海水淡化技术及其应用 (2)..
青岛农业大学
本科生课程论文
论文题目海水淡化技术及其应用学生专业班级环境工程200802
学生姓名(学号) 李小琳（20081854）指导教师崔春月
完成时间2011年12月10日
2011 年12 月10 日
课程论文任务书
学生姓名李小琳指导教师崔春月
论文题目海水淡化技术及其应用
论文内容(需明确列出研究的问题):海水淡化技术已逐步形成了一门综合性的技术学科和水处理技术产业，成为材料科学、环境科学研究热点。这些新型海水淡化技术的低能耗、高产量、无污染和可开发的特点，在海水净化利用方面表现出重要的应用前景。本文综合当前新技术的发展，同时，针对目前或内外研究现状，本文还对海水淡化技术的发展进行了展望。本论文主要研究以下几方面的内容:
1、海水淡化的技术方法；
2、海水淡化技术的应用；
3、海水淡化技术的应用前景与展望。
资料、数据、技术水平等方面的要求:
通过各种书籍、学术期刊以及数据库等各种渠道广泛搜集资料，充分利用现有文献来借鉴他人的学术成果，同时根据自己的研究分析调查，对论文进行综述。
参考文献不少于10篇，要根据所参考文献整理出其主要处理现状，以及发展趋势，并将各种方法成果进行综合比较，做到资料翔实，数据准确，引用规范，论证充分。
发出任务书日期完成论文日期
教研室意见(签字)
院长意见(签字)
注:此表装订在课程论文之前。
海水淡化技术及其应用
环境工程专业李小琳
指导教师崔春月
摘要：海水淡化技术已逐步形成了一门综合性的技术学科和水处理技术产业，可以充分利用海水能源与资源，降低产业资本，成为材料科学、环境科学研究热点。其中的技术方法有蒸馏法、反渗透法、冷冻法、电渗析法等新型技术。这些新型海水淡化技术的低能耗、高产量、无污染和可开发的特点，在海水净化利用方面表现出重要的应用前景。本文综合当前新技术的发展，综述了海水淡化技术的原理并重点总结了其在水环境方面的应用。同时，针对目前或内外研究现状，本文还对海水淡化技术的发展进行了展望。
关键词:海水淡化蒸馏反渗透冷冻电渗析
引言
海水淡化是人类追求了几百年的梦想。早在400多年前，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,在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。
现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模。
现代意义上的海水淡化则是在第二次世界大战以后才发展起来的。战后由于国际资本大力开发中东地区石油，使这一地区经济迅速发展，人口快速增加，这个原本干旱的地区对淡水资源的需求与日俱增。而中东地区独特的地理位置和气候条件，加之其丰富的能源资源，又使得海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的现实选择，并对海水淡化装置提出了大型化的要求。
在这样的背景下，20世纪60年代初，多级闪蒸海水淡化技术[1]应运而生，现代海水淡化产业也由此步入了快速发展的时代。
海水淡化技术[2]的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。
由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。最新资料表明，到2003年止，世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂，其生产能力达到日产淡水3600万吨。目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区，淡化水大约养活世界5%的人口。海水淡化，事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题，普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。
1海水淡化的技术方法
1.1蒸馏法[3]
1.1.1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。
1.1.2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，进人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。
1.1.3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。
1.2反渗透法
反渗透法[4]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。
1.2.1
反渗透法海水淡化与蒸馏法对比，膜法海水淡化只能利用电能，蒸馏法海水淡化利用热能和电能。所以反渗透淡化适合有电源的场合，蒸馏法适合有热源或电源的各种场合。但是随着反渗透膜性能的提高和能量回收装置的问世，其吨水耗电量逐渐降低。反渗透海水淡化经一次脱盐，能生产相当于自来水水质的淡化水。虽然蒸馏法海水淡化水质较高，但反渗透技术仍具有较强的自身优势，如应用范围广，规模可大可小，建设周期短，不但可在陆地上建设，还适于在车辆、舰船、海上石油钻台、岛屿、野外等处使用。
新型海水淡化系统的发展趋势是采用膜法集成系统(IMS)，即将膜法预处理和RO组合起来。IMS具有可靠性高、对原水的水质变化相对不敏感、操作费用低且均为商品化组件式装置的特点。新型膜法预处理技术主要包括:连续微滤技术(CMF)、浸没式帘式膜过滤(IMF)、超滤技术(UF)、纳滤技术(NF)以及陶瓷膜过滤(CF)等。
1.2.1 CMF
CM F是以中空纤维微滤膜为中心处理单元，配以特殊设计的管路阀门、自清洗单元、加药单元和自控单元等，形成一闭路连续操作系统。处理液在一定压力下通过微滤膜过滤，达到物理分离的目标。使用CMF可使胶体颗粒和细菌数量减少到个数量级，可提高净化水的水质，并可在很低的横流速度下运行。
1.2.2 IMF
IMF的技术核心是高抗污染的PVDF微滤膜，其特点是耐污染、易清洗、化学性能稳定、膜的透水量大、产水水质稳定、能耗及运行费用低，膜平均微孔孔径在0.2um，能有效去除海水中的藻类、细菌及其他杂质，已经越来越多地用于反渗透的前处理。
1.2.3 UF
UF是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差为驱动力的膜分离技术。它的筛分孔径小，主要用于截留粒径在1一20nm的小分子可溶性溶质、大分子和胶体物质等。有中空、卷式、平板、管式等几种组件类型，其中中空纤维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。王兴哉等采用微絮翻夕超滤组合工艺处理低浊度海水，实验用中空纤维超滤膜的材质为聚丙烯睛(PAN)，截留分子质量5000u，孔径0.01um，过滤面积0.437m3时，过滤方式为终端过滤。实验结果表明该工艺对浊度、COD的去除率分别为99.99%和57%，而且微絮凝工艺减缓了海水对膜的污染。
1.2.4 CF
UF是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差为驱动力的膜分离技术。它的筛分孔径小，主要用于截留粒径在1一20nm的小分子可溶性溶质、大分子和胶体物质等。有中空、卷式、平板、管式等几种组件类型，其中中空纤维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。王兴哉等采用微絮翻夕超滤组合工艺处理低浊度海水，实验用中空纤维超滤膜的材质为聚丙烯睛(PAN)，截留分子质量
5000u，孔径0.01um，过滤面积0.437m3时，过滤方式为终端过滤。实验结果表明该工艺对浊度、COD的去除率分别为99.99%和57%，而且微絮凝工艺减缓了海水对膜的污染。
1.2.4 CF
无机陶瓷膜作为一种新型的膜材料，与传统的高聚物膜相比，具有耐高温，化学稳定，耐酸碱腐蚀，机械强度高，结构稳定和易再生等优点，被广泛应用于食品和生物制品的过滤、提纯及电解液的过滤、气体除尘等各个领域。目前陶瓷膜在水处理领域的应用主要包括冲水处理和污废水处理两个方面。净水处理主要是饮用水和淡化水的制备。污废水处理主要包括各种化工行业废水处理、含油废水处理及生活污水处理和回用等。
1.3冷冻法
冷冻海水[5]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。
海水在结冰时盐分被排除在冰晶以外将冰晶洗涤分离融化后即可得到淡水，利用这一原理进行海水淡化的方法即为冷冻法。冷冻法工艺主要包括冰晶的形成、洗涤、分离、融化等。其
中按冰晶形成的途径不同可分为天然冷冻法和人工冷冻法人工冷冻法又可分为直接冷冻法和间接冷冻法。但是间接冷冻法传热效率不高，而且需要很大的传热面积从而限制了它的使用。
1.3.1天然冷冻法
在较高纬度地区，可以利用冬天温度低这一自然环境条件使海水自然冷冻结冰，取冰融化而得到淡水。
1.3.2人工冷冻法
人工冷冻法可分为间接冷冻法（利用低温冷冻剂与海水进行间接热交换使海水冷冻结冰）和直接冷冻法（冷冻剂或冷媒与海水直接接触而使海水结冰）。
根据冷冻剂的不同，直接冷冻法又可分为冷媒直接接触冷冻法和真空蒸发式直接冷冻法。
1.3.
2.1冷媒直接接触冷冻法
该方法以不溶于水、沸点接近于海水冰点的正丁烷为冷冻剂，与预冷后的海水混合进入冷冻室中。在压力稍低于大气压的情况下，正丁烷气化吸热，使冷冻室内温度维持在-3 ℃左右，海水冷冻结冰，正丁烷蒸气经压缩机压缩至lOl3Z5Pa 以上，进入融化器与冰直接接触，正丁烷蒸气液化，冰融化，形成了水正丁烷不互溶体系，由于密度不同而使之分离，水作为产品放出正丁烷则在过程中循环使用。
1.3.
2.2真空蒸发式直接冷冻法
真空蒸发式直接冷冻法是利用水的三相点原理的一种方法。因为在水的三相点附近，气、液、固三相共存，若将海水控制在三相点附近则海水的蒸发与结冰同时进行，再将冰与蒸气分别融化和冷凝得到淡水。
真空蒸发式直接冷冻法的关键技术在于如何移走产生的蒸气，按照蒸汽移去的方式可分为真空冷冻蒸气压缩法和真空冷冻蒸气吸收法。
1.3.
2.2.1真空冷冻蒸气压缩法
海水预冷至摄氏零度左右后，喷入真空冷冻室中，部分水汽化吸热，使剩余海水冷冻而析出冰晶（水本身是冷冻剂）形成的冰晶盐水淤浆经分离洗涤后，除去冰晶表面附着及内部包藏的盐分，然后融化而得淡水。产生的蒸气经压缩后进入融化器冷凝。但由于水汽化成水蒸气后，体积增大很多倍，若将这些气体及时抽走，对压缩机的功率和材质要求很高。冰融化和蒸气冷凝所得的淡水，一部分用作洗涤水，其余为产品放出。
1.3.
