恢复钝化膜；重度点蚀（直径> 2mm 或深度 > 0.5mm）说明壳体已经受损，建议更换。预防措施：①定期清洗壳体内壁（每月用低压水冲洗，每季度化学清洗）；②控制进水余氯 0.1-0.5mg/L 抑制微生物生长（但余氯不能太高，否则会腐蚀不锈钢）；③避免壳体内部长期滞留海水（停机时排空或用淡水冲洗）。

Q：海水工况的保安过滤器滤芯，用 PP 熔喷还是线绕还是折叠？哪种更适合？

三种都有用，各有适用场景。PP 熔喷滤芯（5μm）是最常用的，成本低（40 寸约 20-40 元 / 支），纳污量适中，适合常规海水预处理。缺点是耐温只有 60℃（海水常温没问题），且在高有机物海水中可能被有机物粘附板结。线绕滤芯（聚丙烯纤维 - 聚丙烯骨架或脱脂棉 - 不锈钢骨架）纳污量比 PP 熔喷大 30%-50%，适合高浊度海水或藻类爆发期，但线绕滤芯的纤维可能脱落（尤其是质量差的产品），脱落的纤维进入超滤会造成膜划伤。大流量折叠滤芯（PP 或 PVDF 膜）过滤面积大（是同长度熔喷的 5-8 倍），纳污量大，通量高，适合大流量海水淡化系统（>100T/H），但单支价格高（200-800 元）。我们的建议是：中小流量（<50T/H）用 PP 熔喷，性价比最高；大流量（>50T/H）用大流量折叠滤芯，减少壳体体积和换芯人工；高浊度或藻类期可以临时换线绕滤芯增加纳污量，但要选质量可靠的产品避免纤维脱落。

Q：海水淡化系统停机期间，保安过滤器怎么维护？

海水淡化系统经常因为检修、台风、水质恶化等原因停机。停机期间保安过滤器的维护很重要，否则再次启动时会出现问题。①短期停机（<3 天）：保持过滤器内充满海水，每天低压循环 30 分钟（用产水或原水低压冲洗），防止微生物滋生。②中期停机（3-14 天）：用淡水（反渗透产水或自来水）冲洗过滤器，排空海水后充满淡水，每 3 天更换一次淡水。如果有条件，在淡水中加 0.5-1% 的甲醛或异噻唑啉酮抑菌（但要注意后续启动时要彻底冲洗，避免抑菌剂进入超滤膜）。③长期停机（>14 天）：取出滤芯，用淡水冲洗壳体内部，排空后干燥保存，或充满含抑菌剂的淡水。滤芯如果是 PP 熔喷的，长期停机后建议直接更换新滤芯（因为旧滤芯上附着的海水和微生物在停机期间会腐败，再次启动时会释放大量污染物和异味）。我们有个项目，台风停机 10 天，保安过滤器里一直充满海水没处理，重启后出水有明显的腐臭味，检测细菌总数超标 100 倍，超滤膜受到严重生物污染，花了 2 周时间化学清洗才恢复。这个教训说明，停机维护不是小事。

Q：海水淡化保安过滤器的压差上升很快，但出水 SDI 合格，需要换滤芯吗？

需要换。压差是滤芯纳污量的直接指标，压差达到 0.1MPa 就说明滤芯已经接近饱和，即使出水 SDI 暂时合格，也应该更换。原因有三个：①压差高意味着水流通过滤芯的速度加快，部分颗粒可能被冲过滤芯（尤其是胶体和小颗粒），出水水质会逐渐恶化，SDI 合格可能只是暂时的；②高压差会导致滤芯变形（PP 熔喷滤芯在压差 > 0.15MPa 时可能被压扁），过滤面积实际减小，进一步加速压差上升；③高压差增加泵的能耗，运行成本上升。海水工况下，我们建议压差到 0.08MPa 就安排更换，留一点余量，因为海水的污染物成分复杂，后期压差上升速度可能比淡水更快。不要为了省一支滤芯的钱（20-40 元）而冒膜污染的风险（一支超滤膜几百上千元，一支反渗透膜几千元）。

• 全防腐材质体系：壳体可选 316L、双相钢 2205、钛材，内构件与壳体同材质避免电偶腐蚀，适配不同海域的海水温度和腐蚀性。

• 海水级密封可靠：氟橡胶或全氟醚 O 型圈，耐海水腐蚀、耐温 200-300℃，高温下不溶胀、不老化、不泄漏。

• 防生物附着设计：内壁电解抛光 Ra≤0.4μm，可选防污涂层和牺牲阳极阴极保护，抑制海洋微生物附着和腐蚀。

• 大流量并联灵活：多台并联结构，单台隔离换芯不影响系统运行，适配 100-1000T/H 级海水淡化系统。

• SDI 控制精准：5μm 梯度密度 PP 熔喷滤芯，配合前端混凝沉淀，出水 SDI 稳定≤3，满足超滤 / 反渗透进水要求。

• 运维便捷：摇臂快开上盖 + 压差监测 + 底部排污，运维人员经过培训即可操作，适合海岛和沿海项目的运维条件。