第一篇：反滲透法海水淡化工藝設計方案

海水淡化 工藝設計方案

姓

名： 董福林 所在班級：海化13-1 學

號：201338042113

二○一四年十二月

目錄

1.方案方法選擇

2.原理介紹

3取水方式 海水預處理

5加藥裝置的選擇

6反滲析主機介紹

7管道選擇

8工藝流程圖

9結語

方案方法選擇

海水淡化技術種類很多，有蒸餾法（多級閃蒸、多效蒸餾、壓汽蒸餾等）、膜法（反滲透、電滲析、膜蒸發等）、離子交換法、冷凍法等，但適用于大規模淡化海水的方法只有多級閃蒸、多效蒸溜和反滲透法

反滲透法與現有其他分離方法（如蒸發、冷凍等）相比，具有相態不變、無需加熱、設備簡單、效率高、占地小、操作方便、能量消耗少、適應性強等顯著特點。而且采用反滲透技術不會造成環境的二次污染，排污費用較低，容易達到環保要求，制水成本可大幅度降低，易于大規模工業化生產。

原理介紹

當向濃溶液一側施加一個大于滲透壓的外壓時，濃溶液中的水就會通過半透膜流向稀溶液，使濃溶液的濃度更大，這一過程就是滲透的相反過程，稱為反滲透滲。反滲透是非自發過程

取水方式的確定

在海水淡化系統中，取水方式對海水的預處理有較大的影響。如果考慮因素不全面，會嚴重影響反滲透的效果，給保安過濾器及反滲透膜堆增大工作負荷。

取水方式應考慮如下因素：取水位置的選擇；臺風對取水設施的影響；從取水處輸送至預處理系統的方式方法；取水泵的選擇（潛水泵或端吸泵等）；海潮對取水水位的影響；海水溫度的變化；海水的腐蝕性；海水中微生物、細菌、藻類等。

考慮以上因素后，一般有如下四種取水方式：海灘井取水；表層海水取水；海床過濾取水；海灘水平暗渠取水。具體采用何種取水方式，要在綜合考慮各種因素后才可確

海水預處理

微濾和納濾技術用于海水預處理 海水不僅硬度高，且水中的懸浮物、膠體物質、微生物、細菌等會使膜受到污染、侵蝕，水的溫度、pH值、余氯含量、壓力等參數的變化也會影響膜的性能，所以給水預處理對反滲透安全運行是至關重要的。傳統的常規海水預處理包括：滅菌沉降、過濾、軟化、脫氣等，需要多道工序

20世紀90年代在少數設備中出現了采用微濾（MF）和納濾（NF）等膜技術作為反滲透海水淡化系統的預處理工藝

微濾膜（孔徑0.2 μm）在保持較大的水通量的前提下，可使海水中的膠體顆粒和細菌數量減少幾個數量級，不再需要加入絮凝劑、殺菌劑和還原劑等化學藥品，同時也省去了保安過濾器，有利于反滲透裝置的長期穩定運行。納濾膜（孔徑在nm級）用于脫除海水硬度和總溶解固體，從而提高海水反滲透的操作壓力和系統的回收率。

（１）機械過濾器：機械過濾器的作用：用于去除原海水中的雜質、膠體、微生物及其它懸浮物等，使過濾后的海水污染指數達到ＳＤＩ≤５，滿足預處理的要求

（２）超濾：超濾的作用與機械過濾器的作用相同

加藥裝置的選擇

海水淡化系統中的加藥處理是不可缺少的重要環節，因此，對加藥裝置的配置及加藥種類的選擇、加藥量的計算就顯得非常重要。首先要在取水井或同類取水管線中加入次氯酸鈉或氯氣，進行殺菌滅藻；在機械過濾器前，在管道中加入絮凝劑，使水中的膠體及雜質凝結，這樣有利于機械過濾。經過濾后的海水，有時要根據水質的情況，加入阻垢劑，防止水中更小的膠體及雜質結垢而污堵反滲透膜；在海水中加入還原劑，對由于加入殺菌劑而留下的余氯進行還原，因為反滲透膜對余氯的要求非常嚴格，余氯會對反滲透膜產生極強的氧化作用。