2.2.2真空冷冻蒸气吸收法
以吸收剂（如漠化狸）吸收冷冻室产生的水蒸气，从而使海水不断汽化与冷冻结冰。稀释后的吸收剂经浓缩再生后循环使用，故需要有吸收剂回收装置。该工艺除了以吸收系统代替压缩机外，其他与真空冷冻蒸汽压缩法相同。
1.4电渗析法[6]
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。
1.5其他方法
随着科技的发展，特别是人们对海水资源的认识加深，越来越多的海水淡化技术正在发展起来。如纳滤、超滤膜的应用，不同能源在蒸馏法技术中的应用等等。
2海水淡化技术中的应用
2.1蒸馏法
2.1.1低温多效蒸馏法
天津北疆发电厂[7]规划装机容量为4×l 000MW，一期工程建设2台超越临界燃煤枫组，规划容量为配套建设日产20万t淡水的海水淡化工程。
一期海水淡化装置制水量为日产lO万t淡水。
天津北疆发电厂位于天律市汉沽区南部渤海海区域，是集发电、海水淡化、浓海水制盐一体化运营模式建设的高效大型系统工程，是典型的循环经济模式项强。该项目包括发电、海水淡化和浓海水制盐等多个分项目。海水淡化站作为北疆发电厂工艺系统中的关键环节，起到承上启下的作用。利用电厂所发的电力、产生的大量低压蒸汽以及海东取排水设施生产淡水，少部分作为电厂锅炉补给水、工业用水及生活饮用水，其余向城市供应淡水，海水淡化后，排出的浓盐水送到盐场制盐。
为了提高全厂的综合热效率，降低制淡水成本以提高市场竞争力，天津北疆发电厂的海水淡化装置用汽设计采用了压力尽量低的弦汽，同时，减少用汽量。采用发电与制水错峰运行方式，尽量在发电低谷时制水，因此，选择了较离的造水院。
基于渤海湾的生态环保要求，其发电和海水淡化系统没有设置对海排水口，因此，没有废水排放，海水淡化装置的浓盐水排至盐场用于制取食用盐和其他工业产品，既达到了生态环保的要求，又提高了电厂运行的经济性。
2.1.2多级闪蒸法
目前，世界上日产淡水lO万吨以上的海水淡化厂，除苏联舍甫琴柯淡化厂[8] (12万吨／日)采用7套竖管多效蒸发外，其余全部采用多级闪蒸。这些淡化厂主要分布在香港、沙特阿拉伯，科威特、阿联酋、卡塔尔和巴林。另外，在意大利的吉抗(西西里岛)、托雷斯港(撒丁岛)，西班牙，以色列，美国的维尔京群岛，得克萨斯城、加利福尼亚，以及在阿拉伯地区等还建有若干日产万吨级或5万吨级妁海水淡化厂。这些淡化厂都主要采用多级闪蒸。
多级闪蒸的主要优点是结垢倾向小。这是因为所有的其他蒸馏技术，加热面和蒸发面同在转热面的两侧，而多级闪蒸法则使海水的加热与蒸发在不同位置实现，从而使传热面上的结垢倾向受到抑制，而且运行安全，设备整体性强，易于大型化，寿命可达20~25年(如最早的大型多级闪蒸装置建于1 960年科威特Suwaikh，2×4 550吨／日，已运行25年，仍在正常使用)。
但是近十年来，多效蒸发的结垢问题已得到良好解决，再加上强化了传热，故多效降膜蒸发也为一些大型蒸馏淡化厂所采用。最突出的是美国辑出色列联台[8]开发的低温多敢横管降膜蒸发装置(LT～MED)，其蒸发温度低于75℃，防垢，防腐和设备整体性能解决得很成功，耗能量与反渗透相当。还有70年代后期已建成的日产4万吨淡水的大型装置(位于以色列Ashdod)。人们认为，LT—MED是当前最有竞争力的蒸馏技术之一。
2.1.3压气蒸馏
VC又称之热泵压气蒸发，节能已选到一个新水平，日产量从几百吨到3 000
吨都有，美国、法国采用较多。这种装置是以电力做主要能源，多半是单效循环，结构简单，节省能源。如日本笸仓(Sasa Kuva) [9]公司生产的一种VC装置，从排出浓缩液中用热泵回收热量返回系统，并且在真空中蒸发，操作温度低，对环境热损失小，比电耗(蒸发1立方米水所消耗的电能)为1l千瓦小时每立方米。美国侏斯蒂(Sa—perstil1) VC能耗也比较低，而且容量最小。
VC系统中蒸发器和压缩机是两个关键部件。蒸发器一般采用横管式和板式两种，它们传热效率比较高，动力消耗少，与压缩机配套十分理想。另一主要组成部分是压缩机，比较先进的VC系统都选用透平压缩机。其特点是噪音小，效率高，易维护。压汽蒸馏技术用途非常广泛。国外巳用于电厂锅炉用水，医用和电子工业用高纯水、无机盐浓缩，放射性废水的浓缩，牛奶和果汁的浓缩，等等，凡是沸点升高不大的或稀的溶液蒸发都能满足要求还
有就是海岛，石油钻井平台和船舶上进行海水淡化的中小型装置，也多采用VC系统。
2.2反渗透法在海水淡化技术中的应用
2.2.1 CMF
在天津市1000t/d反渗透海水淡化示范工程上应用天津膜天膜工程技术有限公司[10]自行研制开发的CMF进行海水淡化预处理。CMF装置采用高抗污染的聚偏氟乙烯(PVD)F中空纤维膜组件，使用特殊的在线气水双洗方法进行在线清洗，保证了膜通量的稳定，膜产水水质浊度≤0.INTU，SDI≤3，产水水质高并且水质稳定，保证了反渗透用水水质。有利于延长反渗透膜的使用寿命。
2.2.2 IMF
IMF技术现已普遍用于膜生物反应器(MBR)中，进行污水的深度处理，并取代二沉池，而作为海水淡化(RO)前处理只有加拿大Zenon公司有过应用报道，所用膜为加强复合带衬型中空纤维膜，而非均质PVDF中空纤维浸没式微滤帘式膜用于海水净化尚未见报道。国内[11]天津工业大学采用非均质PVDF中空纤维浸没式微滤帘式膜在天津市重大攻关项目海水淡化预处理工程进行的前期实验中取
得了较好的效果。
实验中将帘式膜组件浸没于膜过滤槽中，连续曝气，在产水泵负压抽吸作用下，水溶液由纤维外向内透过膜，而颗粒性杂质及微生物被截留于滤池中，从而达到溶液净化的目的。产水泵采取开八停二的运行模式，即产水8min、空曝气2min。实验结果证明，即使在海水水质较差的情况下，帘式膜过滤产水浊度感0.INTU，SDI≤15，总铁去除率>95%，符合反渗透进水水质的要求。
2.2.3 UF
青岛市黄岛电厂[12]3000t/d反渗透海水淡化工程预处理工艺选用的是美国海德能公司HYDRAcaP60超滤膜，膜组件数112支，分成并列4组，每组28支。根据青岛海水水质，初始设计每组工作20min，反洗1min;4组轮流进行，过程由PLC 控制自动进行。该新型的毛细管型UF膜可以处理高度污染的表层海水，其特点是具有频繁、短时、自动清洗毛细管膜的功能，且具有在较低的错流流速下运行的能力。其UF膜为毛细管状(中空纤维)，截留分子质量
为1.5xl05一2.0xl05。可确保RO在高通量和高截留率下操作，水回收率为65%，产水量提高10%。预处理能耗约为0.15一0.3kw·h/m3。淡化水成本约可降低10%。S.C.J.M.VanHoof等对UF预处理系统进行了2500h的测试，结果有98.4%的测试数据的SDI<3，说明该UF预处理的出水水质相当不错。
2.2.4 CF
徐南平[13]等发明的陶瓷超滤膜海水预处理方法，在海水经加压至0.1一
0.8MPa后，进人陶瓷超滤膜过滤单元，海水中的未被过滤的物质在此单元被截留在进料一侧，从超滤单元流出的预处理水，完全满足反渗透系统的要求。且实现了反渗透进水的精密过滤，极大地减轻了反渗透处理负担，提高了出水水质，能取代现有的反渗透海水淡化预处理工艺。
2.3冷冻法
2.3.1天然冷冻法
然海水在结冰时大量的盐分被排除在冰晶之外，但是在海冰形成过程中仍然会包裹一定量的海水，所以渤海海冰盐度在3%～8%，经过简单分离便可以用于工农业生产及生活饮用。因此不少专家提出，开发渤海海冰作为淡水资源可缓解环渤海地区缺水的现况。
3.3.2人工冷冻法
3.3.2.1冷媒直接接触冷冻法
丁烷冷冻法方便、可靠，在目前的大、中型海水淡化工厂中应用较普遍。但由于丁烷循环使用，要求系统必须严格密封，否则会因泄漏而使冷冻剂局部积累带来安全隐患，使投资费用增加。另外，虽然丁烷与水不互溶，若脱除不完全，水就不可避免地含有少量丁烷而受到污染。
2.3.2.2真空蒸发式直接冷冻法
2.3.2.2.1真空冷冻蒸气压缩法
海水预冷至摄氏零度左右后，喷入真空冷冻室中，部分水汽化吸热，使剩余海水冷冻而析出冰晶（水本身是冷冻剂）形成的冰晶盐水淤浆经分离洗涤后，除去冰晶表面附着及内部包藏的盐分，然后融化而得淡水。产生的蒸气经压缩后进入融化器冷凝。但由于水汽化成水蒸气后，体积增大很多倍，若将这些气体及时抽走，对压缩机的功率和材质要求很高。冰融化和蒸气冷凝所得的淡水，一部分用作洗涤水，其余为产品放出。
2.3.2.2.2真空冷冻蒸气吸收法
Colt公司[14]研究开发了真空冷冻喷射吸收工艺，它利用NaOH 溶液来吸收部分水蒸气(约38%)其余部分则被喷射器中喷射出来的蒸气压缩至667Pa以上压缩蒸气再与冰接触冷凝在融化的冰晶表面上.由于在实际的操作中需要将大量的蒸气及时压缩,压缩机的力学性能和效率都很难达到,采用该工艺就解决了这些难题。VFEA可以适用于任何规模的装置,但同时NaOH 溶液的再生无疑又增加了设备和投资费用,而且还有可能引起设备的腐蚀。
2.3.2.3真空冷冻气相冷凝法
华东理工大学的徐立冲、陆柱[15]等在研究真空蒸发式直接冷冻法有关过程中产生的蒸气的移去问题基础上，研究开发了真空冷冻-气相冷凝海水淡化技术。该工艺采用低温金属表面，使三相点蒸气直接冷凝成冰的方法，成功地解决了蒸气的去除问题，并在实验室完成了小型实验装置。
