海水淡化工艺（精选11篇）
海水淡化工艺 篇1
近年来世界淡水资源匮乏已经成为全球日益关注的环境问题,反渗透(RO)海水淡化技术已正在成为获取淡水的重要途径。由于RO膜的特殊性,进水水质是影响膜运行效果和膜寿命的重要因素。尤其在水质较差的地方,淡化预处理工艺显得尤为重要。常规预处理方法包括加氯杀菌、在线凝聚和絮凝、多介质过滤、加酸调节p H、加防垢剂和还原剂、保安过滤等。国际上,采用超滤技术作为水厂的处理工艺已经成为主流,其工艺简便,具有高效、节能、过程容易控制等优点。为此,在福建漳州东山海岸外沙滩上开展中试试验,探究超滤膜在海水处理中的性能变化,优化超滤预处理工艺,以期为反渗透单元提供稳定、可靠的进水。此外,本文还对超滤预处理工艺的吨水能耗和药量消耗进行了技术经济分析,为工程设计提供技术经济依据。
1.试验部分
(1)试验流程
如图1-1所示,试验以福建漳州东山港原海水作为试验进水,海水涨潮时取水经沙滩过滤后,直接进入集水井,在集水井中经初步沉淀后由潜水泵输送到保安过滤器送至试验系统后外输。
(2)试验装置
试验采用连续式膜过滤(CMF),是以中空纤维超/微滤膜组件为核心的处理单元再配以特殊设计的管路、阀门、自清洗单元、加药单元和自动控制单元等,形成闭路连续操作系统,如图1-2。
CMF过滤系统通过正压产水,其流程为:过滤→气擦洗→气水洗→排污→N+1EFM→过滤,运行一定周期后进行通量恢复性药洗。全程自动运行,定期化学清洗需手动操作。
CMF装置采用津膜科技有限公司UOF880膜组件,如图1-4,其膜丝填装高,反应空间大,冗余度好,膜清洗效果好,膜参数如表1。
2.结果与讨论
(1)水质监测结果分析
(1)进产水浊度
试验装置运行过程中,测定进水与产水浊度,如图2-1所示。其进水浊度5—50NTU之间波动,而产水浊度始终稳定在0.1NTU以下,说明膜组件能够有效的保证其产水的稳定性。
(2)产水SDI检测
测试结果摘录了实验过程中的一段时间(11月13日-12月5日数据),有表2-1所示,测试值都在1.5-2.3之间,符合该预处理中试水质输送要求。
(2)不同工艺参数对系统运行压力的影响
(1)不同膜通量下运行压力的变化
试验在第一阶段(第一阶段运行根据涨潮的变化情况,在潮位高于140cm后运行,潮位低于140cm停机)2014年9月9日至2014年12月8日,探究了不同工艺参数对膜组件运行情况的影响,工艺运行参数如表2-2所示:
根据系统参数设定的不同,其运行效果如图2-2所示;
通量设定为60LMH,气量为13m3,制水时间为30min运行,其跨膜压差(TMP)稳定在18-23k Pa,膜比通量为25-30L/m2.h/m H2O(20℃)。
通量设定为70LMH,气量为17m3,制水时间为30min运行,其TMP稳定在26-38k Pa,运行平稳,膜比通量为13-19L/m2.h/m H2O(20℃),此时随着运行时间的积累,TMP增长速度增加,膜组件污染速率加快,污染严重。
通量设定为80LMH运行,气量为18m3,运行初期,TMP为49-55k Pa;9月17日将制水时间由30min调整为20min后并对膜组件进行化学清洗,TMP下降至30-34k Pa,膜比通量17-22L/m2.h/m H2O(20℃)。之后TMP有所上升,但基本保持在35-40k Pa,此变化与水质波动有关。之后每运行一周,TMP上升3-5k Pa,通过150ppm次氯酸钠浸泡膜组件后TMP可得到恢复,恢复率可达95%以上。
(2)通量一定时运行压力的变化
第二阶段运行,通量设定为80LMH运行,气量为18m3,制水时间为20min。此时,对设备进行改造,增加循环罐,实现24h连续运行。设备在原水井液位处于低位时进入系统循环模式,当液位处于高位时则自动切换至正常产水模式。
循环模式:原水井液位低于3m时,系统进入循环产水模式,此时,原水泵关闭,系统排污及产水皆回至原水罐以维持设备运行。水温逐渐升高,且系统运行压力呈现下降趋势。
第二阶段运行压力趋势如图2-3所示:
该阶段系统连续24h运行,在正常产水模式和循环产水模式之间根据液位变化自动切换。循环产水时,水温逐渐升高,且无原水进入系统,运行负荷有所下降,因而运行压力呈缓慢下降的趋势;正常产水时,运行压力随时间呈现缓慢增涨的趋势。
系统连续三个月左右,其产水流量稳定,温度为10-18℃左右,运行压力基本在70-90k Pa之间,运行初期TMP较高且波动较明显,运行一段时间后TMP下降且趋于稳定,说明膜组件在较长时间中可以保持稳定运行,其运行压力和产水水质都符合设计要求。
(3)膜清洗效果
本实验采取维护性化学清洗(EFM)对膜柱进行定期间断性清洗,是指利用进水泵把配置好的化学清洗药剂从产水管反向输送到中空纤维膜内部,通过膜微孔渗透到原水一侧。这个过程对杀死吸附在膜内及膜外表面上的细菌物质和分附着在膜表面上的有机污染物具有很好的效果处理效果,从而达到恢复膜通量的目的。本实验清洗药剂主要为次氯酸钠和柠檬酸。
不同浓度的次氯酸钠对维护性清洗的效果有不一样的影响如图2-4所示:
从图2-4可以看出,不同浓度的维护性洗清洗效果是不相同的,在其他条件一定的情况下,800ppm的次氯酸钠清洗效果相对最好,膜在清洗前和清洗后跨膜压差下降了21k Pa。而600ppm与400ppm的清洗结果相比显示,在相同的条件下,并非化学药剂用量的浓度越大清洗效果就越好。
(4)技术经济性
(1)吨水能耗
实验对系统运行过程中吨水能量消耗情况作了统计分析,其结果如图2-5:
系统在运行阶段,设备累计产水量6426.55m3,累计用电量312.53k Wh(除空压机外),平均吨水电耗0.049k Wh/m3。其运行成本大大低于传统预处理工艺的成本,对其投资运行提供了有效的数据支持。
(2)药量消耗
现场运行过程中进水理论加药量为1-1.5ppm,检测原水中次氯酸钠的消耗,试验结果显示,原水平均消耗0.4-0.6ppm次氯酸钠。由于现场条件有限,连续加药无法控制加氯量的稳定性,固余氯检测具有波动性。
3.结论
本文利用连续式膜过滤系统(CMF)对东山港海域原海水进行预处理实验,通过在实验过程中对膜运行的参数和运行的工艺进行调整与探究,和在膜系统运行过程中对膜组件各项运行数据的汇总与分析,说明本实验课题能够有效的将原海水进行淡化预处理,为其降低后续海水进入反渗透系统提供有效保证。与此同时,通过对现场突发情况的分析与解决能更有效的为海水淡化系统进入工程领域提供重要的参考。
(1)在技术可行性方面,其超滤膜产水浊度<0.1NTU,产水SDI15稳定在2±0.3之间,满足了反渗透膜进水浊度<1.0NTU、产水SDI15<3的进水水质要求。
(2)在运行压力稳定性方面,经过对不同工艺参数的对比,发现其同量为80MLH,制水时间20min,气量为18m3运行时,其TMP在0.050—0.065MPa之间波动,跨膜压差受温度的影响较明显,温度下降,跨膜压差增加,但系统运行稳定。
(3)在膜污染清洗方面,系统结合气洗、气擦洗、和气水洗、用不同浓度的次氯酸钠对污染膜进行清洗,结果表明经次氯酸钠清洗后TMP可降低21k P,膜通量可回复到95%以上,这可以有效的保证膜运行的稳定性,增加膜组件的使用寿命。
(4)在运行经济性方面,主要对吨水能耗和药耗情况做了分析,结果表明,在吨水能耗方面其能耗量稳定在0.05kwh/m3、药耗为0.2-0.3ppm/L,其能耗小,成本低为技术推广应用提供了可靠的经济支持。