色素，異味，生化有機物，降低水的余氨值及農藥污染 等有害的物質。如果原水中鈣鎂離子含量較高時，還需要增加軟水裝置，主要目的在于保護后級的反滲透膜不受大顆粒物質的破壞，從而延長透膜的使用壽命。

反滲析主機介紹

反滲透主機主要由增壓泵，膜殼，反滲透膜，控制電路等組成。是整個水處理系統中的核心部分，水質的好壞最主要也取決該部分。只要膜的型號及增壓泵的型號選取得當，反滲透主機對水中鹽分的過濾能力都達到99%以上，出水電導率可保證在10us/cm(25d)以內。后處理部分主要是對反滲透主機制取的純水作進一步的處理如果后續工藝接離子交換或去離子交換設備，則可以制取工業用超純水，如果是用在民用直飲水工藝上，則常常接后置殺菌裝置

管道選擇

（１）取水與預處理部分可以采用ＰＶＣ或ＵＰＶＣ管路，或采用碳鋼襯塑管。（２）反滲透主體部分采用雙向不銹鋼。（３）后處理部分采用ＰＶＣ或ＵＰＶＣ管路。

工藝流程圖

近年來，反滲透膜脫鹽裝置得到了迅猛發展，已成為新的海水淡化的首選水處理裝置。膜技術的改進及反滲透膜性能的不斷提高，使得海水淡化過程的生產成本顯著降低。

面對日趨緊張的水資源及能源危機，選擇低能耗的海水反滲透膜無疑會大大降低海水淡化制水成本，促進國內海水淡化事業的發展，并為低碳經濟發展提供可靠的保證。展望未來，新型低能耗、大直徑及新材料的反滲透膜元件將使海水淡化變得越來越經濟

第二篇：海水淡化調研報告

海水淡化的概念和意義

海水脫鹽生產淡水。是指將水中的多余鹽分和礦物質去除得到淡水的工序。是實現水資源利用的開源增量技海水淡化即利用術，可以增加淡水總量，且不受時空和氣候影響，水質好、價格漸趨合理，可以保障沿海居民飲用水、農業用水和工業鍋爐補水等穩定供水。有時食用鹽也會作為副產品被生產出來。

地球表面雖然 2/3被水覆蓋，但是97％為無法飲用的海水，只有不到3％是淡水，其中又有2％封存于極地冰川之中。在僅有的1％淡水中，25％為工業用水，70％為農業用水，只有很少的一部分可供飲用和其它生活用途。然而，在這樣一個缺水的世界里，水卻被大量濫用、浪費和污染。加之，區域分布不均勻，致使世界上缺水現象十分普遍，全球淡水危機日趨嚴重。目前世界上100多個國家和地區缺水，其中28個國家被列為嚴重缺水的國家和地區。預測再過20～30年，嚴重缺水的國家和地區將達46～52 個，缺水人口將達 28～33億人。我國廣大的北方和沿海地區水資源嚴重不足，據統計我國北方缺水區總面積達58萬平方公里。全國500多座城市中，有300多座城市缺水，每年缺水量達58億立方米，這些缺水城市主要集中在華北、沿海和省會城市、工業型城市。

隨著地球上人口的激增，生產迅速發展，淡水已經變得比以往任何時候都要珍貴。淡水資源緊張是全世界面臨的嚴重問題之一，海水淡化是解決這一問題的根本途徑。

二、將海水進行淡化處理的原理

海洋水占全球水總儲量的97 % ,而人類有近七成居住在距大海不到120公里的地方,因此海水淡化成為新水源開發的必然趨勢。海水淡化就是將海水脫除鹽分變為淡水的過程。

海水水質的主要特點是:

(1)含鹽量高,一般在35g/ L左右

(2)腐蝕性大

(3)海水中動、植物多

(4)海水中各種離子組成比例比較穩定

(5)

pH變化小,海水表層pH在811～813范圍內,而在深層pH則為718左右。

圖表 1海水中主要離子成分

海水淡化方法分類及其原理

根據分離過程,海水淡化主要包括蒸餾法、膜法、冷凍法和溶劑萃取法等。蒸餾法海水淡化是將海水加熱蒸發,再使蒸氣冷凝得到淡水的過程,又可分為多級閃蒸、多效蒸發和壓氣蒸餾。膜法海水淡化是以外界能量或化學勢差為推動力,利用天然或人工合成的高分子薄膜將海水溶液中鹽分和水分離的方法,由推動力的來源可分為電滲析法、反滲透法等。冷凍法海水淡化是將海水冷卻結晶,再使不含鹽的碎冰晶體分離出并融化得到淡水的過程。溶劑萃取法海水淡化是指利用一種只溶解水而不溶解鹽的溶劑從海水中把水溶解出來,然后把水和溶劑分開從而得到淡水的過程。

海水淡化的歷史可以追溯到公元3世紀,當時的水手用海綿吸收海水蒸發出的水蒸氣,然后將凝結的淡水擠出以供旅途之需。海水淡化真正實現裝機應用是在18世紀后期。最早的海水淡化處理廠于1881年在地中海馬耳他島上建成,島上的飲用水大部分來源于海水淡化處理。現代海水淡化方法的早期研究開發中,蒸餾法特別是多級閃蒸法應用最為廣泛。近二十年來反滲透技術發展速度很快,在海水淡化領域的總容量已經接近多級閃蒸的容量份額。

第二節 海水淡化工藝分析

一、海水淡化的方法 多級閃蒸(MSF)

多級閃蒸是多級閃急蒸餾法的簡稱。其原理是將原料海水加熱到一定溫度后引入閃蒸室 ,由于閃蒸室中的壓強控制為低于熱鹽水溫度所對應的飽和蒸氣壓,所以熱鹽水進入閃蒸室后即成為過熱水而急速地部分汽化,所產生的蒸氣在冷卻水管外壁冷凝為所需淡水,同時熱鹽水自身的溫度降低。原料海水在進入加熱器前作為冷卻水冷凝閃蒸室中的蒸氣,換熱后溫度上升,可以節約大量能源。多級閃蒸的整個設備由多個閃蒸室構成,每一級閃蒸室里面可以完成一個完整凈化過程。熱鹽水依次流經若干個壓強逐漸降低的閃蒸室逐級蒸發降溫,濃度逐級增大,直到溫度接近(但高于)天然海水溫度。

多級閃蒸技術利用熱能和電能 ,適合于可以利用熱源的場合,通常與火力發電站聯合建設與運行。由于其技術最為成熟,海水結垢傾向小、設備簡單可靠、易于大型化、操作彈性大、運行安全性高以及可利用低位熱能和廢熱等優點 領域仍屬第一。

圖表 2 多級閃蒸原理示意圖 ,目前多級閃蒸的總裝機容量在海水淡化

反滲透(RO)

用膜將含鹽濃度不同的2種水分開,在含鹽的一側外加一個壓力,使之大于膜兩側的滲透壓力差,迫使水從高濃度溶液中析出并透過膜進入低鹽濃度溶液,這就是反滲透原理。反滲透海水淡化系統如下圖所示,由4個主要部分構成:(1)預處理;(2)高壓泵;(3)膜組件;(4)后處理。其中,預處理是對進料海水進行處理,通常包括去除懸浮固體,調節pH,添加臨界隱蔽劑以控制碳酸鈣和硫酸鈣結垢等 ,目的都是為了保護膜。高壓泵用于對進料海水加壓,使之達到適合于所用膜和進料海水所需要的壓力。膜組件的核心是半透膜,它截留溶解的鹽類,而允許幾乎所有不含鹽的水通過。后處理主要是進行穩定處理,包括p H調節和脫氣處理等。

圖表 3 反滲透系統流程圖

作為膜組件的核心,半透膜的材料不斷更新以更好地適應工業應用。最早使用的膜材料是醋酸纖維素,后來逐漸被其他的醋酸纖維素、聚酰胺和其他聚合物等各種配料或衍生物取代。20世紀50年代末,勞伯和索里拉金開發了不對稱醋酸纖維素膜,將膜材料的發展引入了新的階段。不對稱膜(也稱作薄膜復合膜)有2 個連貫的部分:第一部分是與鹽水溶液接觸的表層(截留層),決定膜的性能;另一部分是多孔支撐層,支撐上述表層,同時允許水通過。現在生產中使用的膜絕大部分是不對稱膜 ,它允許被復合的材料具有最佳的表層截留特性,同時背稱材料具有防壓實的特性。不對稱膜可分為固態膜和動態膜2種,前者有4種基本構型:板框 式、管式、卷式和中空纖維式。