2.3.2.4真空冷冻高压融化冰晶法[16]
该工艺是将冰晶在高压下（约6OMPa）融化，融化时吸收大量的热量使结晶器中的蒸气冷凝为霜，霜再由海水原地融化。为了使冰融化，蒸气凝华与融化能连续进行。该工艺采用了一种旋转式冷冻融化器。由于免除了压缩机、吸收剂和冷冻剂的循环，这种工艺较前几种工艺简化。但是由于该工艺是在高压下进行，对设备的材料要求高，增加了设备的投资费用。
2.3.2.5真空冷冻多相转变法
该方法是Cheng[17]等在总结前人工作的基础上，结合各工艺的特点提出的。在该工艺中首次提出了亚三相点蒸气和超三相点蒸气，并说明了两者之间的区别。该工艺是将海水预冷至其冰点附近进入真空冷冻室，该冷冻室内的压力低于海水的蒸气压，温度为其冰点。这样部分海水汽化吸热，使蒸发与结冰同时进行。在该条件下产生的蒸气为亚三相点蒸气，并形成冰晶浓海水冰浆。同理，在压力高于海水三相点压力下产生的蒸气为超三相点蒸气，将产生的亚三相蒸气凝华并与超三相点蒸气直接接触融化，同时超三相点蒸气冷凝成淡水，然后进行冰晶的洗涤与融化，得到淡水。由于这个工艺是在真空条件下进行的，使操作难度增大。
2.3.2.6交换结晶冷冻脱盐法[18]
海水经换热器预冷后进入结晶器，同时进入结晶器的还有固液态共存的直链烃。随着烃中的固体融化吸热，海水部分被冷却结冰。本方法采用的结晶器分为三个区域，可将冰、盐水和烃进行分离。随后冰盐水形成的冰浆从底部进入洗涤塔，冰融化的一部分水作为洗涤水如果仅仅将冰简单融化，则不能体现该方法的经济性。于是将其余的冰和从结晶器出来的液态烃一起进入一个混合喷嘴中，并从喷嘴进入整个装置的高压区。根据熔点随着外界压力的变化而变化的原理，冰的熔点随着外界压力升高而降低，而烃的熔点随着外界压力的升高而升高。压力提高，则冰与烃的熔点变化线会有一个交点，进一步升高压力，则冰比烃的融
化温度低，因此，冰开始融化时烃将冷冻成固体。由于从高压区排出的冰-水-烃物流具有很高的压力，故交换结晶冷冻脱盐法设计能量回收装置将其转换为进料冰-水-烃物流提高的压力，大幅度地降低系统能量消耗。
2.4电渗析法在海水淡化技术中的应用[19]
电渗析法其本质就是膜技术的充分利用，所以现如今的电渗析法大都与反渗透法相结合，如纳滤膜的使用等等。
NF是近10多年来发展起来的一种新型的电渗析膜分离技术。NF膜由于其特殊的孔径范围和制备时的特殊处理(如复合化、荷电化)，使得NF膜具有较特殊的分离性能—对二价和多价离子及相对分子质量在20一1000之间的有机物有较高的脱除性能，对单价离子和小分子的脱除率则相对较低，因此特别适于海水的软化，即去除海水中易结垢的Ca2+、Mg2+、SO42-等离子。NF技术已经在水处理技术、环境工程等方面显示出很强的优势。NF作为常规海水淡化技术的预处理步骤进行海水的软化，以去除海水中的硬度、浊度和有机物质，即构成纳滤预处理海水淡化集成技术。以NF产水作为RO的进水，则构成了NF一SWRO集成淡化系统。沙特阿拉伯盐水转化公司(SWCC)进行了20m3/d NF海水淡化集成系统试验，淡化实验装置流程:原料海水不用氯化，只需经过轻度絮凝(加人FeCl3使水中含Fe3+0.4mg/L)，即进人双介质过滤器、细砂过滤器、筒式过滤器，水质达到SDI ≤5后进人NF一SWRO。将NF的透过液作为SWRO的进料，一方面可利用NF的低盐度，降低海水的渗透压，从而降低操作压力和泵的能耗及对材质的要求;另一方面可利用NF的低硬度和低浊度，降低结垢和污染的趋势。SWCC进行的NF 一SWRO集成海水淡化实验，采用4x40的NF膜元件。与无NF预处理的SWRO相比，集成过程的SWRO水回收率，在4.OMPa压力下为48%，为相同压力下前者的3倍，在5.6MPa压力下为50%左右，为相同压力下前者的2倍。表明采用纳滤预处理操作压力可有较大幅度的降低，水回收率可有较大幅度的提高。
3海水淡化技术的应用前景与展望
跟踪世界先进海水淡化技术，分析国内海水淡化技术现状，我国海水淡化技术要跟上国外先进国家步伐，要强化关键技术和设备制造的自主研发力度，强化
自主创新，不断提高技术创新能力，整合技术、用户、能源供应商、装备制造商和投资商资源，促进强强联合，提高我国海水淡化技术及装备制造的整体水平。
3.1重点发展低温多效和反渗透海水淡化技术
研究，以及与之配套的关键技术、材料和装备的研发。
在装置研发方面，重点开展与国外同等规模的大型低温多效和反渗透装置的国产化技术，增加设计、制造、调试、运行经验，提高装备的稳定性和监测控制水平，从而整体提升国内海水淡化技术水平。
在配套关键技术、材料和装备研发方面，重点研发和优化与低温多效蒸馏蒸汽喷射装置和布液系统，开发高效、耐蚀、廉价传热材料，研发高性能阻垢药剂，开发装置专用控制软件提升控制技术。重点研发以能量回收和反渗透膜为代表的反渗透淡化关键元件生产制造技术，根据我国沿海水质特点，开发模块化预处理技术。
3.2发展以水电联产、热膜耦合为代表的一体化整合海水淡化技术。
水电联产、热膜耦合[20]海水淡化已成为国际海水淡化趋势，采用水电联产-热膜耦合海水淡化可利用发电机组的低品位蒸汽节约蒸馏法淡化蒸汽费用；对于反渗透淡化，可利用电厂冷却用温排水(或蒸馏淡化系统冷却水)作为原料海水，降低系统能耗，尤其是在北方气温较低的沿海地区节能效果更为明显；同时淡化系统可以和电厂公用取水、排水系统，节省投资和占地；优质淡化水还可降低电厂锅炉补水的水处理费用。
虽然水电联产-热膜耦合海水淡化技术优势明显，但受客观条件限制，我国以前没有对此项技术深入研究，淡化装置的建设往往还是单一淡化技术的应用，即便是电厂建设的海水淡化装置，也是优先考虑发电，没有做到从建设初期就统筹谋划，根据水电需求来合理匹配产水与发电的关系，最大限度地利用能源，合理满足水电需求。因此，根据实际建设过程中能源条件及费用、对水电需求、原海水水质和技术特点等条件，研究选定不同的组合方式，研究
能量的优化利用与回收等问题，为工程建设提供技术支撑。
3.3研发不同类型的小型淡化装置，为海岛、舰船、石油平台配套。
作为一个海洋大国，我国辽阔的海域上散布着众多的海岛和岛群，据初步统计，面积500 m2以上的岛屿就有6 900多个，面积500 m2以下的海岛和岩礁近万个。水资源短缺是海岛开发建设的瓶颈，世界经验表明，海水淡化是解决海岛水资源短缺的根本途径。研究发展不同技术类型的小型海水淡化装置，是加强国防、维护国家权益和加快海岛开发建设及经济发展的重要需求。另外，小型淡化装置还可用于舰船、石油钻井平台等场合，为远海资源开发、深海油气探测、海洋科学考察、海洋维权等提供充足淡水资源。
小型淡化装置的研制，主要包括传统海水淡化海岛环境适应技术、适宜海岛特点的节能淡化技术及相关后处理技术研究，形成不同功能、用途及能源匹配方式的海水淡化装备，形成小型海水淡化系列化产品，满足海岛、舰船及海上石油平台对淡水资源的需求。
3.4研究海水淡化与新型清洁、可再生能源耦合技术及余热利用海水淡化技术。
无论是蒸馏法还是反渗透海水淡化技术，都是以消耗能源作为代价来换取淡水的技术。近年来，以风能、太阳能为代表的可再生能源已经在全球各个国家得到广泛应用，此外以潮汐能、波浪能、温差能等海洋可再生能源的开发利用也被广泛受到重视，各国都在加快其工业化步伐。采用成熟的海水淡化技术与可再生能源相结合，在特定场合，如远离大陆的缺水海岛，靠自身丰富的可再生能源即可解决淡水供应问题，而不必在远途运输淡水或输送能源，减少或取消对外来能源的依靠，同时不产生能源的二次污染，也有利于对海洋环境的保护。
作为一种新技术，核能海水淡化利用核反应堆，在综合性设备中将再生电能和海水淡化所用的热能结合起来。在温室气体排放及能源费用上都比化石燃料能源具有较强竞争力。目前已成为世界争先研究的课题，综合性核能海水淡化装置的可行性已经得到了超过150反应堆年的实验证实。在我国研究利用沿海城市的小型和中型核反应堆的热能进行海水淡化将为未来我国海水淡化技术发展提供很好选择。
3.5研究开发前瞻性海水淡化新技术。
世界各国大量科研工作者一直致力于海水淡化新技术研究，各种淡化新技术、新方法不断见诸报道。据不完全统计，由国际权威专利数据库德温特创新索引(Derwent Innovations Index) [21]检索出2008年以来国外有关海水淡化相关专利
就达到992项。其中包括各种海水淡化新技术、新方法、新装置，其最终目的就是要降低淡化水的总体成本。我国在发展、改进和创新具有自主产权的低温多效、反渗透海水淡化技术的同时，应紧密跟踪国际最新海水淡化技术动态，开展前瞻性科研工作，促进海水淡化技术不断发展。
4结语
对海水淡化技术应用的综述的主要目的是，让国人看到世界各国在此方面的成就与发展，从而取长补短，加进中国海水淡化技术的开发与指导。中国作为一个半临海国家，在太平洋海岸有着丰富的海上资源，海水淡化技术的实现无疑使中国在资源利用上又一次站在世界前列。但就中国现如今的技术应用与成果，我国在这一方面还需学习与加强。渴望中国重视海水利用，跟紧海水淡化市场，这无疑是对中国最有利的场地。
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反渗透技术在海水淡化中应用资料