总之,通过中试项目的开展,验证了超滤组件性能,优化了海水淡化超滤预处理的工艺,为反渗透单元提供稳定、可靠的进水,为工程设计及建设提供技术经济依据。
摘要：为探究超滤膜在海水淡化预处理工艺中的性能,进行了为期160天的中试试验。试验对超滤膜组件在技术可行性、系统压力运行稳定性、运行经济性及膜清洗通量恢复率方面做了探索。实验结果表明,在技术可行性方面,其产水浊度<0.1NTU,产水SDI_(15)稳定在2±0.3之间;在运行压力稳定性方面,运行压力在0.050—0.065MPa之间稳定;在运行经济性方面,吨水能耗稳定在0.05kwh/m~3,药耗低;清洗后膜通量可回复到95%以上。以上艮好地满足了超滤+反渗透海水淡化工程设计的要求。
关键词：海水淡化,超滤膜,CMF
海水淡化工艺 篇2
②半个世纪以来，通过大规模淡化海水来获取饮用水这一方法一直为少数富裕而又缺水的沙漠地带国家所有。而现在，情况却在发生变化，就在最近几周，两个气候温和的城市伦敦和中国天津均宣布了建立大型海水淡化厂的计划。
③蒸馏海水以获得淡水的方法早就存在，但通过加热海水和收集水蒸气来大规模淡化海水则始于上世纪50年代那些盛产石油且能源充足的海湾国家。另外一个主要方法则是从上个世纪70年代发展起来的逆渗透技术，即迫使海水通过细密的薄膜，从而过滤掉其中的盐分。如今，全球淡化水日产能力已接近3000万立方米，约占全球生活用水供给量的3%。其中2/3来自海水淡化处理，其余则来自对地下咸水的淡化处理。
④无论是蒸发盐水还是迫使其经过过滤网，这两种淡化技术都要消耗掉大量能源。过去，生产1立方米这样的脱盐水，要花上好几美元。但近5年来，随着结实耐用的尼龙薄膜和醋酸纤维膜的问世，逆渗透方法的费用也得以下降。这种新型复合膜一次能过滤掉75%的盐分，且寿命较长。如想要完全去除水中的盐分，则需要过滤几次才行。
⑤在弗罗里达的坦帕海湾有一家逆渗透技术淡化水厂，可在干旱年份弥补地下水存储量的不足。加州圣克鲁斯也正在建设类似的工厂。此外，在得克萨斯州休斯敦、澳大利亚佩斯和南非开普敦，建设此类工厂的计划也正在讨论之中。西班牙政府更是放弃上届政府从北部的埃布罗河向南部干旱地区调水的计划，转而着手建设20家逆渗透技术水厂，预计产水量将可满足西班牙淡水总需求量的1%。现在，以色列的淡化海水是最便宜的。在那里，世界上最大的逆渗透水厂的淡水成本约为每立方米50美分，这和将淡水从加利利海输送到特拉维夫的每立方米30美分的费用差不多。在以色列，大约有1/10的水是淡化水。
⑥低廉的价格促使一些处于温带地区的城市也加入到这场逆渗透淡化水革
命中来。就在上个月，中国宣布了在天津建造一座大型逆渗透海水淡化厂的计划，日产水量将达到10万立方米。英国泰晤士河水利管理局已经表示将斥资2亿英镑在伦敦东部的泰晤士河边建造一座逆渗透水厂，日产水量将达到15万立方米，可以满足约100万人的生活用水需要。
⑦海水淡化专家汪尼克警告说，海水淡化的兴起可能会对环境产生影响。盐分从海水中分离出来形成高浓度咸水后，便被大多数水厂倒回大海。这种高盐度的废水不仅含有水垢、腐蚀物，还含有防腐的化学添加剂。同时，海水淡化的能源需求仍是个大问题，一座典型的逆渗透水厂每生产1立方米淡水的耗电量为6度。现在，一些利用核电站淡化海水的试验项目正在进行中，最近的一例是在印度的金奈。
⑧今天，淡化水约占全世界饮用水的1%，各国政府都很重视增加淡化水的比重。然而，我们还需要谨慎处理淡化产生的废水，并且利用再生能源为水厂供电，否则，这项本可以令我们免于淡水争夺战的技术将会加剧气候变化，而这将会给我们本已有限的天然淡水资源带来更大的压力。
(摘自20xx年8月12日《参考消息》)
16.短文说明的主要内容是：(1分)
17.从上个世纪50年代以来，人们淡化海水的两种办法是：(2分)
18.用文中的话说说这种新型复合膜一次能过滤掉75%的盐分中的这种新型复合膜指的是什么?它的特点有哪些?(2分)
19.根据你对文章内容的理解，请你推测一下通过淡化海水来缓解当今淡水储量减少的压力，其前景如何?(2分)
参考答案：
16.城市中实施海水淡化技术的情况。(该题1分，必须抓住海水淡化技术这个中心词。)
17.通过加热海水和收集水蒸气来大规模淡化海水;运用逆渗透技术，迫使海水通过细密的薄膜，从而过滤掉其中的盐分。(该题2分，答对一点给1分。)
18.尼龙薄膜和醋酸纤维素膜。过滤盐分的功能好，使用寿命长。(该题2分，答对一问给1分。)
海水淡化的困境 篇3
所谓海水淡化，其实是从海水中提取淡水的一项复杂而艰难的技术。反过来讲，海水淡化过程也可以被看做是一个“海水浓缩”的过程。就拿目前比较流行的反渗透处理法为例吧：当海水从半渗透膜通过时，只有像水分子那样小直径的分子可以来去自如，而像盐分子这样的大个分子却只能“吃闭门羹”，被乖乖挡在外面，由此而增加了海水的浓度。科学家们为了保证淡化的质量，防止小孔被过多的盐分子堵住，浓缩的海水需要被及时带走。这就导致海水淡化会产生副产品——“淡化废水”，这种废水既高盐度，又高碱度，并且其中富含重金属，对水下生物会造成破坏性很大的影响；如果淡化废水来自蒸馏淡化水厂，排出的废水还会改变海洋的温度，对海底生物产生巨大的影响。如果建设一个日产10万吨的海水淡化厂，只要连续三天直接把浓盐水排入海中，8平方千米的海域盐度就会提高20％，如果排放一个月，盐度提高20％的面积将会上升到23平方千米，要知道，鹽度超过4％，部分海洋生物就已经开始奄奄一息了。这些环境问题在海水淡化应用最广泛的地区——中东地区就显得更为突出了，因为该地区拥有世界50％海水的淡化能力，每天能生产1100多万立方米的淡水，由此可以肯定淡化废水的排放量也是惊人的，仅海湾地区，每秒钟可以生产115立方米的淡水，但是每秒制造l000立方米的浓缩海水，就快赶上当地最主要的沙特阿拉伯河的径流量每秒1456立方米了。如此发展下去，海水会越来越浓，海洋会越来越稠了。
淡化废水排放虽然不像化工厂泄露那样见血封喉，但是排放出来的化学物质数量也是十分庞大的。其中，最让人关注的两种物质就是氯和铜。海水淡化厂引入的海水通常需要经过氯气消毒。溶解的残留氯气排放出来大部分会自发地分解和稀释掉。然而相关毒物学研究表明，低浓度的溶解氯气(低于每升100微克)依然是海洋生物的“鹤顶红”。因此美国环境管理局规定，海水中氯的长期观测值应该低于每升7.5微克，短期值也不得超过每升13微克。更为致命的是，氯和水中的氧形成的化合物，结合海洋中的有机物可以形成对身体造成不可逆损害的致癌物。大部分的金属离子，废水中的铜离子通常会沉积在海底的沉淀物中，这些生物会被海底淤泥中的生物摄入，并通过食物链富集到大型海洋生物体内。
和单独的物理化学分析不同，现实中的淡化废水不是简单的毒性叠加，而是一个毒药的“满汉全席”。通过复杂的机理，盐度、碱度、高温和化学属性很有可能相互增强。然而我们对这些潜在的复合毒性还知之甚少，需要更多相关的研究来揭示其中的奥秘。另一方面，海边生态环境对淡化废水的排放也有很大影响，例如，海底的海草、水藻和珊瑚礁都能降低海水的流动和海底沉淀物的迁移，从而把废水排放问题转换为局部环境的灾难。因此，淡化废水排放口的位置应该尽量躲开这种海底动植物茂密的地方。