反滲透工藝中,通過改變膜組件的數量和組合方式可以達到不同的效果。目前的工藝主要有單級、并聯、截留級和產品級。單級是最簡單的組合,只有一個適當容量的膜組件;并聯是指多個膜組件并聯以提高產量,系統的脫鹽率和回收率不改變;截流級也稱多級或串聯,從1級截留的濃縮鹽水作為第2級的進料水,可以提高系統的回收率;產品級非常適合海水脫鹽,從第1級出來的淡水作為第2級的進料液,可以提高脫鹽率,同時從第2級出來的截留水還可與原料海水混合進行再處理,提高回收率。反滲透技術只利用電能,適合于有電源的各種場合。由于具有無相變、節省能源、適用于海水和苦咸水淡化等特點,近二十年來反滲透

技術發展速度最快,淡化成本也降得最快,其在海水淡化領域的總容量已經接近多級閃蒸的容量份額。

冷凍法 冷凍法，即冷凍海水使之結冰，在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與 蒸餾法都有難以克服的弊端，其中蒸餾法會消耗大量的能源并在儀器里產生大量的鍋垢，而 所得到的淡水卻并不多；而冷凍法同樣要消耗許多能源，但得到的淡水味道卻不佳，難以使用。

太陽能法

人類早期利用太陽能進行海水淡化，主要是利用太陽能進行蒸餾，所以早期的太陽能海 水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器，人們對它的應用有了近150 年的歷史。由于它結構簡單、取材方便，至今仍被廣泛采用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中于材料的選取、各種熱性能的改善以及將它 與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比，太陽能具有安全、環保等優點，將太陽能采集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化 技術由于不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。

低溫多效

多效蒸發是讓加熱后的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發，前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽 作為下一蒸發器的熱源，并冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由于節能的因素，近年發展迅速，裝置的規模日益擴大，成本日益降低，主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力，采用廉價材料降低工程造價，提高操作溫度，提高傳熱效率等。

電滲析法

該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研制。離子交換膜是0.5-1.0mm

厚度的功能性膜片，按其選擇透過性區分為正離子交換膜（陽膜）與負離子交換膜（陰膜）。電滲析法是將 具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列，組成多個相互獨立的隔室海水被淡化，而相鄰隔室 海水濃縮，淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水，也可以作為水質處理的手 段，為污水再利用作出貢獻。此外，這種方法也越來越多地應用于化工、醫藥、食品等行業的濃縮、分離與提純。

壓汽蒸餾

壓汽蒸餾海水淡化技術，是海水預熱后，進入蒸發器并在蒸發器內部分蒸發。所產生的 二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力后引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝后作為產品水引出，如此實現熱能的循環利用。

露點蒸發法 露點蒸發淡化技術是一種新的苦咸水和海水淡化方法。它基于載氣增濕和去濕的原理，同時回收冷凝去濕的熱量，傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。

水電聯產

水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由于海水淡化成本在很大程度上取決于 消耗電力和蒸汽的成本，水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力，從 而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的，這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。

蒸餾法

蒸餾法雖然是一種古老的方法，但由于技術不斷地改進與發展，該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程，其原理如同海水受熱蒸發形成云，云在一定條 件下遇冷形成雨，而雨是不帶咸味的。根據所用能源、設備、流程不同主要可分設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。

圖表 4 海水淡化方法的分類

圖表 5 三種海水淡化工藝關鍵技術參數對比表

二、影響海水淡化工藝選擇的因素

海水淡化方法比較及其發展方向海水淡化的方法有十余種。目前主要方法有多效蒸發（MED）、反滲透（RO）和多級閃蒸（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）開發后在世界范圍內迅速得到了較廣泛的應用，與RO和MSF一起成為最具發展前景的海水淡化技術。究竟哪種方法最適合當地經濟、社會發展不是絕對的。本文將世界主要三種淡化方法進行比較并結合實踐對選擇海水淡化方法的依據進行探討。