作者：Mouseby 浅析反渗透在海水淡化中的应用 摘要：海水淡化自古以来就是人们梦寐以求的，现在已经变为现实，尤其是近几年来，反渗透技术由于其投资少、能耗低、成本便宜、建设周期短等优点。已多次在国际海水淡化会化招标中胜出。本文主要介绍反渗透技术的发展，介绍了膜、组器、设备以及应用工艺的创新性开拓，其中包括不对称膜、复合膜。 关键词：海水淡化，渗透，反渗透，膜分离
引言 海水的组成很复杂，已知海水中含有80 多种化学元素，主要以离子形式存在。在海水浓缩、结晶过程中，则以盐的形式析出。其中Cl -，Na +，Mg 2+等11 种含量超过1 ×10 - 6的元素是海水的主要成份，占海水总含盐量的99.58% 。此外，海水中还存在某些同位素，重要的有氢的同位素氘等。海水中也溶解有多种气体，含量最多的为二氧化碳、氮和氧。空气中的稀有气体氩、氦和氖，在海水中也有微量存在。溶解在海水中的二氧化碳，与淡水中的情况不同，淡水中的二氧化碳主要是以游离状态存在，可用煮沸或减压等方法驱除。海水中的二氧化碳除少量是游离状态外，主要是以碳酸根及碳酸氢根形式存在，需加入强酸方可逐出，用一般的方法难以驱逐。海水中还含有各种数量不等的无机和有机悬浮物，因此要从海水中提取淡水并不是一件很容易的事。 世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。反渗透法于20世纪70年代起用于海水净化，经过几十年的发展，随着反渗透膜性能提高、预处理技术进步、能量回收率的提高等，已成为投资最省、成本最低、应用范围广泛的海水淡化技术，也是目前最清洁的方法。 一、反渗透简介 反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。 反渗透时，溶剂的渗透速率即液流能量N为： N＝Kh(Δp－Δπ) 式中Kh为水力渗透系数，它随温度升高稍有增大；Δp为膜两侧的静压差；Δπ为膜两侧溶液的渗透压差。稀溶液的渗透压π为：
海水淡化技术介绍
海水淡化技术及建设投资运行成本介绍 1.海水淡化技术发展现状 海水淡化又被称为海水脱盐，也就是从海水中获取淡水的技术和过程。从海水中取出淡水或者除去海水中的盐分，都可以达到淡化的目的。从这两条路线出发，海水淡化分为两类。采用从海水中分离出淡水的方法又可以细分为蒸馏法、冷冻法、反渗透法、水合物法和溶剂萃取法；而第二类则包括电渗析法和离子交换法。其中目前得到大规模商业应用是反渗透法和蒸馏法。 （1）反渗透海水淡化技术 对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜，一般将只能透过溶剂而不能透过溶液的薄膜称之为理想的半透膜。当半透膜把不同浓度的溶液隔开后，在自然情况下，水流是从低浓度盐水侧往高浓度盐水侧流动；当在高浓度盐水侧加上一个适当的压力后，也会将水从高浓度侧压到低浓度侧，见图1。反渗透海水淡化就是利用该原理，用高压泵将海水增压后，借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子得到淡水。由于反渗透膜的截留粒度小于10×10-10 m，所以反渗透海水淡化同时能滤除各种细菌、病毒，获得高质量的纯水。 图1. 反渗透海水淡化技术原理 一般说来，反渗透海水淡化工艺包括四部分：预处理、反渗透、后处理及清洗系统，图2是一种反渗透海水淡化系统的典型工艺流程。
图2. 反渗透系统典型工艺流程图 预处理系统的目的是为了充分发挥反渗透淡化系统的技术优越性，保障良好的设计性能和长时间的安全运行，特别是为了保证膜的使用寿命（一般情况下，自来水和苦咸水反渗透膜的使用寿命为5年，而海水膜的使用寿命为3年）而设置。由于供给的源水不同，其水质组成与杂质成分千差万别，预处理系统也有很大的区别，在决定预处理系统时需要丰富的基础理论知识和工程实际经验。 反渗透装置的主体由反渗透膜堆和高压泵两部分组成，反渗透组件是整个系统的心脏部分，而高压泵是系统的关键部件。高压泵把进水升压至不同的压力进入膜堆，透过膜的水作为产品水，而未透过膜的作为浓盐水排放。其设计的核心在于根据不同的原水水质安排不同的回收率，以及通过流程及设备的选用使系统尽可能的节能。一般情况下自来水及苦咸水回收率可以做到45%～75%，有些系
及世界海水淡化发展和现状概述
中国及世界海水淡化的发展和现状概述 种种现实已经深刻地表明：水是可以耗尽的，水资源是取之不尽、用之不竭的观点应当改变。保护水资源，并加强水资源的开发，是增创新优势、并实施可持续发展决策的一项具有重大战略意义的举措，而海水淡化是缓解当今水危机，并沿海地区和岛屿水资源开发的必然趋势和最终归宿。 一、淡水资源严重短缺 随着现代化建设的高速发展，人口的急剧膨胀，以及人们物质文化生活水平的极大提高，水的用量与日俱增，但是供水量却有减无增，而且水体污染日趋严重。因此，全球范围及至全国性的供水矛盾日益突出。人类正面临着来自水资源和水质性两大危机越来越严峻的挑战。所以，合理地开发利用和有效地保护水资源已成为全世界共同关注的热点，防止水危机的呼声浪高一浪，正席卷全球。 1.缺水与日俱增 <1）世界范围 从1990年到1995年，水的消耗量增长了6倍，比人口增长速度还快2倍，约有80个国家和地区严重缺水，占地球陆地面积的60%，有15亿人口缺少饮用水，20亿人得不到安全的用水。其中29个国家的4.5亿多人口完全生活在缺水状态中。 因为饮用不符合卫生要求的水源而导致的疾病有50多种，平均每天发生与水相关的疾病65万例，夺去2.5万人的生命。 到2000年，全世界人均占水量减少24%。估计到2025年，全世界将有近1/3的人口<23亿）缺水。按每年取水量4—5%递增为计，到2100年地球上所有河水将被耗尽，到2230年，人类将耗尽地质圈内所有储备的淡水资源。 <2）全国范围 河川地面迳流量平均每年为2.81万亿立方M，居世界第六位。但按人口平均，每人每年仅2400立方M，仅为世界人口平均占有量的四分之一。中国人口占世界22%，而淡水占有量仅为8%，世界排序名列第109位，是世界12个严重贫水国之一。 径流的地区和时空分布很不均衡，包括北京、上海、广州、沈阳、长春、大连等我国40多个城市也被列入世界性严重缺水的黑名单上。据资料表明，因为水资源短缺、生态退化、水污染加剧等原因。 全国近600多座城市中，有400多座城市缺水，严重缺水的城市就有110多个。 我国城市2000年缺水达600多亿立方M，每年因缺水而损失，仅工业产值就达2400亿元。据预测，我国30年后将出现用水高峰，2030年人口总量将达16亿，城市化水平将达到40%，届时用水总量将达7000—8000亿立方M。 广东目前年缺水约42.45亿立方M，近年取水量将达50亿万吨。 2.污染日趋严重 <1）世界范围 全世界每年排放的污水现达4000多亿吨，从而造成5万多亿吨水体被污染，致使地球每年有700多万人因不洁净饮水引起疾病而死亡。估计到2005年前，因水的原因而成为“环境难民”者将多达1亿人。 到2005年全世界污水总排放量将达6900亿立方M，仅仅为了稀释这些污染物，就要耗尽全球河流水量。 <2）中国范围 我国沿海地区企业每年排入近岸海域工业废水39.8亿吨，年工业废水和生活污水排放量已达到620亿吨之多，相当于每人平均排放量近49吨。 致使全国138个城市河段中的133个河段已受到不同程度的污染，78%的河段不适宜作饮
海水淡化技术及发展状况简析
一、海水淡化简介 1、海水淡化的定义 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。从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。 2、海水淡化的主要用途 海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。 3、海水淡化综合简介 海水淡化是人类追求了几百年的梦想。早在400多年前，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,在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。 现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。 淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模，目前淡化水已经完全可用于农田灌溉。 4、海水淡化历史 地球表面2/3的面积被水覆盖，但水储量的97％为海水和苦咸水，这些水是很丰富的。但是，要利用海水必须经过淡化。目前，全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸
水淡化技术取得淡水。 第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国，现在仍在德克萨斯州的弗里波特（Freeport）运转着。佛罗里达州的基韦斯特（Key West）市的海水淡化工厂是世界上最大的一个，它供应着城市用水。 表面看海水淡化很简单，只要将咸水中的盐与淡水分开即可。最简单的方法，一个是蒸馏法，将水蒸发而盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的，只不过人类要攫取的是淡水。另一个海水淡化的方法是冷冻法，冷冻海水，使之结冰，在液态淡水变成固态的冰的同时，盐被分离了出去。两种方法都有难以克服的弊病。 1953年，一种新的海水淡化方式问世了，这就是反渗透法。这种方法利用半透膜来达到将淡水与盐分离的目的。在通常情况下，半透膜允许溶液中的溶剂通过，而不允许溶质透过。 由于海水含盐高，如果用半透膜将海水与淡水隔开，淡水会通过半透膜扩散到海水的一侧，从而使海水一侧的液面升高，直到一定的高度产生压力，使淡水不再扩散过来。这个过程是渗透。 在新兴的反渗透法研究方兴未艾的时候，古老的蒸馏法也改弦易辙，重新焕发了青春。常识告诉我们，水在常温常压下要加热到100℃才沸腾，产生大量的水蒸气。传统的蒸馏法只考虑了通过升高温度获得水蒸气的方式，耗能甚巨。而新的方法是将气压降下来，把经过适当加温的海水，送入人造的真空蒸馏室中，海水中的淡水会在瞬间急速蒸发，全部变成水蒸气。许多这样的真空蒸馏室连接起来，就组成了大型的海水淡化工厂。如果海水淡化工厂与热电厂建在一起，利用热电厂的余热给海水加温，成本就更低了。 现在世界上的大型海水淡化工厂，大多采用新的蒸馏法。在西亚盛产石油的国度，往往土地“富得流油”，却打不出一口淡水井。水比油贵的现实，使海水淡化工厂如雨后春笋般出现在西亚的海岸线上。1983年，西亚第一大国沙特阿拉伯在吉达港修建了日产淡水30万吨
海水淡化技术发展前景展望
海水淡化技术发展前景展望 孔令斌 ( 泸州天叙天成新能源有限公司646600 ) 摘要本文按技术特征将海水淡化技术分为热法、膜法、电场法、溶剂法四种类型。电场法、溶剂法海水淡化技术还处于实验阶段。热法、膜法海水淡化技术已经实现商业化，处于推广难阶段。难点在于制水成本高。膜法海水淡化技术大幅度降低制水成本很难。现有热法海水淡化技术热量利用效率不高，有大量热量随着浓海水排放而散失。新型热法海水淡化技术和新型太阳能海水淡化技术，将海水分离成淡水和固态盐，没有浓海水排放，热量利用效率达到理论极限，制水成本成倍下降。将成为海水淡化的主流技术，完全能够消除全球水危机。 关键词：海水淡化膜法热法太阳能 1．引言 水危机越来越严重地制约人类社会发展，海水淡化技术是化解水危机的必然选择。太阳能海水淡化是海水淡化技术的起源，在人类还没有出现以前就在地球上进行着。地球就是一个天然的太阳能海水淡化装置。海水吸收太阳能从海面蒸发形成水蒸汽进入大气层，水蒸汽上升到高空冷凝成雨雪落回海面或落到地面。正是落到地面的雨雪实现了自然界的太阳能海水淡化。这些雨雪滋润大地，孕育生命，使地球生机勃勃。人类的生存繁衍也离不开自然界的太阳能海水淡化。随着人口增多和人类活动范围扩大，淡水资源越趋紧缺。模仿自然界的太阳能海水淡化获取淡水成为人类梦想。但是，好梦难圆。人类没有发现经济适用的太阳能海水淡化技术，试图通过其他技术途径制取廉价的淡水。多种海水淡化技术因此相继出现。人类发明了热法、膜法、离子交换法、电渗析法、水合物法、溶剂萃取法等海水淡化技术［1］。目前，实现商业化的却只有热法海水淡化技术和膜法海水淡化技术。太阳能海水淡化技术仍处于研究发展和小型试验阶段［1］。 海水淡化技术不能满足社会发展需求的现实引发社会各界对海水淡化技术的高度关注。早在十六世纪，英国女王就颁布过一道命令：对发明廉价海水淡化法的人，给予一万英镑的奖金。至今没有人获得这笔奖金。英国政府宣布女王当年的悬赏仍然有效。2014年，英国“经度奖”也将开发低成本可持续性海水淡化技术列为六个候选的科学难题之一［2］。 现有热法海水淡化技术和膜法海水淡化技术虽然实现了商业化，但是复杂的装置和大量浓海水排放，使其不能满足低成本可持续性的要求。尤其是热法海水淡化排出热浓海水，带走大量热量，造成环境热污染。2014年，中国人发明的新型热法海水淡化技术将海水分离成淡水和固态盐，热量利用效率大幅提高，环境热污染完全消除［3］。在此基础上，建立了适用于所有热法海水淡化装置的性能评价体系，水热比作为评价指标［4］。新型热法海水淡化技术能广泛利用现有热法海水淡化技术不能利用的工业废水废气余热实现海水固液分离［5］。能实现海水资源综合利用，淡水成本相应降低。 能源紧缺、环保压力等因素迫使人类再次重视太阳能海水淡化技术。现有热法海水淡化技术顺理成章地用于太阳能海水淡化技术开发。正因为如此，束缚了开发太阳能海水淡化技术的思维，找不到新技术路线。如中国海南省建成的太阳能海水淡化示范项目，采用太阳能加热制取蒸汽，通过多效蒸馏法制取淡水的技
热法海水淡化技术介绍
热法海水淡化介绍 1鼎联的海水淡化技术 目前商业应用主流的海水淡化技术分为膜法和热法两大类。膜法主要指的是反渗透海水淡化技术；热法海水淡化技术包括：多级闪蒸（MSF）、普通多效蒸发（MED）、热力压缩耦合多效蒸发技术（MED—TC）和机械蒸汽压缩蒸发技术（MVC）等几种。 （1）多级闪蒸（MSF） 多级闪蒸是使海水依次通过多个温度、压力逐级减低的闪蒸室进行蒸发冷凝的海水淡化方法。MSF需要串联较多的级数才能实现较高的造水比，且大多数级需要在真空条件下运行。目前MSF主要适用于大规模的海水淡化项目，可以充分体现规模效益，减少投资和运行费用。 墨西哥炼油厂MFS海水淡化项目 （2）普通多效蒸发（MED） 普通多效蒸发是将前一效产生的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽使用，最后一效的二次蒸汽经过末端冷凝器冷凝后排出。这样做的目的是利用二次蒸汽的气化潜热作为蒸发海水需要的热源，大大降低蒸发过程中的热能消耗。同多级闪蒸相比，普通多效蒸发更为节能。
泰国炼油厂MED海水淡化项目 （3）热力压缩耦合的多效蒸发技术（TC-MED） 为了充分利用末效二次蒸汽的气化潜热，降低蒸发的能耗，在普通多效蒸发的基础上增加蒸汽喷射压缩器，就组成了热力压缩耦合的多效蒸发技术，其工作原理是：采用少量高温高压的热力蒸汽（≥0.5MPa）喷入蒸汽喷射压缩器，将末效蒸发器的部分二次蒸汽吸入，两种蒸汽混合后产生能够用于蒸发器加热的蒸汽，再次送回至第一效蒸发器使用。末效蒸发器剩余部分的二次蒸汽经过末端冷凝器冷凝后排出。由于回收利用了部分末效蒸发器的二次蒸汽，因此TVC-MED系统的造水比明显高于普通MED系统。另外由于末效蒸发器需要被冷凝器冷凝的二次蒸汽明显减少，因此TVC-MED对冷却水的消耗量也明显小于普通MED。 台湾妈祖电厂MED-TC海水淡化项目 （4）机械蒸汽压缩蒸发技术（MVC） 机械蒸汽压缩蒸发技术是采用机械蒸汽压缩机对二次蒸汽进行压缩，使蒸汽的压力和温度得到提升，作为加热蒸汽再次送入蒸发器；加热蒸汽在蒸发器内通过换热将热量传给海水，而自身被冷却形成冷凝水。与TC-MED只利用部分二次蒸汽的潜热不同，MVC能够充分利用全部二次蒸汽的潜热，可以最大限度的减少蒸发过程的能耗，同时也不需要消耗冷却水。MVC正常运行过程中只需要消耗电，而不需要消耗蒸汽；只有在启动的时候消耗少量的蒸汽。MVC处理每吨水的电耗大约只消耗15~20KWh，等效的造水比大约在10~20，
海水淡化工艺设计的方案
1 前言 1.1 概况 我国淡水资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。淡水资源短缺乃至水危机是我国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。电厂在生产电能的同时，可利用其廉价的热和电，进行海水淡化，不仅可满足其工业用水的需要，而且还可为周边地区提供淡水水源。在推动和利用海水淡化技术方面，电厂有着其得天独厚的有利条件。因此滨海电厂配套建设海水淡化装置已成发展趋势。 1.2 水源及水质特点 某电厂取水具有海域辽阔、水量充沛、海水较清、悬浮物及有害微生物少等特点，可大大节省海水取水成本及原料海水预处理成本。 海水水质分析报告如下： 分析报告
1.3 海水淡化规模
根据建厂地区的缺水状况，电厂可针对性地提出水电联产的方案，目前可解决电厂的淡水用水，以后可根据需要适时配套建设大规模的海水淡化厂，为地方经济发展提供淡水资源保障。本项目结合2×1000MW发电机组的建设规模，暂按配套建设2×104m3/d规模的海水淡化装置设计；并对总规模为40×104m3/d海水淡化厂作出展望。 本专题报告按本期工程厂内自用的2×104m3/d规模和规划容量的40×104m3/d的海水淡化站分别进行比较论述。 2 海水淡化技术概述 海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有蒸馏法（俗称热法）和反渗透法（俗称膜法）。蒸馏法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸馏(LT－MED)技术。 2.1 蒸馏法淡化技术 2.1.1 多级闪蒸(MSF) MSF是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸(MSF)海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。 MSF的典型流程示意图见图2-1。 图2-1 盐水再循环式多级闪蒸（MSF）原理流程 多级闪蒸过程原理如下；将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该