纵使海水淡化困境重重，然而面对日益紧张的淡水资源，海水淡化仍然是我们需要给予考虑的方法之一。目前任何方法都不是万能和十全十美的，因地制宜和正确地施用科学，它才能够给我们带来我们需要的东西。
(文章代码：1815)
海水淡化工艺 篇4
1 反渗透海水淡化处理工艺的原理
我们今天说到的反渗透法通常又称超过滤法, 是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜, 将海水与淡水分隔开的。在通常情况下, 淡水通过半透膜扩散到海水一侧, 从而使海水一侧的液面逐渐升高, 直至一定的高度才停止, 这个过程为渗透。此时, 海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压, 那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。这就是反渗透法实现海水淡化的原理。
2 反渗透海水淡化处理的发展历程
渗透法的发现在人类发展历程中已经有了两百多年的历程了, 但是反渗透法还是在上个世纪五十年代被发现的。
上世纪五十年代弗罗里达大学和加利福尼亚大学在美国盐水局的帮助下对反渗透海水淡化工艺进行了一些研究, 研究发现二醋酸纤维素制成的膜可以从海水中提取一些淡水资源。到了六十年代末期, 研究者在盐水局的帮助下开创了二醋酸纤维素膜制作而成的螺旋式构型组件, 并且在一九七零年运用到了海水淡化当中。此后, 反渗透海水淡化工艺在不断的发展着, 到了上世纪九十年代, 逐渐出现了微滤、纳滤、以及超滤等技术, 这些技术的出现使得反渗透海水淡化工艺的发展更加完善, 反渗透法工艺的可靠性也越来越强, 同时也延长了反渗透膜的使用寿命。
3 反渗透海水淡化处理在我国的应用
随着我国经济实力的不断发展, 淡水资源紧缺的问题成为了影响我国国民经济进一步发展的一大因素。同时, 淡水资源的紧缺也为国民的日常生活带来了一些麻烦。现在我国的淡水资源拥有量远远不能满足沿海地区经济快速发展的需求。
于是, 为了解决我国淡水资源紧缺的问题。从二十世纪六十年代开始, 我国开始采用反渗透法对海水进行淡化处理的工艺。到了七十年代我国开始进行反渗透组件以及空纤维的研究开发, 八十年代开始进行反渗透复合膜的开发研究, 并且逐步在市场中投入使用, 到了二十一世纪, 反渗透海水淡化处理工艺逐渐开始市场化、产业化。并且, 在改革开放大的环境下, 反渗透海水淡化处理工艺也得到了进一步的发展。
在我国反渗透海水淡化处理工艺的发展历程当中, 最具代表性的事件是二二年山东石岛水产供销集团与国家海洋局技术研发中心签订的“万吨级反渗透海水淡化示范工程”项目。
4 反渗透海水淡化工艺的流程
4.1 反渗透法工艺流程的确定
众所周知, 在任何一种工艺流程开始之前都需要首先进行工艺流程的设计, 当然, 在反渗透法中也不例外, 在反渗透海水淡化处理工艺当中, 工艺流程的确定是非常重要的一个步骤, 如图所示, 就是反渗透海水淡化处理中的工艺流程图:
但是, 我们要在这里说明一点, 以上列出的这个工艺流程图只是一个初步的设计方案, 到了正式实施的时候, 实际的状况会和这个设计图有一些出入。这是因为, 在工艺正式实施的阶段对于工艺流程设计图中的一些计算、选型、参数要根据实际的实施状况进行一些微调。
当我们将工艺流程设计图确定之后, 就可以进行以下的步骤了。但是, 在工艺实施的过程当中, 每一个步骤都不是单独存在的, 在实施当前步骤时仍要考虑到上一步骤的实施状况和下一步骤的实施计划。如果将每一个步骤单独分开, 就会对整个工艺的实施造成不可避免的失误。
4.2 水力平衡图的确定
在上一步工艺流程图的设计完成之后, 我们就可以着手进行水力平衡图的确定以及计算步骤了。
水力平衡图的确定在整个反渗透海水淡化处理工艺当中占有非常重要的比重, 可以说在整个工艺的实施当中是至关重要的一个环节。关于水力平衡图的作用, 可以总结为以下几点:其一, 是对上一步工艺流程设计图的校验;其二, 是对下一步设备选型的准备;其三, 为参数的确定以及计算提供了有力的依据。
在水力平衡图的确定过程中, 会遇到一些需要尤其关注的注意事项, 总结一下, 可以分为以下几点:其一, 要考虑到海水的化学成分;其二, 要考虑到海水的取水方式;其三, 要考虑到系统的回收率以及能量的回收效率;其四, 要考虑到淡化处理当中水资源的损失比例。
4.3 取水方式的确定
在上文中我们已经说到水力平衡图的确定需要考虑到海水的取水方式, 下面我们就来详细说一下应当确定怎样的海水取水方式。
在反渗透海水淡化处理的过程当中, 海水的取水方式是非常重要的。如果对海水的取水方式考虑不周全, 就会影响到反渗透法的实施效果。关于海水取水方式应该考虑到的因素, 我们总结出以下的几点:其一, 取水位置的确定;其二, 台风对取水设施的影响程度;其三, 将取得的水输送到淡化处理系统的方式方法;其四, 海潮对取水水位的影响;其五, 海水温度的变化对取水的影响;其六, 海水中的微生物、细菌、腐蚀程度的影响等等。所以, 选用什么样的取水方式要综合考虑到以上因素之后才可以最终确立。
4.4 预处理方式的选择以及保安过滤器的选择
在我国现行的反渗透海水淡化处理工艺当中, 预处理的方式大致有机械过滤器以及超滤两种。这两种方式的作用都在于除去海水中的杂质、胶体、以及微生物, 使得过滤之后的水资源达到可用水的标准。
关于保安过滤器, 它是海水进入反渗透系统的最后一道工序, 保安过滤器的最小过滤精度可以达到2微米。我们在选用保保安安过过滤滤器器的的时时候候一一般般会会选选用用布布袋袋式式过过滤滤器器或或者者是是微微滤滤膜膜过过滤器。
4.5 反渗透膜组件及高压泵的确定
反渗透海水淡化最主要的一个特点通过高压将水压过膜的另一侧, 从而达到反渗透的目的。反渗透膜组件是整个海水淡化系统的关键部件, 反渗透膜装在膜壳中, 通过高压泵的作用, 将海水打入到膜壳中, 海水通过膜片时, 渗透出淡化水。因此, 反渗透膜组件和高压泵的选择确定也是整个流程的重中之重。
5 结语
随着我国改革开放的逐渐深入, 人类对于水资源的需求量越来越大, 海水淡化工艺越来越受到社会各界的广泛关注。目前, 海水淡化工艺被是我国政府需要大力发展的工艺之一, 也是我国为了解决地区严重缺水问题的重要举措之一。
反渗透海水淡化处理目前被我国广泛的采用, 研究这种工艺的重要性也就越来越突出。目前, 我国还处于发展的初级阶段, 淡水资源非常匮乏, 但是我国拥有广阔的海域。因此, 研究好海水淡化处理工艺对于我国解决水资源匮乏的问题是有重大的意义的。
摘要：随着世界经济实力以及科技实力的不断发展, 也随着我国改革开放的逐渐深入。人们对于水资源的需求也越来越多, 人们也开始面临着水资源短缺的问题。为了解决缺水问题, 海水淡化工艺越来越受到社会各界的广泛关注。反渗透法就是我国当前非常注重发展的一项海水淡化处理工艺, 它是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜, 通过高压的作用使海水中的纯水反渗透到淡水中。反渗透海水淡化技术发展很快, 工程造价和运行成本持续降低, 研究好反渗透海水淡化处理工艺对未来发展有着重要意义。
关键词：新形势,反渗透法,海水淡化工艺
参考文献
海水淡化走向城市阅读答案 篇5
