海水淡化不仅是解决沿海地区水资源短缺的重要手段，也是海岛、船舰、海上平台等场景补给水的保障技术。撬装式反渗透海水淡化装置是海水淡化集成化模块产品，通过管线连接集成在同一钢结构“撬座”上，通过撬杠或吊车可实现移动和就位。撬装式反渗透海水淡化装置单机产水规模一般小于100 m³/d。由于具有体积小、运输方便、操作简单等特点，被广泛应用于海岛居民、驻岛部队、海洋舰船、海上钻井平台等场合。
1 撬装式海水淡化装置设计原则
为了符合水处理工程的实际需求，撬装海水淡化设备需要满足工艺流程短、布置紧凑、功能区分明、集成一体化设计及便于控制等设计原则。
1.1 设备布置设计
(1)对于产水量小于20 m³/d的海水淡化装置，一般采用一体化设计。为使装置布置更为紧凑，装置内部不留检修通道，所有设备集中布置在一个箱体中，检修维护工作在箱体外部通过壳体上预留的检修窗或检修门进行。
(2)大于20 m³/d的海水淡化装置，一般采用集装箱式设计，国际通用20英尺或40英尺商用钢制货物集装箱，若单个集装箱无法容纳所有设备单元，还可通过几个集装箱并联或串联实现其规模扩容或工艺延长。集装箱开门一般设置在集装箱的两端，设备布置在集装箱的两侧，中间留有检修通道。
此外，为克服海水淡化装置运输中的颠簸、倾斜和振动等情况，内部设备就近固定于外壳的侧壁、底板以及内部支架等方便固锁的地方。容器设备周围用绑带固定，以防止偏移错位叫设备支架和加固件应保证安装牢固，焊接可靠，在支架、加固架与底板连接处配减振橡胶垫。连接管路上，低压管路宜采用UPVC材质硬管和橡胶或塑料软管，高压管路宜采用高压橡胶软管或不锈钢管。
1.2 反渗透脱盐工艺模块设计
反渗透脱盐工艺模块关键设备包括高压泵、能量回收、反渗透膜。由于撬装式反渗透海水淡化装置产水规模一般比较小，要求高压泵体积小巧、效率高、宜选用柱塞泵等体积较小的高压泵。从经济性考虑，对于产水量较小的反渗透海水淡化装置不建议采用能量回收装置。随着能量回收技术的发展，高压泵、增压泵和能量回收装置集成的一体机形式，可以满足小规模海水淡化装置的需求，现有的中小型能量回收装置，如国外的透平型的HTC和HPB、柱塞型的SALINO、转子型的PX和iSave、活塞型的Clark pump。国内以自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所、威海市海水综合利用产业技术研究中心为代表的研究机构，在中小型海水淡化能量回收技术取得较大突破，完成了自增压、差动式、柱塞式和透平式能量回收装置研制，自主装备在船用海水淡化机、山东长岛、三沙永兴岛进行工程示范应用，有力推动中小型海水淡化装置在海岛、舰船、平台等领域的应用。反渗透膜可选用4英寸或8英寸标准卷式膜组件。反渗透膜壳通常为玻璃钢膜壳，膜壳长度和接口方位可根据布置需要灵活调整。
反渗透脱盐根据产水水质要求，产水作为日常生活用水(洗漱等)的一般设计为一级一段，一级反渗透产水可满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)要求。产水作为直饮水的一般设计为二级。反渗透脱盐工艺模块的设计回收率在20%～43%,系统脱盐率不小于95%。
1.3 电控模块设计
撬装式海水淡化装置系统的启动、运行、冲洗、停机等过程均可由PLC实现自动控制。系统还设置就地仪表盘和就地操作盘，在就地盘上可读出有关工艺参数，如电导率、流量压力等；以及能在就地操作盘上启停相关的泵及相关的自动阀门式。
撬装式海水淡化装置通常采用三相AC 380 V/220 V、50 Hz外接电源，考虑到一些应急场合和偏远地区，电力供应不便或电力资源匮乏，可选择配置柴油发电机等独立发电设备，根据用电需求配置不同规格的柴油机。用电设备需接地，所有电缆需采取聚氯乙烯(PVC)护线管等保护措施。
控制系统采用微型控制箱代替大型海水淡化工程中体积较大的电控柜，通过触摸屏进行操作，具备手动和自动2种功能。在手动模式下，系统将根据现场操作情况决定各设备的启停；自动模式下，系统将根据逻辑程序完全自动运行。水泵采用变频技术控制调节，高压泵进出口设置低压和高压保护开关。
2 应用案例
2.1 一体式船用海水淡化装置
威海市海水综合利用产业技术研究中心研发了系列化一体式船用海水淡化装置，装置产水规模分别为1 m³/d、3 m³/d、5 m³/d、10 m³/d、20 m³/d和50 m³/d, 见表1。系列化一体式船用海水淡化装置一般搭载自增压能量回收装置，降低装置能耗；采用集成水路及六通阀，操作简便，系统运行更加稳定。设置布置方面，将最重的水罐居中布置，考虑到罐体的维修通道，罐体必须空留一侧，以方便罐体进出；过滤器和清洗泵分列在罐体两侧，电气控制柜布置在清洗泵的上部。管道布置方面，管道围绕中间的水罐布置，由于过滤器前后的仪表、阀门较多，需集中布置在罐体另一侧并向上布置，形成易于操作、便于观看的面板。此外，在撬座底部均布设置了可承重的四个滚轮，方便撬体的整体移动、就位。预留操作者把握和控制的扶手以及外壳制作采用碳钢烤漆等。
表1 系列化一体式船用海水淡化装置
以3 m³/d自主一体式船用海水淡化装置为例，主要设备配置见表2。
一体式船用海水淡化装置，在进水TDS≤40 000 mg/L、海水温度25 ℃、进水pH值3.0～10.0条件下，主要性能指标见表3。
表2 3 m³·d-1一体式船用海水淡化装置主要设备配置
表3 3 m³·d-1一体式船用海水淡化装置性能指标数值
2.2 集装箱岛用海水淡化装置
自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所研发了系列化集装箱岛用海水淡化装置，装置产水规模分别为5 m³/d、10 m³/d、20 m³/d、50 m³/d、100 m³/d和200 m³/d, 详见表4。系列化集装箱岛用海水淡化装置主要设备包括：潜水泵、两级砂滤、保安过滤器、高压泵能量回收一体机、反渗透膜组、产品水箱、产品水泵等。为了便于运输和现场安装，整个海水淡化系统安装于集装箱内，集装箱开门位置为集装箱的两端，根据设备尺寸与工艺流程，淡化系统分为四部分：进门左侧为海水淡化主机系统，进门右侧依次为电控箱、化学清洗装置、两级砂滤，另一侧开门处放置原水箱和产品水箱。海水淡化主机系统单独成撬，撬块上集成了包括保安过滤器、高压泵能量回收一体机、反渗透膜组、加药系统等设备。集装箱中间留有通道，以便于设备的维护和检修。
表4 系列化集装箱岛用海水淡化装置
自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所承担了某国外海水淡化项目，产水量20 m³/d, 用途为生活用水，主要设备配置详见表5。反渗透系统设计水回收率33%,产品水水质TDS<500 mg/L,设备主体装机功率为8.62 kW,正常运行功率为4.43 kW,吨水电耗平均约为5 kW·h。
表5 20 m³/d集装箱岛用海水淡化装置主要设备配置
