海水淡化方法比較和發(fā)展方向

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1、海水淡化方法比較及其發(fā)展方向海水淡化方法有十余種。目前主要方法有多效蒸發(fā)（MED）、反滲透（RO）和多級(jí)閃蒸（MSF）等，而適用于大型的海水淡化的方法只有MED、MSF和RO。MED方法中低溫多效蒸餾（LT-MED）開發(fā)后在世界范圍內(nèi)迅速得到了較廣泛的應(yīng)用，與RO和MSF一起成為最具發(fā)展前景的海水淡化技術(shù)。究竟哪種方法最適合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展不是絕對(duì)的。本文將世界主要三種淡化方法進(jìn)行比較并結(jié)合實(shí)踐對(duì)選擇海水淡化方法的依據(jù)進(jìn)行探討。1.目前主要淡化方法的技術(shù)原理及應(yīng)用近年來(lái)世界上海水淡化正向高效化、低能化和規(guī)?；哪繕?biāo)發(fā)展，MSF、LT-MED、RO更成為適

2、用于大型化海水淡化技術(shù)的主流。MSF方法大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)淡水已有30多年，技術(shù)成熟，運(yùn)行安全性高。LT-MED其特征是將一系列的水平管降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)并被分成若干效組，用一定量的蒸汽輸入通過(guò)多次的蒸發(fā)和冷凝，從而得到多倍于加熱蒸汽量的蒸餾水?？勺鳛殄仩t的補(bǔ)充用水、生產(chǎn)過(guò)程的工藝用水或者大規(guī)模的市政飲用水供水。RO主要應(yīng)用領(lǐng)域有海水和苦咸水淡化，純水和超純水制備，工業(yè)用水處理，飲用水凈化，醫(yī)藥、化工和食品等工業(yè)料液處理和濃縮，以及廢水處理等。2.主要淡化方法的比較及發(fā)展方向2.1MSFMSF具有工藝成熟，維護(hù)量較小，運(yùn)行可靠，對(duì)原水預(yù)處理要求低和使用壽命長(zhǎng)

3、，出水品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。MSF存在的最大問(wèn)題就是性能比低，一般限制在11左右，造成更大的能量消耗，即耗電能較大，使得MSF比LT-MED成本高。MSF海水淡化技術(shù)體現(xiàn)如下的發(fā)展方向：1）提高最高操作溫度，尋找改進(jìn)熱量交換的新方法。通過(guò)薄管壁材料的選制，逐滴冷凝過(guò)程的改進(jìn)盡可能減少熱交換面積，提高熱交換量等。72）成功實(shí)現(xiàn)大型MSF裝置。根據(jù)LeonAwerbuch報(bào)道，位于阿布扎比(AbuDhabi)的蘇威哈特廠(Shuwaihat)，其單套裝置的設(shè)計(jì)規(guī)模為76000m3/d。3）采用新材料和管路優(yōu)化設(shè)計(jì)提高效率。WDI公司采用效率高達(dá)95%的蒸汽壓縮設(shè)備、帶

4、溝槽的薄鈦管作為傳熱材料、特種混凝土作為蒸發(fā)器的殼體，顯著地降低造水成本。2.2LT-MEDLT-MED是20世紀(jì)80年代開發(fā)出來(lái)的新技術(shù)。它的特點(diǎn)是對(duì)原料海水的預(yù)處理要求不高、過(guò)程循環(huán)動(dòng)力消耗小、生產(chǎn)的淡水水質(zhì)高(鹽度<5mg/L)。另外，該技術(shù)減少制水成本的潛力很大，其造水比高，可超過(guò)15。LT-MED海水淡化技術(shù)發(fā)展方向如下：1）裝置規(guī)模的大型化和超大型化。美國(guó)的南加州正在計(jì)劃建設(shè)日產(chǎn)淡水28400m3的LT-MED淡化工程，其淡化裝置的總效數(shù)為30，造水比22，共有535個(gè)相同的管束。2）采用新工藝和新材料提高性能。對(duì)熱過(guò)程的改進(jìn)(即新工藝)采用N

5、F技術(shù)。新材料包括光滑鋁合金管或鋁合金波紋管制成的傳熱管材和特種混凝土等殼體材料。3）與核能等新能源的結(jié)合。LT-MED能夠使用反應(yīng)堆提供的清潔低品位熱能。4）若能解決結(jié)垢問(wèn)題，LT-MED可向高溫多效蒸餾邁進(jìn)，以獲得更高的造水比，達(dá)30。2.3RO具有投資低、能耗低、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，適用于建造各種規(guī)模的海水淡化工程。其突出優(yōu)點(diǎn)就是成本較低，大約在0.50～0.70美元/m3淡化之間，這還取決于能源成本。RO膜容易受到污染和結(jié)垢的影響（CaCO3，CaSO4，BaSO4），易被氧化劑（Cl2，HClO）氧化而造成損害，因此對(duì)進(jìn)入RO裝置的水質(zhì)要求較高，預(yù)

6、處理較為嚴(yán)格。RO海水淡化技術(shù)最新研究動(dòng)態(tài)包括以下幾方面：1）功或壓力交換器和段間能量回收集成技術(shù)的研究。PX或Aqualyng等新型高效能量回收器可使RO淡化過(guò)程本體電耗大約在2.6kW·h/m3淡水。2）新型RO膜的研究。方向分為低壓RO膜和高壓RO膜。由于能量回收器效率不斷提高，高壓膜在海水淡化過(guò)程中的應(yīng)用相對(duì)較多，而低壓膜主要用于苦咸水淡化過(guò)程。3）全膜法預(yù)處理工藝的研究。全膜法預(yù)處理較好地結(jié)合了MF、UF和NF預(yù)處理方法的優(yōu)點(diǎn)，有效減少化學(xué)品添加量和RO膜組件的清洗次數(shù)，使操作過(guò)程更加環(huán)境友好。4）高回收率工藝的研究。BCS(brineconve

7、rsion7system)系統(tǒng)采用SWRO-級(jí)濃縮水作進(jìn)料(含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.8%～8.7%)，在8.0～10.0MPa操作壓力下，回收率可以達(dá)到60%。3.最佳淡化方法的選擇究竟選擇哪種淡化方法，還要根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境特征和運(yùn)行目標(biāo)，因地制宜，評(píng)估這種淡化方法是否最適合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。一般選擇海水淡化方法的依據(jù)主要包括以下要素：環(huán)境要素、經(jīng)濟(jì)要素、需求要素、技術(shù)要素等。3.1環(huán)境要素環(huán)境要素主要包括海水因素、地理位置因素、能源儲(chǔ)備因素等。3.1.1海水因素每種淡化方法對(duì)海水溫度的適應(yīng)性不同。如RO適宜溫度為15～25℃；蒸餾法適宜溫度為0～35℃。對(duì)于RO過(guò)程，膜

8、的透水量隨水溫的升高而增高。低溫海水粘度增大使膜孔收縮，產(chǎn)水量大幅