物理高新技术海洋技术海水淡化
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。
海水淡化方式及技术资料
反 渗 透 膜 元 件
原水
卷式反渗透膜元件 淡水
淡水 浓水
原水
7根膜元件组装在一根压力管内
5根膜元件组装在一根压力管内
产水网 反渗透膜 进水网 反渗透膜
第四十页，编辑于星期六：十八点 二十分。
DOW公司
SW30HRLE-400
有效膜面积高，脱盐率高
透水量高与SW30HR-380相比，产水量增加25% 对硼的脱除率高，可满足饮用水的严格标准
21473
4.7 1.6
43000 497.1 1598.3
13143
537.1 8.2
180.2 3354.4 23675.
4 5.2 1.7
第五页，编辑于星期六：十八点 二十分。
二、海水淡化技术简介
第六页，编辑于星期六：十八点 二十分。
（一）常用海水淡化淡化技术
过程类别
蒸馏法 （液体 蒸汽）
常用过滤方法（砂滤与超
滤）比较 过滤方 法
优点
缺点
常规过 滤
过滤方法
运行经验丰 富
投资成本低
设备占地面积大，且需备用 出水水质不稳定，易受进水条件波动 对于＜5um的胶体、微生物无法去除
出水水质较优差点，一般浊度＜5NTU，SDI＜4
超滤
设备模块化结构设计，占地面积小 出水稳定，受进水条件波动小 出水水质好，一般浊度＜0.2NTU，SDI＜2
多级闪蒸蒸馏 （MSF）
KMTX KMTXHB HB
多级闪蒸是利用不同温度和压力下海水的多次蒸发来提高淡水 的产量，主要利用了海水的显热，是目前技术最成熟的海水淡化方 法，适用于大型和超大型淡化装置。
第十六页，编辑于星期六：十八点 二十分。
高新技术究竟包括哪些领域
高新技术究竟包括哪些领域
高新技术究竟包括哪些领域
国内外的工业化历史表明，技术进步是推动产业结构升级和产业空间拓展的根本力量，而其中的革命性技术进步即高新技术的发明和运用，则是推动产业结构升级的革命性动因。
那么，高新技术究竟包括哪些领域？国际上也没有一个统一的规定，但大多数专家认为一般集中在以下6个领域、12项标志技术：
①生物技术领域，包括基因工程和蛋白质工程；②信息技术，标志技术是智能计算机、智能机器人；③新材料技术，主要标志技术是超导材料和人工定向设计新材料；④新能源技术，主要标志技术是核能技术、太阳能技术；⑤空间技术，主要标志技术是航天飞机和永久性空间站；⑥海洋技术，主要标志技术是深海挖掘和海水淡化。
有些国家把自动化技术、环保技术也列为高新技术领域。
随着高新技术的发展，高新技术领域会不断分化和扩大，各高新技术领域中的标志技术也会在不同时期处于变动过程之中。
高新技术六大技术领域
高新技术六大技术领域一般认为，高技术包括六大技术领域，12项标志技术和9个高技术产业。
它们之间的关系是：六大高技术领域是信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术，它们将在本世纪获得迅速发展，并通过广泛的实用化和商品化，成为日益强大的高技术产业。
以基因工程、蛋白质工程为标志的生物技术将成为21世纪技术的核心；以光电子技术、人工智能为标志的信息技术，将成为21世纪技术的前导；以超导材料、人工定向设计的新材料为标志的新材料技术将成为21世纪技术的支柱；以航天飞机、永久太空站为标志的空间技术将成为21世纪技术的外向延伸；以深海采掘、海水利用为标志的海洋技术将成为21世纪技术的内向拓展。
六项高技术领域中的12项标志技术，是已经萌发但还远未成熟的前沿技术。
本世纪的传统产业在国民经济中所占比重将缩小，但由于高技术对传统产业的强制性渗透改造了这些传统产业部门，因此这些产业的绝对产量和产值不会萎缩。
(一)信息技术领域信息技术是六大高技术的前导。
主要指信息的获取、传递、处理等技术。
信息技术以电子技术为基础，包括通信技术、自动化技术、微电子技术、光电子技术、光导技术、计算机技术和人工智能技术等。
当前信息技术主要表现在:（1）集成电路。
目前世界上1兆位和4兆位的动态随机存储器芯片已得到广泛应用，16兆位的芯片也已产生。
