海水淡化工程前置化設(shè)計(jì)中的工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用

潘春佑，李 露，馮 濤，王可寧，徐國(guó)榮，吳水波

(自然資源部 天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192)

工業(yè)設(shè)計(jì)3D技術(shù)起初應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，因其具有簡(jiǎn)單、靈活、易上手的特點(diǎn)而經(jīng)常跨界于各個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)。因其匹配了強(qiáng)大的后期渲染功能，可以快速高效完成產(chǎn)品預(yù)覽和動(dòng)畫展示工作。在水處理行業(yè)中，工業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)常應(yīng)用在中小型產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中，例如：凈水機(jī)、淡化機(jī)、箱式裝置等，而在工程類淡化項(xiàng)目中極少有涉及。盡管如此，隨著市場(chǎng)的飽和化，工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用在水處理工程中的優(yōu)勢(shì)將越發(fā)明顯[1-5]。

隨著膜法海水淡化技術(shù)的進(jìn)步，制水成本不斷降低，膜法海水淡化的競(jìng)爭(zhēng)力日益增強(qiáng)。IDA統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，目前膜法技術(shù)已占全球海水淡化市場(chǎng)超過60%的份額。全球已建最大膜法海水淡化工程已達(dá)63萬t/d，最大膜法海水淡化單機(jī)容量已達(dá)2.5萬t/d，未來膜法海水淡化工程的發(fā)展仍將保持強(qiáng)勁上升態(tài)勢(shì)。經(jīng)過多年的研發(fā)積累，我國(guó)膜法海水淡化技術(shù)已日趨成熟，市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛。目前，國(guó)內(nèi)最大膜法海水工程規(guī)模為10萬t/d，單機(jī)規(guī)模已突破1萬t/d，但是，我國(guó)自主建設(shè)的海水淡化工程仍然較少。已建項(xiàng)目多由國(guó)外公司主導(dǎo)建設(shè)，如天津新泉10萬t/d、青島百發(fā)10萬t/d、曹妃甸5萬t/d等國(guó)內(nèi)大型的反滲透海水淡化工程分別由凱發(fā)、百菲薩、阿科凌等國(guó)外公司主導(dǎo)建設(shè)。目前僅有少數(shù)自主化建設(shè)的大型工程項(xiàng)目，如杭州水處理中心建設(shè)的六橫島2萬t/d反滲透淡化工程，鑒于對(duì)大型工程項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的欠缺，在大型海水淡化工程建設(shè)過程中的項(xiàng)目管理模式、質(zhì)量控制技術(shù)、安裝施工技術(shù)、運(yùn)行調(diào)試技術(shù)、三維設(shè)計(jì)與預(yù)覽等水平都有待進(jìn)一步探索。

1 6 800 t/d海水淡化工程的工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用

工程設(shè)計(jì)規(guī)模為6 800 m3/d(二級(jí)反滲透產(chǎn)水計(jì))。海水淡化站包括海水淡化預(yù)處理系統(tǒng)超濾部分(GBB)、反滲透系統(tǒng)(GBF)、調(diào)質(zhì)水處理系統(tǒng)(GBE)、化學(xué)供應(yīng)系統(tǒng)( GBN)、清洗系統(tǒng)(GBP)、加藥系統(tǒng)(GBQ)、濃水回收和廢水排放系統(tǒng)( GBR)、水分配系統(tǒng)(GBX)，廠區(qū)鳥瞰圖如圖1所示。該圖由工業(yè)設(shè)計(jì)3D技術(shù)繪制而成，并使用平面設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行文字標(biāo)注。

圖1 廠區(qū)鳥瞰圖Fig.1 An aerial view of the factory area

2 24 000 t/d海水淡化工程的工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用

24 000 t/d淡化項(xiàng)目擬采用“提溴—納濾(NF)—反滲透(RO)濃縮—石灰、燒堿、煙道氣除鈣鎂—蒸發(fā)濃縮—濃鹽水精制”工藝方案。具體過程如下：電廠排放的循環(huán)濃海水經(jīng)空氣吹出法提溴后，母液進(jìn)入納濾單元脫除易結(jié)垢的二價(jià)離子，納濾產(chǎn)水再進(jìn)入RO單元進(jìn)行濃縮，反滲透濃水軟化裝置去除溶液中的鈣鎂離子后再進(jìn)入蒸餾濃縮單元，經(jīng)蒸餾濃縮進(jìn)一步濃縮得到濃鹽水。濃鹽水進(jìn)一步精制后，制得可用于氯堿工業(yè)的濃鹽水，廠區(qū)鳥瞰圖如圖2所示。

圖2 廠區(qū)鳥瞰圖Fig.2 An aerial view of the factory area

3 30 000 t/d海水淡化工程的工業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用

30 000 t/d水庫淡化項(xiàng)目，因水庫內(nèi)的水質(zhì)在不同區(qū)域和不同水深是不同的，且主要水質(zhì)指標(biāo)含鹽量及濁度受旱雨季及漲潮海水倒灌的影響極大；水底為淤泥，水域內(nèi)水質(zhì)懸浮物顆粒物、濁度變化大，故而采用如下工藝流程：

原料水從取水管道取出后，經(jīng)混凝沉淀池和V型濾池處理，去除懸浮物雜質(zhì)等，之后進(jìn)入清水池，經(jīng)加壓進(jìn)入連續(xù)超濾，超濾出水供后續(xù)反滲透使用。高壓泵、增壓泵的將高壓水輸送到反滲透膜堆，產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)品水池。廠區(qū)鳥瞰圖如圖3所示。

圖3 廠區(qū)鳥瞰圖Fig.3 An aerial view of the factory area

4 工業(yè)設(shè)計(jì)3D技術(shù)與平面設(shè)計(jì)技術(shù)在海淡工程中的應(yīng)用

如圖4所示，通過工業(yè)設(shè)計(jì)3D技術(shù)生成的廠區(qū)鳥瞰圖在平面設(shè)計(jì)軟件處理后，增加了很多細(xì)節(jié)和看點(diǎn)，比如車輛、行人、樹木、水池等，并通過環(huán)境貼圖、虛化遠(yuǎn)景、增設(shè)云霧等二維技術(shù)，增強(qiáng)了圖像的層次感。

圖4 廠區(qū)鳥瞰圖Fig.4 An aerial view of the factory area

5 結(jié)論

工業(yè)設(shè)計(jì)3D技術(shù)在工程前置化設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用在項(xiàng)目前期預(yù)覽、結(jié)構(gòu)糾錯(cuò)、效果展示、技術(shù)宣傳等方面。在項(xiàng)目前期預(yù)覽階段，廠區(qū)總布置圖可以直觀體現(xiàn)工程規(guī)模以及部分工藝技術(shù)。在項(xiàng)目中期設(shè)計(jì)過程中，工業(yè)設(shè)計(jì)3D技術(shù)可以清晰直觀得將設(shè)備裝置、土建結(jié)構(gòu)、管路走向、空間關(guān)系表現(xiàn)出來，適用于中期優(yōu)化與快速審核。在項(xiàng)目投標(biāo)或結(jié)題時(shí)，具有視覺沖擊力的效果圖將給人留下深刻的印象，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程技術(shù)強(qiáng)有力的宣傳手段。