海水淡化技术及其现状
海水资源利用 ——海水淡化技术及其现状 摘要：阐述全球淡水资源缺乏的现状，引出海水淡水技术是解决淡水缺乏的有效途径。详细介绍主要的海水淡化方法，包括多级闪蒸、反渗透、太阳能、电渗析等。分析我国淡水资源形势和海水淡化技术的发展状况，以及海水淡化的未来前景。 关键词：海水淡化，多级闪蒸法，反渗透法，太阳能法，电渗析法 1．前言 地球总储水量约为13.86亿立方米，人类主要利用的淡水却只占其中的2.53%，除少部分分布在湖泊、河流、土壤和地表以下浅层地下水中，大部分则以冰川、永久积雪和多年冻土的形式储存。淡水资源本是如此之少，又由于时空分布不均和污染，导致淡水资源更是匮乏，有人预言21世纪的战争必将由水引发。而海洋占据了地球表面积的70.8%，约占全球总水量的96.5%，从海洋中获得淡水是人类解决淡水缺乏的有效途径。 2. 海水淡化技术 海水淡化技术就是利用海水脱盐生产淡水。海水淡化根据不同的原理可以分为相变法、膜分离法、化学平衡法。相变法有蒸发法、蒸馏法和冷冻法，化学平衡法有离子交换法、水合物法和溶剂萃取法，二者都是从海水中分离出淡水；膜分离法有电渗析法和反渗透法，是从海水中分离出盐。自1954年第一个海水淡化厂在美国的德克萨斯建立，世界其他国家相继兴建了很多更大规模的海水淡化厂，尤其是中东地区。 2.1 多级闪蒸法 多级闪蒸海水淡化技术是由英国教授R.S.Silver在1957年发明的，这是蒸馏海水淡化技术历史上的里程碑。多级闪蒸彻底改革了传统的蒸馏脱盐模式，并且提供了一个实用经济又故障较少的饮用给水方法，它结构简单、操作方便、结垢危害小，不需要高压蒸汽为热源。另外，从海水综合利用出发，若将“滨海核电厂——多级闪急蒸馏海水淡化厂——浓海水的无机盐化工厂”综合生产建厂，将是一种现实可行的较为经济的生产系统方案。多级闪蒸海水淡化，是在一定压力下，把经过预热的海水加热至某一温度，引入闪蒸室，此室压强下降，可使海水急速汽化，即闪急蒸馏。产生的蒸汽在热交换管外冷凝成淡水，而留下的海水温度降到相应的饱和温度。温度降低所产出的湿热，供给为闪蒸所需的汽化潜热。依次将浓海水引入后续各闪蒸室逐级降压，使其再闪急蒸发，冷凝得到淡水。闪蒸室的个数称为级数，一般装置要几十级。其级数的多少，主要取决于总的闪蒸温度范围和温度损失。闪蒸温
离子交换技术与海水淡化
目录 摘要 (2) Abstract (2) 关键词 (2) 一、海水淡化的背景 (2) 九海水淡化的原因 (2) 2.............................................................................................................................. 海水的成分 (3) 二、海水淡化的技术： (3) 1?海水的预处理 (3) 2.反渗透 (4) 3.电渗析 (4) 4.蒸馆法 (4) 5.海水淡化的建设周期 (4) 三、离子交换海水的淡化技术： (5) [.淡化原理 (5) 2.离子交换剂直接淡化海水 (5) 3.离子交换剂用于淡化海水的预处理 (5) 3.离子交换剂用于淡化海水的后处理 (6) 4.离子交换技术淡化海水的特点 (6) 5.离子交换技术淡化海水的发展前景 (6) 四、结语 (7) 五、参考文献： (7)
摘要 随着我国经济的快速发展，用水量急剧增加，沿海地区由于经济发达人口众多，对水资源的需求量更大，水资源严重匮乏，海水淡化将成为沿海城市解决水危机的重要途径。离子交换法淡化海水具有处理彻底、成本低、可再生等优势, 已在海水淡化预处理、后处理、浓海水提取化学元素等方面得到广泛的应用，具有广阔的前景。 Abstract With the rapid development of economy in our country, water consumption has increased chamatically, due to the economic developed coastal areas with a large population, the greater demand for water resources, water resources are scarce, desalination will become the important way to solve the problem of water crisis in coastal cities.Method of ion exchange desalinatioii has complete processing, low cost and renewable advantages, has been in seawater desalination pretreatment, aft erti eatm ent, strong water extraction widely used in the chemical elements and so OIL has a broad prospect? 关键词 海水淡化；离子交换技术应用；离子交换技术海水淡化前景 一、海水淡化的背景 1?海水淡化的原因 水资源是基础性然资源和战略性经济资源，是经济社会发展的命脉，淡水资源短缺己成为制约我国经济和社会可持续发展的重要因素Z—。海水利用己成为世界许多临海国家新水源开发的战略决策,也是缓解我国水资源短缺、促进经济可持续发展的重要途径。 为解决淡水资源的供需矛盾，人们的目光早已转向相当于全球淡水37.6倍储量的海水。于是，海水和微咸水淡化被视为开发新水源、解决淡水资源危机的基本途径。rti 于物理方法耗能多、造价高，只适合于经济发达国家，适用性有限。为此，有人研究开发了用离子交换法进行海水淡化的新技术，并取得了成功。表1为淡化综合水价与沿海自來水价的比较： 表1: 从上表可以看出，到了2010年，海水淡化的水价，比居民自来水价比居民自来水价
海水淡化技术及发展状况简析
、海水淡化简介 1、海水淡化的定义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。从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。 2、海水淡化的主要用途海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。 3、海水淡化综合简介海水淡化是人类追求了几百年的梦想。早在400 多年前，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在已经开发的二十多种淡化技术中，、、都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。 现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。 淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模，目前淡化水已经完全可用于农田灌溉。 4、海水淡化历史
地球表面2/3 的面积被水覆盖，但水储量的97％为海水和苦，这些水是很丰富 的。但是，要利用海水必须经过淡化。目前，全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术取得淡水。 第一个海水淡化工厂于1954年建于美国，现在仍在的(Freeport )运转着的(Key West) 市的海水淡化工厂是世界上最大的一个，它供应着城市用水。 表面看海水淡化很简单，只要将咸水中的盐与淡水分开即可。最简单的方法，一个是蒸馏法，将水蒸发而盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的，只不过人类要攫取的是淡水。另一个海水淡化的方法是冷冻法，冷冻海水，使之结冰，在淡水变成固态的冰的同时，盐被分离了出去。两种方法都有难以克服的弊病。 1953 年，一种新的海水淡化方式问世了，这就是反渗透法。这种方法利用半透膜来达到将淡水与盐分离的目的。在通常情况下，半透膜允许溶液中的溶剂通过，而不允许溶质透过。 由于海水含盐高，如果用半透膜将海水与淡水隔开，淡水会通过半透膜扩散到海水的一侧，从而使海水一侧的液面升高，直到一定的高度产生，使淡水不再扩散过来。这个过程是渗透。 在新兴的反渗透法研究方兴未艾的时候，古老的蒸馏法也改弦易辙，重新焕发了青春。常识告诉我们，水在常温常压下要加热到100C 才沸腾，产生大量的。 传统的蒸馏法只考虑了通过升高温度获得水蒸气的方式，耗能甚巨。而新的方法是将气压降下来，把经过适当加温的海水，送入人造的真空蒸馏室中，海水中的淡水会在瞬间急速蒸发，全部变成水蒸气。许多这样的真空蒸馏室连接起来，就组成了大型的海水淡化工厂。如果海水淡化工厂与热电厂建在一起，利用热电厂的余热给海水加温，成本就更低了现在世界上的大型海水淡化工厂，大多采用新的蒸馏