此外，光子集成电路和生物集成电路的研制开发也已获得重大进展。
（2）电子计算机。
目前世界上计算机的装机台数超过一亿，超巨型计算机速度已超过100亿次。
现在的计算机，类似人的左脑进行逻辑思维方面的工作。
而形象思维方面的工作则要通过人的右脑完成。
为解决形象思维问题，人们正在研制神经计算机和模糊计算机。
神经计算机从微观上以自底到顶的方式接近人脑，而模糊计算机则是从宏观上，以从顶到底的方式接近人脑。
（3）软件技术。
信息技术主要由两部分技术组成，即计算机硬件技术和计算机软件技术。
知识和信息的收集、存储、整理、创新、传播和应用等环节的运行，将以计算机软件技术的开发与利用为前提。
1.5设计海水淡化装置(课件)2024-2025学年北师大八年级物理上册
任务三 设计并制作海水淡化的装置
灯泡容器
冷凝器
冷水循环
学生作品一
自制简易海水 淡化蒸馏装置蜡热源抽水机蒸馏水
任务三 设计并制作海水淡化的装置 学生作品二
实验室淡化海水装置
任务三 设计并制作海水淡化的装置
评价与改进 制作海水淡化装置，从加快海水汽化、水蒸气迅速液化、如何收集淡 水、材料是否易得、安全和环保等方面进行评价，制作的评价表如下 表所示。
成了丰富的天气现象。云、雾、雨、露、雪、霜、冰雹等天 气现象是怎样形成的？它们的形成过程涉及哪些物态变化？
2、将讨论的结果按下表进行整理，选出代表在班上交流
天气现象
形成过程
涉及的物态变化
任务一 认识自然界的水循环 水循环的过程
水循环的三种形式： 1、陆上内循环 2、海陆间循环 3、海上内循环
任务一 认识自然界的水循环
C．云的形成有液化现象，吸收热量
D．由图可知，自然界中水总量不变， 不必节约
随堂训练
2．“水是前世的云，云是来生的水”，歌词描绘了大自然水的
美丽轮回，下列说法正确的是（ C ）
A．太阳光照射使海水温度升高，海水液化成为水蒸气上升到空 中 B．云中的小水滴是水蒸气上升到高空遇冷汽化形成的 C．小水滴如果在高空遇到更加寒冷的气流，会凝固成小冰珠， 可能形成冰雹 D．水蒸气在寒冷的高空急剧降温，凝固成小冰晶，小冰晶形成 雪花飘落大地
任务一 认识自然界的水循环
活动二 节约用水 从我做起
1、查阅资料，了解我国水资源分布情况。 2、6—8人一组调查赤壁水资源的来源，结合本地水资源的
利用和保护的实际情况，提出合理的建议。 3、生产和生活中有哪些具体的节水措施？ 4、第一组出一期以“节约用水，从我做起”为主题的黑板
海水淡化技术在海洋渔业中的潜力
海水淡化技术在海洋渔业中的潜力海洋覆盖了地球大约70%的表面积，其中大量的海水资源被视为潜在的宝贵资源。
然而，由于其高盐度，海水不能直接用于农业和人类生活需求。
因此，海洋渔业一直受到淡水资源的限制，但海水淡化技术的引入为海洋渔业带来新的希望。
海水淡化技术是通过去除盐分和杂质，将海水转化为可用于灌溉、饮用和工业用途的淡水的过程。
在海洋渔业中，海水淡化技术具有巨大的潜力。
首先，海水淡化技术可以扩大海洋渔业的规模。
目前，仅有近海的渔业才能依赖海水资源进行捕捞。
将海水转化为淡水后，渔业可以向更远的地方扩展，打开新的捕捞领域。
这将为渔民提供更多的渔场选择，增加他们的捕捞收益。
此外，扩大渔业规模还将刺激相关的渔业支持产业的发展，提供更多就业机会，促进当地经济的增长。
其次，海水淡化技术可以提高海洋渔业的可持续性。
由于海水资源的限制，渔业在过去一直面临过度捕捞的问题，导致许多鱼类种群的数量急剧减少。
然而，通过利用海水淡化技术，渔业可以减少对海洋捕捞的依赖，转向更加可持续的养殖方式。
海水淡化技术提供了稳定的淡水供应，可以用来建立渔业养殖场，培育各种鱼类和水生生物。
这种养殖方式减少了对自然渔场的依赖，并能够更好地控制和保护鱼类的数量，达到渔业可持续发展的目标。
第三，海水淡化技术可以解决海洋渔业中的水资源短缺问题。
随着全球人口的不断增长和干旱情况的加剧，淡水资源的稀缺已成为一个严重的问题。
而海水淡化技术可以从海水中获得更多的淡水资源，解决海洋渔业和其他相关行业的淡水需求。
这将使渔业能够稳定供应满足饮用水、清洗和养殖等方面的淡水需求，并减少对淡水资源的竞争和过度利用。