目前主要淡化方法的技術原理及應用

近年來世界上海水淡化正向高效化、低能化和規模化的目標發展，MSF、LT-MED、RO更成為適用于大型化海水淡化技術的主流。

MSF方法大規模商業化生產淡水已有30多年，技術成熟，運行安全性高。

LT-MED其特征是將一系列的水平管降膜蒸發器串聯起來并被分成若干效組，用一定量的蒸汽輸入通過多次的蒸發和冷凝，從而得到多倍于加熱蒸汽量的蒸餾水。可作為鍋爐的補充用水、生產過程的工藝用水或者大規模的市政飲用水供水。

RO 主要應用領域有海水和苦咸水淡化，純水和超純水制備，工業用水處理，飲用水凈化，醫藥、化工和食品等工業料液處理和濃縮，以及廢水處理等。

主要淡化方法的比較及發展方向

2.1 MSF

MSF具有工藝成熟，維護量較小，運行可靠，對原水預處理要求低和使用壽命長，出水品質好等優點。MSF存在的最大問題就是性能比低，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海水淡化技術體現如下的發展方向：

1）提高最高操作溫度，尋找改進熱量交換的新方法。通過薄管壁材料的選制，逐滴冷凝過程的改進盡可能減少熱交換面積，提高熱交換量等。2）成功實現大型MSF裝置。根據Leon Awerbuch 報道，位于阿布扎比 的蘇威哈特廠(Shuwaihat)，其單套裝置的設計規模為76000m3/d。

(Abu Dhabi)3）采用新材料和管路優化設計提高效率。WDI公司采用效率高達 95%的蒸汽壓縮設備、帶溝槽的薄鈦管作為傳熱材料、特種混凝土作為蒸發器的殼體，顯著地降低造水成本。

2.2 LT-MED

LT-MED是 20世紀80 年代開發出來的新技術。它的特點是對原料海水的預處理要求不高、過程循環動力消耗小、生產的淡水水質高(鹽度<5mg/L)。另外，該技術減少制水成本的潛力很大，其造水比高，可超過15。

LT-MED海水淡化技術發展方向如下：

1）裝置規模的大型化和超大型化。美國的南加州正在計劃建設日產淡水28400m3的LT-MED淡化工程，其淡化裝置的總效數為30，造水比 22，共有535個相同的管束。

2）采用新工藝和新材料提高性能。對熱過程的改進(即新工藝)采用 NF技術。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合。LT-MED能夠使用反應堆提供的清潔低品位熱能。

4）若能解決結垢問題，LT-MED可向高溫多效蒸餾邁進，以獲得更高的造水比，達30。

2.3 RO

具有投資低、能耗低、建設周期短等優點，適用于建造各種規模的海水淡化工程。其突出優點就是成本較低，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垢的影響（CaCO3，CaSO4，BaSO4），易被氧化劑（Cl2，HClO）氧化而造成損害，因此對進入 RO 裝置的水質要求較高，預處理較為嚴格。

RO 海水淡化技術最新研究動態包括以下幾方面：

1）功或壓力交換器和段間能量回收集成技術的研究。PX或Aqualyng等新型高效能量回收器可使RO 淡化過程本體電耗大約在2.6kWh/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程中的應用相對較多，而低壓膜主要用于苦咸水淡化過程。

3）全膜法預處理工藝的研究。全膜法預處理較好地結合了MF、UF 和NF預處理方法的優點，有效減少化學品添加量和RO膜組件的清洗次數，使操作過程更加環境友好。

4）高回收率工藝的研究。BCS(brine conversion system)系統采用SWRO-級濃縮水作進(含鹽質量分數5.8%～8.7%)，在8.0～10.0MPa操作壓力下，回收率可以達到60%。

最佳淡化方法的選擇 究竟選擇哪種淡化方法，還要根據當地環境特征和運行目標，因地制宜，評估這種淡化方法是否最適合當地經濟發展。一般選擇海水淡化方法的依據主要包括以下要素：環境要素、經濟要素、需求要素、技術要素等。

