海水淡化的发展及应用.doc

PAGE 1 中国海水淡化的发展及应用 目前，海水淡化解决了全球2 亿多人的饮水问题，海水淡化水已成为海湾国家的重要水源之一。我国人均淡水资源占有量约2100 立方米，仅为世界平均水平的28%，目前全国城市中有约2/3 缺水，约1/4 严重缺水，水资源短缺已成为制约经济社会持续发展的重要因素之一[1]。随着工业化进程的不断加快，水资源短缺形势将更加严峻。发展海水淡化产业具有重要的战略意义和现实意义。 常用的局部地区缺水解决方案有远程调水、地下取水、建造水库等, 但是长期使用造成了水源枯竭、浪费土地、地面下沉和破坏生态等诸多弊端, 且均属于淡水存量调整, 不能从根本上解决淡水危机。另外雨水的收集利用、废水回用和加强水资源的立法管理等也可以缓解部分地区的淡水短缺。但是, 海水淡化作为一种开辟新水源的相对成熟的技术, 已成为世界上公认的解决缺水的最佳方案。 1、中国海水淡化发展概况 我国海水淡化技术的研究始于1958年, 经过多年科技攻关发展, 技术取得重大突破, 获得一批重要成果, 形成一批专业队伍, 培养一批专门人才, 具备了海水淡化大发展的基本条件。2004年建成投产的具有自主知识产权的3000吨/日低温多效海水淡化示范工程和2003年建成投产的5000吨/ 日反渗透海水淡化示范工程, 其吨水成本均低于5 元, 其中蒸馏法海水淡化装备的造价低干国外同类设备30%一50% [2]。这些示范工程充分显示, 我国的海水淡化技术已与国际接轨, 蒸馏法和反渗透法两大主流海水淡化技术已达到国际先进水平, 成为世界上少数几个掌握海水淡化技术的国家之一。到目前为止, 全国建成运行的海水淡化水总产量约为5 万立方米/ 日(苦咸水淡化水产量为2.8 万立方米/ 日)。近几年, 国家对海水淡化事业高度重视。几个万吨级、十万吨级的海水淡化工程正在建设中。预计在未来的5一10 年时间里, 我国海水淡化的总规模将达到100万吨/ 天, 这种发展速度在国际上是前所未有的。 2 几种常用海水淡化技术 2.1海水反渗透( SWRO) 用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开, 淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧, 这种现象称为渗透。当渗透到盐水一侧的液面达到某一高度时, 渗透的自然趋势被这一压力所抵消从而达到平衡。这一平衡压力即为该体系的渗透压, 如在盐水一侧加一个大于渗透压的压力,盐水中的水会透过半透膜到淡水处。这种与自然渗透相反的水迁移过程称为反渗透。 进料海水经预处理, 去除悬浮固体及其他有害物, 然后经高压泵增压后, 进入膜脱盐设备, 产出的中间淡水产品进入后处理设施(按淡水不同用途选择, 如作饮用水, 需pH 调节和加氯杀菌设备) , 精制成产品淡水, 浓盐水自膜脱盐设备排出。高压泵可选用往复泵、离心泵、单螺杆泵和高速泵等类型。反渗透的能耗主要消耗在提供反渗透过程所需的压力上。为了降低淡化水的操作费用, 通常在浓盐水排放管线上安装能量回收装置。目前常用的能量回收装置主要有透平式和正位移式。反渗透膜组件有多种结构形式, 最常用的是中空纤维和螺旋卷式。目前反渗透膜组件的使用寿命为3~ 5年。 反渗透为无相变过程, 能耗低, 每t淡水耗电为3. 0~ 5. 5 kWh; 工程投资及造水成本较低; 装置紧凑, 占地较少; 操作简单, 维修方便。反渗透的预处理要求严格, 反渗透膜需要定期更换,海水温度低的情况下需加热处理。适合大、中、小型海水及苦咸水淡化系统[3]。 2.2电渗析( ED) 电渗析是在外加直流电场的作用下, 利用具有选择透过性的离子交换膜的反离子迁移原理,使水中的离子定向迁移, 并有选择性地通过带有不同电荷的离子交换膜, 从而达到溶质和溶剂分离的过程。电渗析过程无相变发生, 在一定含盐量条件下, 能耗较低, 药剂耗量少, 环境污染小, 系统结构简单, 原水回收率较高, 一般能达到65%~80%, 预处理简便。但是, ED需要在海水淡化室中加入化学药剂脱除有机物、胶体、细菌和悬浮物等, 不适用于制备饮用水。日本虽已废除盐田制盐, 采用电渗析浓缩海水制盐, 但是其能耗较高, 为150 kW·h/t( 以单位盐量计) 。在许多国家缺乏市场竞争力, 若考虑同RO法结合, 则可达到低能耗、低污染的效果。 2.3多级闪蒸(MSF) 将海水加热到一定温度后, 引入到一个压力低于海水所对应饱和蒸汽压的容器内, 部分海水迅速汽化, 冷凝后便可得到淡水; 另一部分海水温度降低, 流入另一个压力较低的闪蒸室, 又进行重复蒸发和降温的过程。将多个闪蒸室串联起来, 室内压力会逐级降低, 海水逐级降温, 因而可连续产出淡化水。 将经过澄清和加氯消毒处理的海水送入排热段作为冷却水, 流出排热段的大部分冷却水又排回海中, 小部分作为进料海水(补给海水)