此外，海水淡化技术还可以改善海洋渔业中的环境条件。
由于饮用水和农田灌溉等需求，对淡水的需求增加导致了淡水资源的短缺。
这迫使一些地区依赖排放海水来满足需求，造成海洋环境的污染。
然而，通过海水淡化技术，可以减少对排放海水的需求，从而改善海洋环境的质量。
有了更多的淡水资源可用，可以减少对海洋环境的压力，保护海洋生态系统的稳定性。
海水淡化技术在海洋科学研究中的应用
海水淡化技术在海洋科学研究中的应用海洋科学是一门探索海洋生态系统、物理、化学、地质和气候等方面的学科，而海水淡化技术在海洋科学研究中的应用正逐渐成为一个重要的研究领域。
海水淡化技术指的是将海水中的盐分去除，使其变为适合人类使用的淡水。
这项技术的应用可以扩大淡水资源的供应，并促进可持续发展，同时还能够为海洋科学研究提供更广阔的空间和可能性。
首先，海水淡化技术可以提供淡水资源，这对于海洋科学研究是非常重要的。
淡水是人类生存和发展的基本要素，而在海洋科学研究中，淡水的需求同样巨大。
许多海洋科学研究需要使用大量的淡水来制备样品、进行实验和观测。
而且，海洋科学研究往往需要进行长时间的实地观测和监测，这就需要提供足够的淡水供应来支持这些工作。
使用海水淡化技术可以减少对传统淡水资源的依赖，为海洋科学研究提供更稳定的水资源。
其次，海水淡化技术的应用可以促进海洋科学研究的多样性和创新。
海洋科学研究需要探索广阔的海洋领域，并研究海洋中各种生态系统、生物多样性和地理特征等。
然而，传统的淡水资源受限，限制了海洋科学研究的广度和深度。
应用海水淡化技术可以提供更多的淡水资源，使研究者可以更加自由地开展实地观测和实验。
这将推动海洋科学研究的多样性和创新，有助于发现更多新的海洋物种、深入研究海洋生态系统的功能和演变规律。
此外，海水淡化技术的应用还可以促进海洋科学研究与气候研究的交叉与融合。
海洋科学研究与气候研究有着密切的联系，海洋是全球气候系统的重要组成部分。
海洋中的盐度和温度变化对气候变化有着重要影响。
通过海水淡化技术，可以更加精确地测定海洋中的盐度和温度，并对其变化规律进行研究。
这将有助于深入理解海洋与气候之间的相互关系，推动海洋科学与气候研究的交叉与融合，为探索地球气候变化机制提供更多的数据和证据。
然而，尽管海水淡化技术在海洋科学研究中有着广泛的应用前景，但也面临着一些挑战与限制。
首先，海水淡化技术的能耗较高，这可能增加环境负荷和能源消耗。
国外物理水处理案例
国外物理水处理案例一、美国某大型工厂冷却循环水系统的物理水处理。
在美国有这么一个大型的制造工厂，他们有一套庞大的冷却循环水系统。
就像咱们人热了会出汗来降温一样，那些大机器工作起来产生热量，就靠这个循环水系统来给它们降温。
以前呢，这个工厂一直用传统的化学药剂来处理水，防止水垢生成、抑制微生物生长啥的。
但是这些化学药剂不仅贵，而且对环境不太友好，就像个“娇贵的客人”，需要小心储存和使用，还得时刻担心会不会因为药剂加多了或者少了出问题。
后来啊，他们采用了一种物理水处理技术。
这种技术就像是给循环水系统请了个聪明的“小卫士”。
这个“小卫士”是利用特殊的磁场和电场来改变水中矿物质的结晶结构。
打个比方，本来水中的钙镁离子在温度变化的时候就像一群调皮的小孩，容易凑在一起形成水垢这个“小堡垒”，但是经过这个物理处理后呢，它们就变得规规矩矩的，不再乱聚集了。
而且啊，对于微生物来说，这个物理场就像是一个让它们迷失方向的“迷宫”。
微生物的细胞膜在这个场的作用下会受到干扰，从而抑制了它们的生长繁殖。
这样一来，这个工厂的冷却循环水系统就变得干净又高效，既节省了化学药剂的成本，又减少了对环境的污染，简直是一举多得。
二、澳大利亚某海水淡化厂的物理预处理。
澳大利亚有不少地方缺水，所以海水淡化厂可是很重要的设施。
有一家海水淡化厂，在海水进入淡化设备之前，有个很厉害的物理预处理环节。
这个预处理就像是给海水做一个“美容SPA”。
他们用的是一种特殊的过滤器，这个过滤器的孔径特别小，就像一个超级细密的筛子。
那些海水中的大颗粒杂质，像沙子、小贝壳碎片之类的，就像体型庞大的怪兽，根本通不过这个筛子，就被拦截在外面了。