海水淡化工艺方案
海水淡化工艺方案
1 前言 1.1 概况 中国淡水资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中100多个城市严重缺水。淡水资源短缺乃至水危机是中国经济社会可持续发展过程中的最大制约之一。电厂在生产电能的同时，可利用其廉价的热和电，进行海水淡化，不但可满足其工业用水的需要，而且还可为周边地区提供淡水水源。在推动和利用海水淡化技术方面，电厂有着其得天独厚的有利条件。因此滨海电厂配套建设海水淡化装置已成发展趋势。 1.2 水源及水质特点 某电厂取水具有海域辽阔、水量充沛、海水较清、悬浮物及有害微生物少等特点，可大大节省海水取水成本及原料海水预处理成本。 海水水质分析报告如下：
1.3 海水淡化规模 根据建厂地区的缺水状况，电厂可针对性地提出水电联产的方案，当前可解决电厂的淡水用水，以后可根据需要适时配套建设大规模的海水淡化厂，为地方经济发展提供淡水资源保障。本项目结合2×1000MW发电机组的建设规模，暂按配套建设2×104m3/d规模的海水淡化装置设计；并对总规模为40×104m3/d海水淡化厂作出展望。 本专题报告按本期工程厂内自用的2×104m3/d规模和规划容量的40×104m3/d的海水淡化站分别进行比较论述。
2 海水淡化技术概述 海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有蒸馏法（俗称热法）和反渗透法（俗称膜法）。蒸馏法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸馏(LT－MED)技术。 2.1 蒸馏法淡化技术 2.1.1 多级闪蒸(MSF) MSF是蒸馏法海水淡化最常见的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸(MSF)海水淡化装置，是中国第一套大型的海水淡化装置。 MSF的典型流程示意图见图2-1。 图2-1 盐水再循环式多级闪蒸（MSF）原理流程多级闪蒸过程原理如下；将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，由于该闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，故热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化，从而使热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷
国内外海水淡化技术的发展现状
国内外海水淡化技术的发展现状 发布时间：2011-11-11信息来源：中国膜技术网 目前，世界上脱盐水产量近4x107m3/d，其中多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)各占市场的45%左右，解决了l亿多人口的供水问题。世界最大的反渗透海水淡化厂建于以色列南部地中海岸工业区的阿什凯隆海水淡化厂，日产淡水33万m3 。另外，世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，发电量为656MW ，日产水量为45.4万m3，其中，MSF产水28.4万m3/d，反渗透(RO)产水17万m3/d 。 典型的大规模反渗透海水淡化吨水成本己从1985年的1.O2美元降至2005年的48美分。且在成本的组成上，运行及维护，能源消费和投资成本均逐年下降，目前各占总成本的1/3。海水淡化已是解决全球水资源危机问题的重要途径，尤其在中东地区和一些岛屿地区，淡化水在当地经济和社会发展中发挥了重要作用，已成为其基本水源。 国外海水淡化现状 规模 随着社会的需求和技术的发展，国外海水淡化工程不断向大型化、规模化方向发展，无论是多级闪蒸，还是多效蒸馏和反渗透，其规模均已从最初的几百 m3/d 发展到现在的几十万m3/d 。 目前，世界上最大的多级闪蒸海水淡化厂建于沙特阿拉伯的shuaiba海水淡化厂，日产淡水46万m3；世界上最大的低温多效海水淡化厂建于塔维拉酋长国，日产淡水24万m3.世界最大的反渗透海水淡化厂建于以色列南部地中海岸工业区的阿什凯隆海水淡化厂，日产淡水33万m3。另外，世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，发电量为656MW ，日产水量为45.4万m3，其中，MSF产水28.4万m3/d，反渗透(RO)产水17万m3/d。 成本 在海水淡化规模不断增加的同时，海水淡化成本也逐渐降低其中，典型的大规模反渗透海水淡化吨水成本己从1985年的1.O2美元降至2005年的48美分。且在成本的组成上，运行及维护，能源消费和投资成本均逐年下降，目前各占总成本的1/3。 我国海水淡化的现状 我国海水淡化技术的研究起步较早，1967年～1969年全国组织海水淡化会战，同时开展了电渗析、反渗透和蒸馏等多种海水淡化技方法的研究。
海水淡化技术分析
海水淡化技术分析 1.基本概念 1.1 淡水：含盐量应在1000mg/L（NaCL）以下。 通常船用海水淡化装置对所产淡水含盐量的要求皆以锅炉补给水标准为依据。我国船用锅炉给水标准规定补给水的含盐量应小于10mg/L（NaCL）。 1.2 海水含盐量：大洋中海水平均含盐量约为35g/L。 1.3 海水盐的成分：当海水含盐量为35g/L时，各种盐类的含量如下表所示，其中含 。 量最多的是NaCL和MgCL 2 表1 海水中各种盐类的含量 淡水总产量与加热器所消耗的蒸汽量之比。 2海水淡化技术介绍 图1 海水淡化方法的分类
海水淡化技术经过半个多世纪的发展，从技术上讲已经比较成熟，目前在商业上成功应用的主要有多效蒸馏(MED)、多级闪蒸(MSF)、压汽蒸馏(VC))和反渗透法(SWRO)。 2.1多效蒸馏(MED) 多效蒸馏是由单效蒸馏组成的系统，加热蒸汽被引入第一效冷凝后，使海水产生比蒸汽温度低的几乎等量蒸发。产生的蒸汽被引入第二效作为加热蒸汽，并使海水以比第一效更低的温度蒸发。这个过程一直重复到最后一效，在最后一效蒸汽被海水冷凝器冷凝。第一效的冷凝液返回锅炉，而来自其它效的冷凝液被收集后作为产品水输出。 多效蒸馏海水淡化技术是最早的海水淡化方法之一，早在1898年就建成了日产1200-1500吨淡水的竖管多效蒸馏大型海水淡化工厂，但早期多效蒸馏系统的蒸发器为浸没管式，传热系数低，结垢严重，严重影响了产水量及装置寿命。20世纪60年代开始了降膜蒸发器(横管降膜及竖管降膜)的研究，使传热效率有了很大提高。70年代为了降低结垢和腐蚀，低温蒸馏技术进入人们的视野，到80年代初期，低温横管喷淋技术正式用于工业性的海水淡化装置。80年代中期大型低温高效海水淡化装置研究成功，其原理是以75℃左右的低温蒸汽作为加热热源，远低于多级闪蒸110℃左右的蒸汽温度，所以管壁的结垢倾向减小，并且使低温废热的利用成为可能，至此多效蒸馏海水淡化技术进入比较成熟阶段。 目前世界上应用的多效蒸馏海水淡化装置大都为低温多效蒸馏，此类装置的典型代表为以色列IDE公司开发的一种横管蒸发装置，在低温下操作，最高操作温度62.90℃，共7效，造水比可达 5.8-6.2，折合电耗9.4-8.2KWh/m3，当使用废热时总能耗仅为2.5KWh/m3。目前已有数百台1000t/d以上的此类装置在世界各地运行，最大的装置产水量为25000t/d。 低温多效蒸馏技术除在防腐防垢方面有突出优点外，低廉的造水成本也是其得以迅速发展的原因。A.N.Rogers，C.D.siebenthal，R.F.Battey and L.Awerbuch通过对大型海水淡化装置的计算得出多效蒸馏海水淡化方法单位淡化水成本最低的结论。美国人G.F.Leiiner也曾撰文《当今海水脱盐的费用》，对大型海水淡化装置进行比较，结果表明单位淡化水价低温多效较反渗透和多级闪蒸都低。低温多效蒸馏技术的低成本主要归结于它灵活的运行方式，可以利用各种形式的低位热源，如柴油发电机冷却水、工业废气、
海水淡化技术现状的应用和发展