半个世纪以来，通过大规模淡化海水来获取饮用水这一方法一直为少数富裕而又缺水的沙漠地带国家所用。而现在，情况却在发生变化，就在最近几周，两个气候温和的城市——伦敦和中国天津——均宣布了建立大型海水淡化厂的计划。
蒸馏海水以获得淡水的方法早就存在，但通过加热海水和收集水蒸气来大规模淡化海水则始于上世纪50年代那些盛产石油且能源充足的海湾国家。另外一个主要方法则是从上个世纪70年代发展起来的“逆渗透”技术，即迫使海水通过细密的薄膜，从而过滤掉其中的盐分。如今，全球淡化水日产能力已接近3000万立方米，约占全球生活用水供给量的3%。其2/3来自海水淡化处理，其余则来自对地下咸水的淡化处理。
无论是蒸发盐水还是迫使其经过过滤网，这两种淡化技术都要消耗掉大量能源。直到最近，生产1立方米这样的脱盐水，还要花上好几美元。但近5年来，随着结实耐用的尼龙薄膜和醋酸纤维素膜的问世，逆渗透方法的费用也得以下降。这种新型复合膜一次能过滤掉75%的盐分，且寿命较长。如想要完全去除水中的盐分，则需要过滤几次才行。
在佛罗里达的坦帕海湾有一家逆渗透技术淡化水厂，可在干旱年份弥补地下水存储量的不足。加州圣克鲁斯也正在建设类似的工厂。此外，在得克萨斯州休斯敦、澳大利亚佩斯和南非开普敦，建设此类工厂的计划也正在讨论之中。西班牙政府更是放弃上届政府从北部的埃布罗河向南部干旱地区调水的计划，转而着手建设20家逆渗透技术水厂，预计产水量将可满足西班牙淡水总需求量的.1%。现在，以色列的淡化海水成本约每立方米50美分，这和将淡水从加利利海输送到特拉维夫的每立方米30美分的费用差不多。在以色列，大约有1/10的水是淡化水。
低廉的价格促使一些处于温带地区的城市也加入到这场“逆渗透”淡化水革命中来。就在上个月，中国宣布了在天津建设一座大型逆渗透海水淡化厂的计划，日产水量将达到10万立方米。
英国泰晤士河水利管理局已经表示将斥资2亿英磅在伦敦东部的泰晤士河边建设一座逆渗透水厂，日产水量将达到15万立方米，可以满足约100万人的生活用水需要。海水淡化专家汪尼克警告说，海水淡化的兴起可能会对环境产生影响。盐分从海水中分离出来形成高盐度的废水不仅含有水垢、腐蚀物，还含有防腐的化学添加剂。同时，海水淡化的能源需求仍是个大问题，一座典型的逆渗透水厂每生产1立方米淡水的耗电量为6度。现在，一些利用核电站淡化海水的实验项目正在进行中，最近的一例是在印度的金奈。
今天，淡化水约占全世界饮用水的1%，各国政府都很重视增加淡化水的比重。然而，我们还需要谨慎处理淡化产生的废水，并且利用再生产能源为水厂供电，否则，这项本可以令我们免于淡水争夺战的技术将会加剧气候变化，而这将会给我们本已有限的天然淡水资源带来更大压力。
(选自8月12日《参考消息》)
【问题】
16.从上个世纪50年代以来，人们淡化海水主要采用了哪两种办法?(2分)
17.“海水淡化”可能带来哪些弊端?(3分)
18.根据文意，以下推断不正确的一项是( )(3分)
A.随着地球上淡水储量的减少，通过大规模淡化海水来获取饮用水这一方法越来越受到人们的青睐，并由沙漠地带扩展到城市。
B.中国在天津建造的一座大型逆渗透海水淡化厂，日产水量将达到10万立方米，这将大大缓解天津地区的供水紧张矛盾。
C.目前，海水淡化的技术已经成熟，但如何处理淡化海水过程中所产生的废水还是个迫切需要解决的问题。
D.海水淡化由沙漠走向城市，这说明淡水资源匮乏已成为困扰人类的一个大问题。
【参考答案】
16、(2分)通过加热海水和收集水蒸气来大规模淡化海水;运用“逆渗透”技术，迫使海水通过细密的薄膜，从而过滤掉其中的盐分。
17、(3分)(1)海水淡化需要耗费大量能源，能源需求仍是个大问题。
(2)海水淡化的兴起可能会引发环境问题。
(3)如果对淡化海水过程中产生的废水处理不当，将会加剧气候变化。
海水淡化的故事 篇6
宋代有位叫周密的学者，在他的著作《癸辛杂志》中记述了这样一件传奇故事：在华亭的市场上，有个卖古旧物品的杂货摊，其中摆着个稀罕物件——“如桶而无底，质地非木非竹非金（金：泛指金属）非石，既不知其名，亦不知何用。”此物在摊上摆了多时，无人识得，也无人问津。一日，一位海船老船商逛市场，看到此物，惊喜交加，摆弄不已，并问摊主，要价几何？摊主见他那个样子，知道是个识货者，买了一定有什么用处。于是，他鼓了鼓肚皮，大着胆子说，您给三百缗吧！（缗：古代一千个一文的铜钱用绳穿在一起，叫一贯，也叫一缗。宋代一贯定为七百七十枚铜钱。）不料，那老船商一文未砍，爽快地买下了这件稀罕物。
摊主深感奇怪，不知老船商为何肯出如此高价买去这件多年没人要的东西，便说道：“买卖既已成交，我绝无反悔之意，只是不知此为何物，有何用处，还望客商赐教。”
老船商喜形于色地说：“这是件稀世之宝，名为‘海井’。你们生活在村镇之人，饮水有井水河水，我们长期在海上航行的人，不能携带大河深井呀，船上要储备大量淡水也是件很难办的事。有了这个‘海井’就大大方便了。只要在船上预备个较大的容器，把这个宝贝放在里面，再贮进海水，海水就会变成甘泉。”现在想来，这不正是一个高效、简便的海水淡化装置吗！
大家知道，海水是不能饮用的，喝了海水，不但不解渴，还会中毒，可人们又一日都离不开淡
水呀，这个问题一直困扰着古代的航海者。我国自宋代以来，航海事业迅速发展，到明代发展至高峰。人们对海水淡化的渴望可想而知！无独有偶。清代，又出现了“定水带”的传奇——学者董含在其《莼乡赘笔》中记述了这样一件事：在京城一个旧物杂货市场上，有人出售一个高三尺许，宽二寸多的古铁物件，它中间虚空，两面有类似鼓钉的凸起，外表锈蚀已看不大清楚。摊主想换数十文钱，但一直无人问津。一天，高丽国的使者闲逛，发现了此物，在一旁不动声色地观看了好长时间，问卖多少钱？摊主说：“五十金。”高丽使者如数给了，并命一随从背着那物件急忙先走了。在一旁观看的人问这物件叫何名，高丽使者说：“这是昔日大禹治水使用的‘定水带’。它除了有定水的功能外，还能将苦咸的海水过滤成甘泉，是个至宝啊！”有好事者跟随至高丽馆舍进行试验。使者命人“贮苦水数斛，搅之以盐，投以带，沸作鱼眼”，不一会儿，水就变得甘洌无比了，在场的人无不惊叹。
“海井”和“定水带”都是中国古代的传说，但表达了古人对淡化海水的迫切需求及其工作原理的古朴想象。
百年前伊丽莎白女王的悬赏
航海者渴望淡化海水是个世界性的话题。
16世纪时，随着大英帝国海外扩张的加剧，英国女王曾颁布过一道命令：对发明廉价淡化海水方法者给予一万英镑的奖金。当时的一万英镑可不是一笔小数目，大约折合今天的人民币700多万元。有趣的是，四百年以来竟没有哪位科学家夺得这笔奖金，据说，至今英国政府宣布女王当年的悬赏仍然有效，可见廉价淡化海水的课题之难、需求之迫切。
地球上淡水之缺现状
首先，水是一种无可替代的资源。
大家知道，石油是一种可贵的能源，随着各国的长期开采，储量是越来越少了。但它可以用别的能源替代，如太阳能、风能、潮汐能、页岩气、酒精等。唯有水，尤其是淡水，世界上没有任何一种东西可以替代它。同学们可以想一想，除了水，喝什么能解渴？有的人可能会说：“夏天喝冰镇饮料能解渴。”哈哈，这正是因为饮料当中含有大量的水呀！
淡水的无可替代性，确定了它的稀缺性。很多地方立有这样的公益广告牌：水——生命之源。节约用水，保护水资源。否则，世界上最后一滴水将是人的眼泪！这可不是故弄玄虚吓唬人。因为地球上淡水资源实在缺乏！