然后呢，他们还采用了超声波技术。
这个超声波啊，就像是一群勤劳的小蜜蜂在水里嗡嗡叫。
超声波产生的高频振动，会把那些附着在管道壁或者小颗粒上的污垢、藻类等给震下来。
就好比你住在房子里，突然来了一群大力士把墙上的脏东西都给震掉了一样。
这样经过物理预处理后的海水，再进入到后面的淡化设备里，就可以让淡化设备更高效地工作，减少设备的堵塞和腐蚀，大大延长了设备的使用寿命。
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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。多效蒸发是让加
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。
物理高新技术海洋技术海水淡化
压汽蒸馏
物理高新技术海洋技术海水淡化
多级闪蒸
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太阳能蒸馏器
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蒸汽压缩式真空冷冻法
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海冰冰块中盐胞存在形式
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重冰年渤海成冰区域
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海冰采集流程图
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海冰离心淡化原理
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用于实施反渗透操作的膜为反渗透膜。反渗透 膜大部分为不对称膜，孔径小于0.5nm，可截留溶 质分子。
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制备反渗透膜的材料主要有醋酸纤维素、芳香族聚 酰胺、聚苯并咪唑、磺化聚苯醚、聚芳砜、聚醚酮、聚 芳醚酮、聚四氟乙烯等。
反渗透膜的分离机理至今尚有许多争论，主要有氢 键理论、选择吸附—毛细管流动理论、溶解扩散理论等。
工 业 应 用 的 反 渗 透 装 置
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工业 应用 的反 渗透 装置 的膜 组件 之间 的连 接
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❖电渗析过程原理图
阳极室 浓缩室 淡化室 浓缩室 阴极室
+ Cl-
+
+ Cl- Cl-
+ Na＋ +
+ 阳极
阳膜
Cl-
－
－
Na＋
Na＋
Na＋ Cl- －
Cl- Cl-
－ Na＋ －
Na＋
Na＋
－
阴膜 阳膜 阴膜
阴极
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电渗析技术应用领域 自电渗析技术问世后，其在苦咸水淡化，饮用 水及工业用水制备方面展示了巨大的优势。
随着电渗析理论和技术研究的深入，我国在电 渗析主要装置部件及结构方面都有巨大的创新，仅 离子交换膜产量就占到了世界的1/3。我国的电渗析 装置主要由国家海洋局杭州水处理技术开发中心生 产，现可提供200m3/d规模的海水淡化装置。
微通道排盐淡化原理
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直接接触式膜蒸馏
膜过程的推动力是组分在气相中的分压差。
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气隙式膜蒸馏
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反渗透技术
