海水淡化技術(shù)的發(fā)展

1、海水淡化技術(shù)的發(fā)展海水淡化技術(shù)的發(fā)展摘要：由于水資源緊缺問題日益突出，海水淡化技術(shù)的研究與開發(fā)將越來越顯得緊迫。海水淡化方法有很多種，本文主要介紹真空冷凍法、蒸餾法、電滲析法、反滲透法等。關(guān)鍵詞：海水淡化；真空冷凍；蒸餾；反滲透隨著世界各國經(jīng)濟的高速發(fā)展以及人口的迅速增長和集中，世界各國對水的需求日益增加，而地球上的淡水資源非常有限，淡水資源缺乏已成為全球性的問題。在尋求淡水資源方面各國紛紛把目光投向大海。據(jù)統(tǒng)計目前世界已有100多個國

2、家水，其中嚴(yán)重缺水的已達20個，嚴(yán)重影響著人類生存和社會發(fā)展［!］。海洋中水的儲量為1338107億m3占全球的96.8，有著巨大的水資源，如何把它變?yōu)槟鼙蝗祟惱玫牡?，成為急需解決的問題。海水淡化就是要將高鹽度的海水通過一系列的過程轉(zhuǎn)變?yōu)榈望}度的海水。目前海水淡化的主要方法有：1）真空冷凍—汽相冷凝海水淡化新技術(shù)是依據(jù)海水的三相點理論，使海水同時蒸發(fā)與結(jié)冰得一種低能耗，輕腐蝕結(jié)垢的海水淡化方法；2）蒸餾法工藝簡單易于實現(xiàn)，但存在能耗

3、多、成本費用高的缺點；3）反滲透海水淡化方法是膜分離法的一種，即利用反滲透膜的分離作用使海水脫鹽，過程中不存在相變，因此與蒸餾法相比能耗較低，有著很大的發(fā)展前途，成為世界高科技競相開發(fā)的熱點。隨著海水淡化技術(shù)的提高及成本的大幅度下降，世界各地正在興建或計劃興建許多大型海水淡化工廠，一個海水淡化的新時代已經(jīng)來臨。1真空冷凍及其特點1.1真空冷凍原理海水三相點是使海水汽、液、固三相共存并達到平衡的一個特殊點。若壓力或溫度偏離該三相點，平衡被

4、破壞，三相會自動趨于一相或兩相。真空冷凍法海水淡化正是利用海水的三相點原理，以水自身為制冷劑，使海水同時蒸發(fā)與結(jié)冰，冰晶再經(jīng)分離、洗滌而得到淡化水的一種低成本的淡化方法。與蒸餾法、膜法相比，能耗低，腐蝕、結(jié)垢輕，預(yù)處理簡單，設(shè)備投資小，并可處理高含鹽量的海水，是一種較理想的海水淡化法［!］。國外早在20世紀(jì)60年代就已開始研究，但目前為止尚沒有商業(yè)化，主要原因在于過程中產(chǎn)生的三相點蒸汽難以去除和冰晶的輸送、洗滌較難。華東理工大學(xué)研究開發(fā)

5、的真空凍—汽相冷凝海水淡化技術(shù)采用低溫金屬表面，使三相點蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功的解決了蒸汽的去除問題，并在實驗室完成了小型試驗裝置。真空冷凍—汽相冷凝海水淡化技術(shù)工藝包括脫氣、預(yù)冷、蒸發(fā)結(jié)晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟，淡化水產(chǎn)品可達到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。1.2工藝研究1.2.1脫氣由于海水中溶有的不凝性氣體在低壓條件下將幾乎全部釋放且又不會在冷凝器內(nèi)冷凝。這將升高系統(tǒng)的壓力，使蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)壓力高于二相點壓力，破壞操作的進行。顯然減壓脫

6、氣法適合本系統(tǒng)。1.2.2預(yù)冷海水脫氣后可與蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)排出的濃鹽水和淡化水產(chǎn)生熱交換，預(yù)冷至海水的冰點附近。4.1國際反滲透淡化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀目前反滲透膜的脫鹽率高于99.3，透水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力不斷提高。反滲透海水淡化的技術(shù)進步表現(xiàn)在如下方面：4.1.1反滲透膜的性能明顯提高目前的反滲透復(fù)合膜系采用芳香族聚胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，鹽的透過率大約是1978年的四分之一。4.1.2功交換器的研制成功一種新型

7、能量回收裝置已經(jīng)成功地用于海水反滲透淡化系統(tǒng)上，這種交換器是1998年反滲透海水淡化技術(shù)的一個新里程碑。4.1.3段間能量回收透平的成功應(yīng)用段間能量回收透平適合于鹽含量較低的海水淡化系統(tǒng)，它可以增加系統(tǒng)的產(chǎn)水量或降低系統(tǒng)的能量消耗。4.1.4微濾技術(shù)用于海水預(yù)處理［4］采用微濾（或超濾）作為海水反滲透的預(yù)處理，不需加入絮凝劑、殺菌劑和余氯脫除劑等化學(xué)藥品同時也省去了保安過濾器，此技術(shù)由于改進了進水水質(zhì)，不僅延長了反滲透膜的使用壽命，而且

8、有助于提高系統(tǒng)的回收率、降低運行費用。4.1.5納濾技術(shù)在預(yù)處理中的應(yīng)用［5］沙特阿拉伯的SWCC成功地開發(fā)出納濾（NF）作為海水的預(yù)處理技術(shù)，用于脫除硬度和總?cè)芙夤腆w，從而提高海水反滲透的操作壓力和系統(tǒng)的回收率，保證膜組件的運行安全。4.1.6淡化成本的明顯下降由于膜的性能不斷提高，高壓泵和能量回收裝置的性能持續(xù)進步，各種預(yù)處理新工藝的不斷提出，促使設(shè)備的運行管理更為簡單；更由于國際市場一體化的傾向，加大了海水淡化工程公司之間的競爭，

9、使得設(shè)備的投資費用不斷降低，從而使反滲透海水淡化的造水成本不斷下降。4.2國內(nèi)反滲透海水淡化工程據(jù)初步估計，國內(nèi)運轉(zhuǎn)產(chǎn)水量大于100m3／d的反滲透淡化裝置總數(shù)量不少于500臺。用于海水淡化的有浙江省山鎮(zhèn)的500m3／d的反滲透淡化工程、浙江省泗縣馬跡山的350m3／d的反滲透淡化工程、以及遼寧省長?？h的1000m3／d的反滲透淡化工程等。目前，國內(nèi)海水所用反滲透復(fù)合膜均從國外進口，國產(chǎn)反滲透膜與國外產(chǎn)品還存在一定的差距。反滲透膜是海水

10、淡化的核心，其國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化若不能解決，勢必影響我國此領(lǐng)域?qū)淼陌l(fā)展。淡化技術(shù)的關(guān)鍵在于反滲透膜具有較大的透水性和脫鹽率，目前在海水淡化中使用的反滲透膜主要有醋酸纖維素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它們均由有機高分子構(gòu)成，雖然具有制作工藝簡單、成本低等優(yōu)點，但應(yīng)用于海水淡化領(lǐng)域也存在著一些不足，如化學(xué)穩(wěn)定性差、機械強度低等。這些缺陷限制了反滲透法處理海水技術(shù)的實用化和產(chǎn)業(yè)化。無機材料本身性能的優(yōu)勢，使得無機膜替代有機膜應(yīng)用在這方