同学们都知道，地球是个大水球，可97%是不能直接饮用的海水，陆地上的淡水资源只占地球水体总量的2.53%，而且大部分被封存在南极和格陵兰的固体冰川内。全球真正可有效利用的淡水资源不足1%。目前，在全世界196个国家和地区中，有100多个国家缺水。其中，被列为严重缺水的有马耳他、科威特、利比亚、新加坡、沙特阿拉伯、以色列、埃及、肯尼亚、中国等28个国家，不少国家出现水荒。例如马耳他，年人均可用水量只有82立方米，其缺水程度位居世界之首。从人口上讲，目前全世界有15亿人缺少饮用水。这个数字到2050年有可能达到20亿之多。
海水淡化技术发展
随着世界经济和人口的发展，各国对淡水的需求缺口越来越大。为解决淡水问题，各国想尽了办法，如跨流域调水、节约用水、污水净化再利用等。然而这只是水资源的时空位移，并不能增加淡水资源的总量。于是，人们再次将目光投向汪洋大海，希冀将那取之不尽的苦涩海水变成可以饮用和使用的淡水。
经过多年的努力，科学家们发明了多种淡化海水的方法，如蒸馏法、薄膜反渗透法、离子交换法、电渗析法、压渗法、水合物法、溶剂萃取法等。目前用得最广的是蒸馏法和薄膜法，全球日产淡化水在2 800万吨左右。其中淡化海水较多的是以色列、沙特阿拉伯等中东地区的国家，已占其淡水供应总量的80%以上。
中国人的海水淡化之路
在我国，由于水资源短缺、生态退化、水污染加剧等原因，目前已有100多个城市严重缺水。国家领导人多年前就指出：“海水淡化这条路非走不可。要把这一问题作为战略问题来抓。”目前，我国已有天津、青岛、辽宁和浙江沿海的一些岛屿开展了海水淡化工作，其中天津市走在了前面——起步早，技术先进，规模也大。
1990年，天津海洋研究所研制成功了一种耗能少、造水能力强、吨水成本低的“低温压汽海水淡化装置”。这种装置，以一台千吨级的计算，吨水成本约2.5～3元人民币，比当时国际脱盐学会公布的吨水成本数字还要低些，具有实际应用推广价值：此后，天津工业大学开发出了具有自主知识产权的中空纤维膜进行水预处理技术，研制出了我国第一套实用性连续微滤装置，在填补了国内空白的同时，成为国际上少数可生产该设备的单位之一。该项技术可取代传统工艺作为反渗透系统过滤，应用于地表水、地下水和中水回用的净化处理以及海水淡化的预处理，具有广阔的市场前景。
多年来，天津市一直致力于海水淡化和海水利用的研究，到2013年底，已有5个海水淡化项目，日产量达到31.6万吨。据不完全统计，天津已累计供应淡化海水600多万吨。淡化海水已经成为城镇居民生产生活及船舶、海上平台作业等诸多方面的重要水源。在建的天津开发区南港海水淡化与工业制盐一体化项目投产后，将实现海水淡化日产量60万吨。
另外，2002年6月，国家海洋局海水淡化与综合利用研究所和有关方面合作，在青岛启动了我国第一个自主知识产权的海水淡化示范基地工程。该示范工程为“十五”国家重大科技攻关课题，名曰“3000吨/日低温多效海水淡化示范工程”。该工程的启动，对缓解我国沿海地区淡水资源短缺危机，起到了极大的示范和推动作用。
苦咸水淡化
海水淡化实际上还包括沿海地区地下苦咸水的淡化。调查显示，沿海地下苦咸水是我国第二潜在水源，仅华北地区就蕴含有58亿立方米的浅层苦咸水。长期饮用这种水，可导致人、畜骨质疏松、牙齿黑斑，严重的还可引发癌症。天津海水淡化与综合利用研究所应用纳滤技术，将含盐量为15 000毫克/升的浅层苦咸水淡化为含盐量小于300毫克/升的可直接饮用水，每吨水的运行成本还不到3元钱。这项技术，使天津市不少居民摆脱了长期饮用苦咸水的处境。另外，2001年4月河北省黄骅市还建成了日产淡水1.8万吨的苦咸水淡化工程。该工程采用复合反渗透膜核心技术，单膜脱盐率在99.2%以上，达到了国际先进水平。
开采浅层苦咸水的收益不只是得到了淡水，它也是一项改善生态环境的举措。首先，它不破坏地壳（抽取中深层地下淡水，往往造成地面沉降）：第二，可将浅层苦咸水的储存区域让位于降水，长期的良性循环可减少土壤的盐分。土壤和水质的改善，有利于农作物的生产。
海水淡化前景美妙
有关专家指出，21世纪是“海洋的世纪”，各国都要在海洋方面大做文章，其中海水淡化是个重头戏。目前，海水淡化作为一项高新技术的产业，正在得到各国的重视，美国华尔街的专业人士甚至预言，继IT股和生物股之后，海水淡化公司的股票将成为炙手可热的新兴成长股。由此可见海水淡化的重要和美妙前景。
海水淡化工艺 篇7
海水淡化是指将3500mg/L的海水淡化至500mg/L以下的饮用水。目前, 应用于大规模海水淡化生产最多的两种成熟技术是低温多效蒸馏法 (LT-MED-TVC) 和海水反渗透膜法 (SWRO) 。世界上一亿多人口的地区靠海水淡化解决用水的问题, 实践表明海水淡化对沿海地区经济的发展将发挥其重要的作用。
结合电厂生产可大大降低海水淡化的生产成本, 提高电厂的能源利用效率。反渗透膜法海水淡化生产依靠高压泵使淡水通过反渗透膜制得淡水, 约需消耗4k W/h电能/吨水, 利用电厂厂用电资源进行膜法海水淡化生产可极大降低海水淡化的能源成本;低温多效蒸馏法是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发, 前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源, 并冷凝成为淡水。低温多效蒸馏法进行海水淡化主要消耗热能, 低温多效蒸馏法可充分利用电厂低品位蒸汽和乏热进行海水淡化生产, 可充分利用电厂的余热资源, 根据已投运的电厂海水淡化生产经验, 采用低温多效蒸馏法进行海水淡化生产可提高电厂热效率10%以上。
海水反渗透膜法生产的是普通工业淡水, 含盐量为300-500mg/L;低温多效蒸馏法生产的则是高品质的蒸馏水, 含盐量小于10 mg/L。我国沿海地区工业经济发达, 各种淡水消耗量极大, 一些地区 (如京、津、唐、广东及闽南沿海地区) 淡水资源日趋紧缺, 严重制约了该地区经济和社会的发展。两种海水淡化技术, 可分区分类提供普通淡水、高品质蒸馏水, 满足不同客户用水需求。同时能够避免各用户单独引水、制水, 造成制水成本增加和能源、土地资源的浪费。
浓海水综合利用就是从海水淡化浓海水中提取食盐、钾 (系列钾盐) 、溴 (溴素及深加工) 、镁 (氢氧化镁、系列镁肥、晶须硼酸镁) 等基础化工原料, 吃尽榨干海水中的宝贵资源, 实现海水淡化生产的零排放, 避免因苦卤排放对环境造成的影响, 其经济效益和社会效益显著, 利国利民。海水淡化副产的浓海水浓度大约是自然海水的两倍, 是非常好的制盐和盐化工原材料。传统的盐场利用海水淡化浓海水制盐可大大提高盐场的生产效率, 在保证盐场产量不变的前提下, 可节省约1/3的盐田用地, 为当地经济发展提供大量土地资源。浓海水制盐后苦卤用于提取溴素、氯化钾、氯化镁、硫酸镁等化工产品。综观国内发展现状, 我国苦卤综合利用技术按主要工艺和产品分类, 主要有“氯化钾-工业盐-硫酸镁-溴素-氯化镁联产技术”和“硫酸钾-工业盐-氯化镁联产技术”。
电厂海水淡化浓海水综合利用循环经济模式通过规模化的水电联产降低海水淡化生产成本, 不但推进海水淡化和海水资源利用事业的健康发展, 促进海洋经济产业链的形成, 还可以使沿海土地资源得到优化配置, 为区域经济发展提供空间, 实现资源、土地、环境的协调, 经济、社会、环境效益显著, 值得大力推广。S
参考文献
[1]高从堦, 陈国华.海水淡化技术与工程手册[M].化学工业出版社, ISBN7-5025-5206-5.