渗透和反渗透的原理如下图所示。
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反渗透技术所分离的物质的分子量一般小于500， 操作压力为 2～100MPa。
淡化工艺 ED MSF
SWRO SWRO SWRO BW+SW SWRO SWRO SWRO SWRO SWRO SWRO SWRO LT-MED SWRO SWRO SWRO SWRO SWRO LT-MED SWRO
承建单位
投产年份
杭州水中心
1981
美国ESC
1989
杭州水中心
1997
美国UAT
1997
YCQ
1999
YCQ
2000
德国普罗名特
2000
杭州水中心
2000
杭州水中心
2000
半岛水处理
2000
半岛水处理
2002
德国普罗名特
2002
杭州水中心
2002
天津海洋水淡化所
2003
赛恩斯特
2003
赛恩斯特
2006
欧美
2005
待定
新加坡凯发中标
不详
法国SIDEM
2006
2006 物理高新技术海洋技术海水淡化
物理高新技术海洋技术海水淡化
反渗透膜技术应用领域 反渗透膜最早应用于苦咸水淡化。随着膜技术的
发展，反渗透技术已扩展到化工、电子及医药等领 域。反渗透过程主要是从水溶液中分离出水，分离 过程无相变化，不消耗化学药品，这些基本特征决 定了它以下的应用范围。
物理高新技术海洋技术海水淡化
（1）海水、苦咸水的淡化制取生活用水，硬水软化 制备锅炉用水，高纯水的制备。近年来，反渗透技 术在家用饮水机及直饮水给水系统中的应用更体现 了其优越性。
物理高新技术海洋技术海水淡化
（2）在医药、食品工业中用以浓缩药液、果汁、咖啡 浸液等。与常用的冷冻干燥和蒸发脱水浓缩等工艺比 较，反渗透法脱水浓缩成本较低，而且产品的疗效、 风味和营养等均不受影响。
（3）印染、食品、造纸等工业中用于处理污水，回收 利用废业中有用的物质等。
物理高新技术海洋技术海水淡化
物理高新技术海洋技术海水淡化
实际应用的 电渗析器
物理高新技术海洋技术海水淡化
离子交换法
物理高新技术海洋技术海水淡化
海水淡化的运行和维护费用
出自：GHD，2003年7月
物理高新技术海洋技术海水淡化
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
物理高新技术海洋技术海水淡化
中草药有效成分的分离和精制：通过电渗析一般 可以把中草药提取液分离，分成无机阳离子和生物 碱、无机阴离子和有机酸、中性化合物和高分子化 合物三部分。
电渗析技术在食品工业、化工及工业废水的处 理方面也发挥着重要的作用。特别是与反渗透、纳 滤等精过滤技术的结合，在电子、制药等行业的高 纯水制备中扮演重要角色。
物海洋技术海水淡化
物理高新技术海洋技术海水淡化
取水方法
1海滩井取水 2深海取水 3浅海取水
物理高新技术海洋技术海水淡化
混凝 沉淀 过滤 澄清
软化 消毒 脱气
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低温多效
盐水的最高蒸发温度低于７０℃的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜
国内已建海水淡化厂
规模（m3/d） 200
2x3,000 500 350 1,000
18,000(苦咸水) 2x500 1,000 1,000 2,500 2,000
1,000(二期) 2x5,000 3,000 5,600 34,560 25,920 12,000 10,000 2X10,000 30,000
建设地点 西沙永兴岛 天津大港电厂 浙江舟山嵊山镇 浙江舟山马迹山 辽宁长海县大长山镇 沧州化学工业公司 辽宁长海县獐子岛镇 山东长岛县长山岛 浙江嵊泗县驷礁岛 山东华能威海电厂 大连华能电厂 浙江嵊泗县驷礁岛 山东省荣城市 山东黄岛发电厂 大连石化 浙江玉环发电厂 大唐王滩发电厂 大连实德公司 天津开发区 国华黄骅发电厂 大连北良发电厂 国电庄河发电厂