海水淡化工程前置化设计中的工业设计应用

潘春佑，李 露，冯 涛，王可宁，徐国荣，吴水波

(自然资源部 天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192)

工业设计3D技术起初应用在产品设计中，因其具有简单、灵活、易上手的特点而经常跨界于各个设计行业。因其匹配了强大的后期渲染功能，可以快速高效完成产品预览和动画展示工作。在水处理行业中，工业设计经常应用在中小型产品设计当中，例如：净水机、淡化机、箱式装置等，而在工程类淡化项目中极少有涉及。尽管如此，随着市场的饱和化，工业设计应用在水处理工程中的优势将越发明显[1-5]。

随着膜法海水淡化技术的进步，制水成本不断降低，膜法海水淡化的竞争力日益增强。IDA统计结果表明，目前膜法技术已占全球海水淡化市场超过60%的份额。全球已建最大膜法海水淡化工程已达63万t/d，最大膜法海水淡化单机容量已达2.5万t/d，未来膜法海水淡化工程的发展仍将保持强劲上升态势。经过多年的研发积累，我国膜法海水淡化技术已日趋成熟，市场增长迅猛。目前，国内最大膜法海水工程规模为10万t/d，单机规模已突破1万t/d，但是，我国自主建设的海水淡化工程仍然较少。已建项目多由国外公司主导建设，如天津新泉10万t/d、青岛百发10万t/d、曹妃甸5万t/d等国内大型的反渗透海水淡化工程分别由凯发、百菲萨、阿科凌等国外公司主导建设。目前仅有少数自主化建设的大型工程项目，如杭州水处理中心建设的六横岛2万t/d反渗透淡化工程，鉴于对大型工程项目建设经验的欠缺，在大型海水淡化工程建设过程中的项目管理模式、质量控制技术、安装施工技术、运行调试技术、三维设计与预览等水平都有待进一步探索。

1 6 800 t/d海水淡化工程的工业设计应用

工程设计规模为6 800 m3/d(二级反渗透产水计)。海水淡化站包括海水淡化预处理系统超滤部分(GBB)、反渗透系统(GBF)、调质水处理系统(GBE)、化学供应系统( GBN)、清洗系统(GBP)、加药系统(GBQ)、浓水回收和废水排放系统( GBR)、水分配系统(GBX)，厂区鸟瞰图如图1所示。该图由工业设计3D技术绘制而成，并使用平面设计软件进行文字标注。

图1 厂区鸟瞰图Fig.1 An aerial view of the factory area

2 24 000 t/d海水淡化工程的工业设计应用

24 000 t/d淡化项目拟采用“提溴—纳滤(NF)—反渗透(RO)浓缩—石灰、烧碱、烟道气除钙镁—蒸发浓缩—浓盐水精制”工艺方案。具体过程如下：电厂排放的循环浓海水经空气吹出法提溴后，母液进入纳滤单元脱除易结垢的二价离子，纳滤产水再进入RO单元进行浓缩，反渗透浓水软化装置去除溶液中的钙镁离子后再进入蒸馏浓缩单元，经蒸馏浓缩进一步浓缩得到浓盐水。浓盐水进一步精制后，制得可用于氯碱工业的浓盐水，厂区鸟瞰图如图2所示。

图2 厂区鸟瞰图Fig.2 An aerial view of the factory area

3 30 000 t/d海水淡化工程的工业设计应用

30 000 t/d水库淡化项目，因水库内的水质在不同区域和不同水深是不同的，且主要水质指标含盐量及浊度受旱雨季及涨潮海水倒灌的影响极大；水底为淤泥，水域内水质悬浮物颗粒物、浊度变化大，故而采用如下工艺流程：

原料水从取水管道取出后，经混凝沉淀池和V型滤池处理，去除悬浮物杂质等，之后进入清水池，经加压进入连续超滤，超滤出水供后续反渗透使用。高压泵、增压泵的将高压水输送到反渗透膜堆，产水进入产品水池。厂区鸟瞰图如图3所示。

图3 厂区鸟瞰图Fig.3 An aerial view of the factory area

4 工业设计3D技术与平面设计技术在海淡工程中的应用

如图4所示，通过工业设计3D技术生成的厂区鸟瞰图在平面设计软件处理后，增加了很多细节和看点，比如车辆、行人、树木、水池等，并通过环境贴图、虚化远景、增设云雾等二维技术，增强了图像的层次感。

图4 厂区鸟瞰图Fig.4 An aerial view of the factory area

5 结论

工业设计3D技术在工程前置化设计中，主要应用在项目前期预览、结构纠错、效果展示、技术宣传等方面。在项目前期预览阶段，厂区总布置图可以直观体现工程规模以及部分工艺技术。在项目中期设计过程中，工业设计3D技术可以清晰直观得将设备装置、土建结构、管路走向、空间关系表现出来，适用于中期优化与快速审核。在项目投标或结题时，具有视觉冲击力的效果图将给人留下深刻的印象，是产品设计和工程技术强有力的宣传手段。