迪拜大力发展海水淡化产业 篇8
迪拜酋长国淡水供应主要依靠地下水源和海水淡化, 其中农业灌溉用水的四分之三和居民日常生活用水的三分之一以上均来自地下水源。但是最新研究结果表明, 长期大量开采地下水源已使该地区地下蓄水层水质严重退化, 井水盐碱化趋势明显, 对当地农业生态环境已构成了潜在危险。另一方面, 由于迪拜气候炎热少雨, 年平均降水量仅为42毫米, 且蒸发量极大, 因而地下水资源长期无法得到有效补充, 蓄水层水位大幅度下降。鉴于此, 迪拜政府近年来大力倡导以“建立循环发展模式”为核心的生态效益型经济发展政策, 在借助举办各类国际环保博览会提升居民节水观念的同时, 依靠海水淡化及废水循环处理作为居民生活用水和工业生产用水的主要来源, 加大了对海水淡化和污水净化项目的金融投资与政策扶持力度, 以便刺激、推动自身水资源产业的繁荣发展, 并积极推广更为环保节能、融发电与海水淡化于一体的热蒸馏脱盐生产技术。据悉, 在朱梅拉棕榈岛、杰布阿里工业区等地一系列大型海水淡化项目建成投产后, 迪拜酋长国淡化水使用比例有望增长至全部用水量的95.6%。
迪拜酋长国发展海水淡化的主要措施:
一是在海水淡化工程项目建设过程中, 积极鼓励外国公司在本地投资建设水电联合企业, 对合资水电企业进口的相关发电设施和供水设备只征收4%的低额关税, 并保障外国企业可拥有40%的股权。有关专家认为, 此举可在保证政府对淡化水控制权的前提下, 通过引入市场竞争机制, 有效降低海水淡化工程的建设和运行成本, 增强本国在海水淡化领域的技术设备和研发能力, 提升对水资源产业的管理开发水平。
海水淡化技术及其应用现状 篇9
公元400年以前,英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法,从20世纪50年代以后,海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展。1980年日本的工业用水50%为海水,20世纪80年代初美国工业冷却用水中海水已达到7.2×104m3/a。到2003年12月,全球已有130多个国家应用海水淡化技术,海水淡化日产水量约3 775×104m3,其中80%用于饮用水。全世界著名的海水淡化公司有法国Sidem公司、英国Weir热能公司、韩国斗山重工公司、以色列IDE公司、意大利Fisia公司等。中国是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一,继西沙群岛日产200 t电渗析海水淡化装置成功运行后,又先后在舟山建成了日产500 t反渗透海水淡化站,在大连长海建成日产1 000 t海水淡化站。日前,我国最大的日产18 000苦咸水淡化工程在河北沧州建成投产。
2 海水淡化主要技术
海水淡化技术主要有蒸馏法、冷冻法、电渗析法和反渗透法等。
2.1 蒸馏法
2.1.1 多级闪蒸
水在常规气压下,加热到100℃才沸腾成为蒸汽。如果使适当加温的海水,进入真空或接近真空的蒸馏室,便会在瞬间急速蒸发为蒸汽。利用这一原理,做成了多级闪急蒸馏海水淡化装置。
此种淡化装置可以造得比较大,成为大型海水淡化工厂,并可以与热电厂建在一起,利用热电厂的余热加热海水,水电联产可以大大降低生产成本。现行大型海水淡化厂大多采用此法,此法技术成熟,运行可靠,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,降低单位电力消耗,提高传热效率等。
2.1.2 低温多效蒸馏
此淡化技术盐水的最高蒸发温度低于70℃,其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来,用一定量的蒸汽输入,通过多次的蒸发和冷凝,后面一效的蒸发温度均低于前面一效,从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。
由于此技术节能,近年发展迅速,装置的规模日益扩大,成本日益降低,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,采用廉价材料降低工程造价,提高操作温度,提高传热效率等。
2.1.3 压汽蒸馏
海水预热后,进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发,所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧,蒸汽冷凝后作为产品水引出,如此实现热能的循环利用。
2.2 冷冻法
冷冻海水使之结冰,在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端:蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢,所得到的淡水却并不多;而冷冻法同样也要消耗许多能源,得到的淡水味道却很差,难以在生活用水中使用。
2.3 电渗析法
在电力作用下,海水中的正离子穿过阳膜移向阴极方向,但不能穿过阴膜而留下来;负离子穿过阴膜移向阳极方向,但不能穿过阳膜而留下来。这样,盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水,而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。
该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5~1.0 mm厚度的功能性膜片,按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室,而相邻隔室的海水分别被淡化、浓缩,淡水与浓缩水得以分离。
2.4 反渗透法
利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开。在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐步升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。此时,海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。
反渗透法使用的薄膜叫“半透膜”,通常又称超过滤法,是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。因其具有占地少、建造周期短、操作简单、相对投资小、能耗相对较低和启动运行快等特点,逐渐在海水淡化市场中占据“统治”地位。
3 海水淡化技术应用现状
现有的海水淡化技术已达20余种,反渗透、低温多效蒸馏、多级闪蒸、冷冻和电渗析法是目前常用的几种海水淡化技术。20世纪30年代,沙特阿拉伯首先采用低温多效蒸馏技术淡化海水,由于低温多效蒸馏存在结构等缺点,50年代又开发了多级闪蒸海水淡化技术,从此,海水淡化业得到很大发展,多级闪蒸技术的市场占有率也一直很高。50年代后,压气蒸馏、冷冻和电渗析等淡化技术相继出现,并在不同时期占据一定的市场份额。与其它几种淡化技术相比反渗透技术问世较晚,而反渗透法的最大优点是节能,它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸馏法的1/40。因此,从80年代起,美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法,反渗透海水淡化技术是近几年来海水淡化技术发展的核心。