海水淡化技术现状的应用和发展 发表时间：2017-10-12T16:00:50.780Z 来源：《基层建设》2017年第16期作者：王雅雯 [导读] 摘要：淡水资源的匮乏问题已经是世界各个国家所必须面对的难题。我国地域辽阔、物产丰富，但是水资源仍旧属于稀缺资源，想要解决淡水稀缺的问题，需要积极推广海水淡化技术，海水淡化是解决我国淡水资源不足的有效技术手段。 天津市华泰龙淡化海水有限公司天津 300480 摘要：淡水资源的匮乏问题已经是世界各个国家所必须面对的难题。我国地域辽阔、物产丰富，但是水资源仍旧属于稀缺资源，想要解决淡水稀缺的问题，需要积极推广海水淡化技术，海水淡化是解决我国淡水资源不足的有效技术手段。随着淡水资源的紧缺问题日益严重，海水淡化技术在工程上的应用越来越多。海水淡化技术的应用已经推广到世界上多个国家，我国也逐渐认识到了海水淡化的重要性。近年来，开始在沿海地区推广海水淡化技术，已经颇见成效。本文主要介绍海水淡化技术现状的应用和其发展前景。 关键词：海水淡化；技术现状；应用；发展 引言：从江河取水净化的传统手段已不无法满足巨大的淡水需求。中水再利用、海水淡化制造饮用水的技术日益为各国重视和推进。特别是海水淡化领域，在热源丰富的中东地区，已建成投入使用的蒸发法海水淡化工厂，每日可处理淡化1800万立方米的海水。近年来，国际上对低碳、节能的呼声越发提高，进入21世纪，新建的海水淡化工厂开始加大对海水淡化技术的研究力度。 1 海水淡化技术应用的现状分析 1.1 蒸馏法 顾名思义，蒸馏法的原理就是将海水加热到沸腾状态后，将海水中的淡水将变成水蒸气蒸发出来，再将得到的水蒸气冷却变为液态得到淡水的过程。蒸馏法是海水淡化最古老的方法。蒸馏法得到的淡水资源水质较好，整个操作流程也十分简便。蒸馏法可以分为很多类型，如太阳能蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏。 1.1.1 太阳蒸馏法 太阳蒸馏法是利用太阳能蒸馏器将海水蒸发得到淡水。通过将太阳能吸收转化成热能使海水蒸发，在进行冷却得到淡水资源的过程。 1.1.2 多效蒸馏（MED） 液体受热后会蒸发为蒸汽，蒸汽遇冷又会冷凝为液体，基于此原理，蒸馏技术是一种常用的分离技术。多效蒸馏是一种特殊的蒸馏技术，其由多个管式蒸发器串联组成，加热蒸汽从第一效蒸发器进入，加热蒸发器中的海水使其蒸发形成蒸汽，而自身冷凝称为淡水，海水受热后的蒸汽作为下一效蒸发器的加热蒸汽，自身又被冷凝成为淡水，如此重复，最终将各效产生的冷凝水收集起来，从而得到远多于初始加热蒸汽量的淡水，多效蒸馏的最高蒸发温度往往低于70℃。 1.1.3 多级闪蒸法 多级闪蒸法是将海水加热后，进入压力较低的闪蒸室内，使盐水由于温度过高而进行蒸发得到水蒸气，冷却后得到淡水资源。这种方法是蒸馏法当中应用最广泛的方法，他的优点很多，如水质好、效率高、维护量小等，缺点是耗电量大，因此多与发电站相邻建立。 1.2 反渗透法（SWRO） 人们最初发现了渗透现象，即被半透膜分开的淡水和盐水的液面不一样高，其高度差就是两种溶液之间的渗透压。若在盐水一侧施加大于渗透压的压力，则盐水中的水分子就会透过半透膜进入淡水侧，此过程为反渗透。反渗透法海水淡化就是利用半透膜的渗透原理，在半透膜的一侧对海水施加大于渗透压的压力，海水中的水分子会透过半透膜到另一则，称为淡水侧，而盐份则不能透过半透膜留在原海水中，这种与自然渗透相反的水迁移过程连续产出淡水的方法称为反渗透海水淡化。 1.3 冷冻法 当海水处于低温状态结成固态时，水分子能够结合形成冰晶将盐类分离，这种通过水变成冰的相变过程就是冷冻法。冷冻法按照导热的方式不同可以分为两类：直接和间接冷冻法。间接冷冻法是向海水中添加冷冻剂使海水与冷冻剂间接接触最后结冰的方法，但是由于换热面较大，一般不会使用。而直接冷冻法利用冷冻剂直接与海水接触使海水结冰。直接冷冻法又能够可以分为两种真空蒸发式直接冷冻法和外界加入冷冻剂的二次冷媒直接接触法等。外界加入冷冻剂的二次冷媒直接接触法一般加入的冷冻剂为丁烷，虽然丁烷不会溶于水，但是无法避免水中含有少量丁烷分子，会污染水。 1.4 电渗析法 电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子定向迁移，并有选择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。电渗析过程中所能除去的仅是水中的电解质离子，而对于不带荷电的粒子如水中的硅、硼以及有机物粒子则不能去除，若水中溴含量高时，电渗析的脱除效果也不理想。适用于中小型海水淡化工程如海岛、工程用水等。 1.5 海水淡化RO膜 RO膜，是一种能将溶解盐类分子分离的薄膜，用于将纯水从含有高分子、各种溶解盐类的溶液中分离。用于海水淡化时，薄膜两侧分别为高浓度海水和淡水液体，膜间会因此产生较高的渗透压（２Mpa以上），此时若在海水一侧施加高于这个渗透压的反向压力，则淡水会从海水中反向渗透出来。作为RO膜的材料，最开始使用的是醋酸纤维素，此后高分子材料技术的进步，演进为聚酰胺类的复合材料。聚酰胺的分离性能优于醋酸纤维素，但对水分子的透过阻力也不低。为减小阻力，就必须尽可能减小分离机能层的厚度，故而在实际的淡化设备中，都加入多孔质支持膜和无纺布作为强度支撑材料制成复合膜。将这类复合膜与网状导水材料交错叠加，形成环状渗透膜元件，再将多个元件连接组成渗透模块，海水淡化时，一般将6-8个渗透元件组成模块，再将若干模块并行排列装填入圆柱形压力容器，由压力泵施加足够压力，而获取渗透淡水。 2 海水淡化技术的发展前景分析 海水淡化不仅仅是一项技术，它是一个完整的产业。海水淡化产业是以生产海水淡化水为主要目的，包括相关技术研发、设备制造、工程设计与建设、生产运营、原材料生产与销售、市场咨询服务、宣传培训和交流等工序和环节在内的，具有完整产业链的生产体系，还包括原海水的预处理和浓海水的综合利用，是战略性新兴产业的一部分，是新的经济增长点。 在2010年10月，国务院发布了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32号），积极推动战略性新兴
海水淡化装置
海水淡化装置 （1）真空沸腾式海水淡化装置 真空沸腾式海水淡化装置本体主要由蒸发器和冷凝器组成，海水的加热和沸腾汽化都在蒸发器内进行，而(二次)蒸汽的凝结则在冷凝器内完成。此外，还有抽真空系统、给水系统、加热系统、冷却系统、淡水(凝水)系统及排污系统等辅助系统。图所示为真空沸腾式海水淡化装置的工作原理图。加热介质(热水或低压蒸汽)流过加热器，通过加热管将蒸发器中的海水加热，并使其沸腾汽化(又称二次蒸汽，以区别与加热用蒸汽)。二次蒸汽经蒸发器上部的汽水分离器除去其
所携带的水滴后，被引人冷凝器1。由海水泵5所供给的舷外海水在冷凝器中使水蒸气冷却、凝结，凝结成的淡水积聚在冷凝器下部并由淡水泵7抽至淡水柜。蒸发器中海水的蒸发以及蒸汽在冷凝器中的凝结都是在高真空状态下进行的。其真空度由真空喷射泵3建立和保持。为了使结构更紧凑，通常沸腾式海水淡化装置都将冷凝器放置在蒸发器的上方，并组装成一整体。 目前，在柴油机船上，海水淡化装置一般都使用主机缸套冷却水作为加热介质，只有在主机停车而又需淡化装置工作时，才采用辅助锅炉的减压蒸汽来加热。对某些淡水耗量较大的船舶，当其动力装置的余热不足以满足装置的需要时，则也可使用低压蒸汽作为补充热源。竖管加热式单效应真空表面式海水淡化装置，其结构简单，设备管系紧凑，操作管理方便，是目前船舶应用最多的装置类型。这类海水淡化装置通常为整体安装，即将冷凝器置于蒸发器上部，两者组装在一个壳体内，形成一个蒸发一冷凝器整体，以利于装置的密封。而一些泵浦、管路附件及其控制仪表等辅助设备，均安装在壳体及基座上。 （2）真空闪发式海水淡化装置
真空闪发式海水淡化装置的特点是海水的加热与汽化彼此分开。海水在加热器中加热后即被引到压力比海水相应温度下饱和压力更低的容器(闪发室)中，以使部分海水骤然汽化，然后再将其汽化的蒸汽引入冷凝器中凝结成淡水。 海水在加热器5中被加热后，经喷雾器6喷入闪发室1中，由于闪发室中的压力低于海水温度相应的饱和压力，因此从加热器来的海水一经喷入闪发室时，就在该压力下处于过热状态立即汽化，其汽化过程所需要的汽化潜热则取自其余未汽化的海水。闪发而成的蒸汽，经汽水分离器2进入冷凝器3，并由海水泵 9供给的舷外海水冷却而凝结，然后由淡水泵8送往淡水柜。剩余下来的部分未能汽化而浓缩了的海水，其温度已降到与闪发室压力相对应的饱和温度下，则全部滴落到闪发室底部，由盐水循环泵(浓海水泵) 4抽出。为了充分利用由盐水泵抽出的浓海水的热量，缩小加热器5的尺寸，大部分浓海水再重新进入加热器，而其余部分则经排盐调节阀10排至舷外。至于因蒸发和排盐所减少的水量，则由冷凝器出来的海水通过给水调节阀7加以补充，并以此控制加热器中的海水含盐度，从而保证装置的淡化质量。 真空闪发式淡化装置由于在加热器中海水并不沸腾汽化，海水不致浓缩，且加热温度又比较低，而在闪发室中又不存在加热面，因此减少了海水的结垢问题。然而，因海水闪发汽化时所需的汽化潜热，完全取自其余未汽化温度下降至饱和温度时的海水所放出湿热，这就是说，闪发室内实际上绝大部分海水不能闪发汽化。例如，当海水的过热度为5~8℃，在93％的真空度下，汽化部分仅占循环海水的0.8％~1.4％。因此，这种装置的海水循环量较大，这就使加热面积和泵的排量都必须相应增加，因而在产量相同的情况下，闪发式海水淡化装置的造价约比表面式高35％~50％。此外，闪发式汽化所产生的二次蒸汽携带的水珠较多，为保证淡水质量，必须加大排污量降以低盐水浓度，因此随排污所带走的热量也多，热利用率低。而单效的真空沸腾式淡化装置由于蒸发温度低，结垢问题并不严重，每年需要清洗的次数也不超过1~2次。因此，在产量小于20t/d的船用淡化装置中，真空沸腾式的应用远比闪发式普遍。