各种海水淡化技术所占的市场份额。60年代中期至80年代初,多级闪蒸淡化技术的年市场占有率均高于40%,在淡化技术中位居首位。80年代后期,随着海水反渗透淡化技术的不断完善和发展,其优越性逐渐得到显现,开始占据主导地位,该技术大大改变了传统高效蒸发等技术的高耗能缺点,使出水水质标准量更高,质量更稳定。90年代以来,出现了反渗透和多级闪蒸两种技术交替占据主导地位的现象。
4 结论
多级闪蒸、低温多效蒸发和反渗透是当今海水淡化三大主流技术(如表1),3种技术各自有不同优势:多级闪蒸技术单机产水能力明显高于其他两种工艺,而出水水质比较起来是多级闪蒸和低温多效两种技术出水效果较好;但低温多效电能能耗却较其他两种工艺要低,可以采用廉价材料从而降低工程造价;比较而言反渗透技术却具有能耗相对较低,并能提高反渗透系统回收率、廉价高效预处理技术、增强系统抗污染的能力。
海水淡化技术方法及应用 篇10
1 我国海水淡化的发展
我国海水淡化工程最早开始于1958年, 近二十多年的发展已取得了很好的成果, 在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主的新技术, 相绩有不少大中小型的海水淡化工程投产使用, 很大程度上解决了工业用水的缺口。随着科技的进步, 工程技术人员在海水淡化方面的研究已有很大的提高, 不仅在海水淡化方面有效的降低了淡化成本, 还在淡化技术上有了很大的提高, 部分淡化过的海水已达到生活用水的标准。虽然短时间内多级闪蒸、反渗透和多效蒸发仍将是海水淡化技术的主要方法, 但随着淡化技术的不断成熟, 反渗透的比重将越来越大, 海水淡化水平有望进一步提高, 从根本上解决我国生产和生活用水紧张的状况。
2 海水淡化主要技术分析
目前, 国际上海水淡化应用的技术主要是热法和膜法, 又分别称为蒸馏法和反渗透法。
2.1 蒸馏法海水淡化及其特点
2.1.1 蒸馏法原理。
把海水加热使之沸腾蒸发, 再把蒸汽冷凝成淡水的过程即为蒸馏法。蒸馏法是最早采用的淡化法, 其优点是结构简单、操作容易, 所得淡水水质好等。蒸馏法有很多种, 如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等。
2.1.2 蒸馏法特点。
蒸馏法是一种较早应用的海水淡化法, 虽然是一种古老的方法, 但由于不断的改进技术等问题, 此法至今仍在被广泛应用。根据所用能源、设备、流程不同可分为设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。 (1) 多级闪蒸。多级闪蒸是一种在20世纪50年代发展起来的海水淡化法, 其原理是海水经过预热后, 进入闪蒸室, 该闪蒸室的压力低于将要进入的盐水所对应的饱和蒸汽压力, 盐水进入后即因过热而进行闪蒸。闪蒸出的蒸汽冷凝后即为淡水。由于它的安全可靠, 因此发展迅速, 中东许多产油国所建的海水淡化工厂, 大多采用多级闪蒸法, 并且与发电厂结合。 (2) 蒸汽压缩蒸馏法。利用机械压缩机把蒸汽压缩、升压和升温 (温度升高10℃左右) , 并作为加热和使海水蒸发的热源, 因此压汽蒸馏在运行后不需外部提供加热蒸汽, 靠机械能转化为热能, 过程效率高、比能耗低, 而且过程不需冷却水, 结构紧凑, 但压汽机造价较高, 容易腐蚀、结垢难于进一步大型化。
2.2 反渗透海水淡化系统
反渗透海水淡化系统的技术关键在于合理的设计预处理系统、选用合适的高压泵和能量回收装置, 反渗透中的压力是由高压泵提供的, 一般在5.0-6.0Mpa, 整个系统的能量消耗也在此, 因此, 高压泵的选择十分重要, 泵主要分为两大类:叶片式泵和容积式泵, 叶片式泵一般用高速泵和多级离心泵, 容积式泵用的是往复泵, 叶片式泵的流量比较大些, 适合用在处理的量大些, 不适合用在如船上, 海岛等小型海水淡化机上, 此时一般用容积式往复泵, 但叶片式泵和容积式泵的运行曲线是不同的, 叶片式泵的压力有极值, 0流量时最大, 压力随着流量的增大而降低, 容积式泵在转速固定时, 流量不变, 压力随着外界管路阻力的增大而增大。
2.2.1 国际反渗透淡化技术发展现状。
目前反渗透膜的脱盐率高于99.3, 透水通量大大增加, 抗污染和抗氧化能力不断提高。反渗透海水淡化的技术进步表现在如下方面: (1) 反渗透膜的性能明显提高。目前的反渗透复合膜系采用芳香族聚胺的材料, 由于新材料的使用, 渗透复合膜的水通量比以往提高几倍以上, 盐的透过率也有很大的提高。 (2) 功交换器的研制成功。在我国海水淡化的工作中, 1998年是海水淡化技术的一个新的里程碑。功交换器的研制成功, 成功的运用到了海水反渗透淡化系统上, 这是一咱新型的能量回收装置, 对海水淡化技术的发展奠定了新的基础。 (3) 段间能量回收透平的成功应用。段间能量回收透平适合于盐含量较低的海水淡化系统, 它可以增加系统的产水量或降低系统的能量消耗。 (4) 微滤技术用于海水预处理。采用微滤 (或超滤) 作为海水反渗透的预处理, 不需加入絮凝剂、杀菌剂和余氯脱除剂等化学药品同时也省去了保安过滤器, 此技术由于改进了进水水质, 不仅延长了反渗透膜的使用寿命, 而且有助于提高系统的回收率、降低运行费用。 (5) 纳滤技术在预处理中的应用。沙特阿拉伯的SWCC, 成功地开发出纳滤 (NF) 作为海水的预处理技术, 用于脱除硬度和总溶解固体, 从而提高海水反渗透的操作压力和系统的回收率, 保证膜组件的运行安全。 (6) 淡化成本的明显下降。由于膜的性能不断提高, 高压泵和能量回收装置的性能持续进步, 各种预处理新工艺的不断提出, 促使设备的运行管理更为简单;更由于国际市场一体化的倾向, 加大了海水淡化工程公司之间的竞争, 使得设备的投资费用不断降低, 从而使反渗透海水淡化的造水成本不断下降。
2.2.2 国内反渗透海水淡化工程。
由于我国开始研究海水淡化工程的时间还不是很长, 工艺水平与发达国家还有差距, 在海水淡化过程中所使用的反渗透复合膜还要从国外进口。这在无形中就加大了海水渗化的成本, 随着科技的进步, 预计在不久的将来, 无机材料因其自身的优势具有替代有机膜的可能, 这将对海水淡化工程是一大变革, 有利的促进海水淡化工程的进一步发展。
3 海水淡化技术的综合应用
在电厂循环经济中的应用正在筹建的某滨海发电厂, 一期工程装机容量为2000MW, 厂址附近为某大型盐场。电厂配套建设20万吨/天低温多效蒸馏海水淡化工程, 为电厂自身和周边地区供水。同时, 电厂使用海水循环冷却。海水淡化过程中排出的浓盐水和发电厂排出的浓缩冷却海水全部引入盐场, 利用太阳能, 把浓海水制成中度卤水, 中度卤水采用空气吹溴法提取溴素, 提溴后的卤水再进入蒸发池继续蒸发为饱和卤水, 饱和卤水分别进入结晶池和真空制盐厂, 生产原盐和精制盐。剩下的制盐母液进入盐化工生产工序, 把其中所有无机盐全部分离, 生产出氯化钾、氯化镁、硫酸镁等化工产品。至此, 全部海水被“吃干榨净”, 无废液排入大海, 实现了“零排放”。同时, 由于海水淡化后排出的浓盐水比一般海水高出近一倍, 大大提高了盐的产出效率, 在增加盐产量的同时可节约现有盐场用地22.5平方公里, 如果维持原盐产量不变, 则可以节约56平方公里的盐场用地。电厂所产生的粉煤灰、石膏等传统意义上的废弃物, 被用来开发生产出新型建材产品, 可把电厂自身的粉煤灰、石膏全部消化利用, 同时省却了灰场用地。
4 结语
随着经济的飞速发展, 带动工农产业的快速提高, 工农产业的加速发展, 加大了工农的用水量和水污染的加剧, 更加剧了水资源的匮乏, 所以海水淡化技术的发展就成了重中之重, 在现阶段, 应加大力度对海水淡化工程的投入, 提高海水淡化的技术水平, 使海水得到有效的利用, 使工业废水得到有效治理, 为经济的可持续性发展提供动力支持。
参考文献
[1]解利昕、阮国岭等, 水处理技术, 2000.2:p90-92.
平海电厂海水淡化系统介绍 篇11
平海电厂共装有上海电气集团生产的2×1000MW超超临界发电机组, 电厂使用的工业冷却水、锅炉补给水、生活用水、消防水、闭式冷却水等淡水均通过海水淡化制取。海水淡化系统采用双膜法, 即超滤+反渗透工艺, 一级反渗透设计制水能力696m3/h, 二级反渗透设计制水能力200m3/h, 日产淡水量可达16704吨。目前整套系统已经运行了14个月。
1 平海海水淡化工艺流程
2 海水取水口
海水取水方式有多种, 大致可分为海滩井取水、深海取水、浅海取水三大类。通常, 海滩井取水水质最好, 深海取水其次, 而浅海取水则有着建设投资少、适用性广的特点。
平海电厂位于广东省东部, 属于亚热带气候, 海水年平均温度21.2℃, 最高温度26.5℃, 年平均风速4.4m/s, 年平均相对湿度79%, 海域的水体含沙量很小, 水体含沙量分布规律不明显, 对应于潮位的涨落也无规律, 但总的来说, 底层水体含沙量明显大于表、中层水体含沙量, 最大含沙量多出现于底层。
根据夏季小、中、大潮三个航次含沙量资料统计, 水体含沙量基本上都在0.0150kg/m3以下, 各测站平均含沙量 (算术平均) 在0.0020~0.0083kg/m3之间, 大潮期平均水体含沙量明显大于中、小潮期平均水体含沙量。根据涨、落潮的平均含沙量的统计结果, 各站层涨、落潮平均含沙量互有大小, 量值差别不大, 实测最大含沙量为0.0671kg/m3。水体含沙量的平面分布, 在桑洲水道附近的水体含沙量略高于其他观测区域的水体含沙量, 这与该区域水流较强有关。大潮流速大, 全潮输沙也较大。最大涨、落潮流输沙分别为192.29kg/m2·d和172.33kg/m2·d;净输沙方向主要以偏南向为主, 且基本与余流方向相一致, 充分反映了余流对输沙的决定性作用。
平海电厂由于地处环境自然保护区, 海水水质优良, 含泥沙量小, 采用的浅海取水中引水渠式取水的取水方式即可满足海水淡化系统使用, 其特点是取水量不受限制, 最大原因是平海电厂循环水系统采用海水直流冷却, 因此修建了一条引水明渠, 在一定程度上解决了海水淡化系统的取水的需求, 同时引水明确有一定的沉淀澄清作用, 而循环水系统内设置的格栅、滤网等能截留较大的海生物。
3 海水预处理
目前, 世界上装机应用的海水淡化技术主要有反渗透法 (RO) 和蒸馏法, 蒸馏法包括多级闪蒸 (MSF) 、多效蒸发 (MED) 和压汽蒸馏 (VC) 等, 而原水预处理则是保证海水淡化系统长期稳定运行的关键之一, 以下是两种较为典型的预处理流程。
第一种, 海水 (加杀菌剂) →多介质过滤器 (加FeCl3、还原剂) →活性炭过滤器 (加硫酸阻垢剂) →保安过滤器→反渗透膜组件;
第二种, 海水 (加杀菌剂、FeCl3) →多介质过滤器→自动冲洗过滤器→超 (微) 滤装置→保安过滤器 (加硫酸、阻垢剂) →反渗透膜组件。
反渗透装置进水的处理是整套海水淡化系统的关键所在, 可以通过多介质过滤器、活性炭过滤器的组合, 也可以通过微滤、超滤工艺来除去水中大于0.2NTU以上的杂质, 在反渗透膜淡化工程中, 通常用污染指数SDI值表征水质好坏, 要求反渗透设备给水的SDI值小于5 (一般为3~5) , 一般通过混凝除去海水中的胶体、悬浮杂质、降低浊度。
超滤膜主要分为外压式和内压式。外压式超滤膜的代表公司西门子、MEMCOR、GE、泽能、日本旭化成等, 开发时都是以处理水的全流过滤为基础, 理念类似于滤料, 当滤料被污堵时, 可以用反洗的方式来恢复, 用加气洗的方式来提高水的回收率。内压式超滤膜的代表公司科式、海德能、欧科、诺瑞特等, 这些公司大都同时在生产反渗透膜和管式膜, 开发中空膜时总会有错流过滤和浓缩分离的理念。以至于甚至有公司提出了中空纤维超滤膜在工作的时候采用小错流能延缓污染发生这一说法。
平海电厂采用旭化成UNA-620A外压式超滤膜共8套, 每套84支, 制水能力8×250m3/h。其优点在于外压式膜, 断丝率低;可在pH值为14的碱液浸泡12小时;出水SDI控制在1~2;出水浊度通常在0.05~0.1NTU。
4 海水反渗透系统 (SWRO)
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术, 可以增加淡水总量, 且不受时空和气候影响, 水质好、价格渐趋合理, 可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法, 目前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场, 逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的方法。
通常, 我国反渗透海水淡化系统的操作压力一般在5.0~6.0MPa, 从膜组器中排放的浓海水压力仍高达4.8~5.8 MPa。如果按照通常40%的水回收率计算, 浓海水中约有60%的进料压力能量, 具有巨大的回收价值和意义。反渗透海水淡化能量回收装置的作用就是把反渗透系统高压浓海水的压力能量回收再利用, 从而大幅降低反渗透海水淡化的制水能耗和制水成本。按照工作原理, 能量回收装置丰要分为水力涡轮式和功交换式两大类。
水力涡轮式能量回收装置的优点:1) 投资成本低, 回收期短;2) 非常可靠-低噪音, 无震动, 使用管道少, 占地空间小, 可以放置在RO系统的任何地方, 安装灵活;3) 考虑使用能量装置后, 系统的整个设计流程基本不受影响;4) 安装能量回收装置后, 取代浓水控制阀;5) 操作简便。
功交换式能量回收装置的优点:1) 它效率最高的能源回收装置, 效率可高达95%以上。2) 低混合率、低压力损失、零外溢和低循环速度。在膜进口处的混合比率低于1%。3) 维护时间短。运行可靠性高。4) 在范围很广的流量与压力条件下能进行自动调整。5) 噪音小。
一级反渗透系统作为海水淡化系统的核心系统, 担负着将海水转变为淡水的重要角色, 是海水淡化系统中至关重要的组成部分。目前世界具有海水膜核心技术的厂家有陶氏、海德能、东丽等厂家, 平海电厂采用了2×455海德能和1×455陶氏海水膜组成7膜一管制的3×232m3/h的一级反渗透, PEI的能量回收装置。
海水淡化系统作为今后的淡水资源生力军, 在脱硼这一块是值得我们去关注的。我们从海水淡化系统开始运行, 并进行了硼这样关键指标的监测工作, 目前已有一些数据积累, 一级反渗透产水硼含量基本维持在0.4~0.8mg/L。
5 二级反渗透 (RO)
二级反渗透系统作为除盐、生活、消防等系统的供应水源, 在多个系统的衔接上起到了承前启后的重要作用, 既进一步净化了水质, 又有序的给各系统分配了水的份额。平海电厂采用了1×96海德能和1×96陶氏淡水膜组成6膜一管制的2×100m3/h二级反渗透。
6 防腐
海水淡化系统设备、管道、阀门都是与海水直接接触的, 其防腐工艺是整个系统稳定运行的关键所在, 现有的海水淡化系统一般采用管道衬塑、水箱衬胶以及重要原件用双相钢材质, 平海电厂同样采用了这种成熟的设计, 确保了海水淡化系统的运行。
7 总结
1) 在安装、调试、运行过程中, 遇到一些问题, 诸如高压泵抱死、水箱防腐等是今后海水淡化工程建设中需要特别注意的地方。
2) 平海电厂海水淡化系统经过1年多的运行, 设备运行基本稳定。
3) 至今为止平海电厂海水淡化系统一级淡水的运行成本约为6.56元/吨, 较自来水成本略微偏高, 但随着淡水资源日益紧张, 海水淡化技术的逐步完善, 海水淡化的成本将会远远低于自来水的造价。
4) 反渗透的脱硼效果的高低对海水资源利用有着深远的意义, 能在将硼的脱除率上取得突破性的进展, 将会预示着全球性的海水淡化时代的到来。
参考文献
[1]王生辉, 潘献辉等.海水淡化的取水工程及设计要点.
[2]孙育文, 周军海等.水淡化预处理系统选择.