3.1 環境要素

環境要素主要包括海水因素、地理位置因素、能源儲備因素等。

3.1.1 海水因素

每種淡化方法對海水溫度的適應性不同。如RO適宜溫度為15～25℃；蒸餾法適宜溫度為0～35℃。對于RO過程，膜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，產水量大幅度下降；而水溫過高則加快膜的水解速度，使有機膜變軟，易于壓實。水溫季節性節變化大的海域(如渤海中部，冬、春季均溫為5℃以下，夏季均溫為25℃，顯然不利于RO過程，而選擇蒸餾法比較適合。由于冬季水溫過低，將RO站建造在中國北方的最佳選擇是用發電廠的冷卻海水作為其供水。

下圖譜反映了進料海水鹽濃度對RO MSF的影響。可以看出，與MSF相比，鹽濃度RO的影響較大，MSF幾乎適用于任何鹽濃度的進料海水。RO法適用最大鹽濃度是多少這個問題很少人研究，據Karelin報道，最大鹽濃度不應超過100g/L。

圖表 6

反滲透操作壓力、多極閃蒸氣壓與進料海水鹽濃度的關系

海水水質的污染程度對蒸餾法不敏感；但對RO 而言，會使 RO壓力和單位電耗率增大，因此大大增加了RO的海水預處理難度和成本；對于較小的規模一般也容易處理，而對大型淡化廠則有可能影響到總體的技術方案。中東地區的海灣水有“四高”，即：高溫(夏天高達40℃)、高菌藻、高石油污染和高鹽度(總含鹽量高達40000mg/L)，對 RO 是不利的，所以中東地區海水淡化多以MSF為主。目前也建立了大型的海水RO淡化廠，他們的預處理經驗是值得借鑒的。

3.1.2 地理位置因素

在沒有充足汽源火電廠的海島區，一般采用RO；如存在發電廠，則RO用發電廠的冷卻海水作為其供水。在汽源充足的沿海火電廠，鑒于歷史原因一般采用大型蒸餾淡化廠。

3.1.3 能源儲備因素

MSF或MED需要汽和電作為能源；RO只需要電作為能源。蒸餾淡化廠利用汽輪機低壓抽汽作為熱源，或者與低溫核能供熱站直接連接。如有足夠的可利用電源，而無需自身發電，那么選擇RO是具有吸引力的，因為其初始成本低、容易維護且運行方法簡單。如有豐富的天然資源(天然氣、石油等)，能源費用很低，則使蒸餾法的運行成本降低，具有出口電能的優勢。這也是中東地區對MSF尤其熱衷的原因之一。值得一提的是，中東地區也是較早試用大型海水 RO 的地區，但在今后相當長的時期，仍會以MSF為主。除天然氣、液體燃料和化石燃料外，海水淡化的替代型能源主要包括核能、太陽能、風 能、地熱能、海洋能以及生物能等。其中核能淡化最有競爭力：中小型反應堆耦合大規模淡化裝置。反應堆的熱量經多回路隔離，在MSF鹽水加熱器中加熱鹽水，或為 MED提供首效加熱蒸汽，即可實現與 MSF或 ME 的耦合；利用核能發電為RO提供電能，即可實現與RO的成功耦合。

3.2 經濟要素

影響海水淡化經濟的因素很多，其中能耗問題是論證經濟可行性最重要的指標之一。海 水淡化技術工藝的不同，需消耗不同形式的能量。下面以總體情況對主要海

水淡化方法能耗

與投資進行比較，見下表。通過下表可以得到以下結論：

圖表 7

主要海水淡化方法能耗與投資比較

1）MSF 和 MED 系統主要消耗熱能，此外還需要少量電能，而 RO 系統只消耗電能。由于熱、電的不等價性使常規性能評價指標之間缺乏可比性。為此建立

了以電量為基準的統一的性能評價指標體系，它將脫鹽系統所消耗的熱能按實際技術水平折算等價的電量 電耗量)，以單位淡水產量的 如表 1

(當量

(當量)電耗率指標進行性能評價，所示。由(當量)電耗率

和總電耗率得出耗能大小

2）從主設備投資來看RO 最低。但 RO 膜的產水率受海水溫度影響，當水溫較低時必 須設置海水加熱裝置或者利用熱量，這將大大增加其能量消耗。實際運行中，膜的反清洗也

需消耗一定電量。因此，RO 裝置實際運行能量消耗要大于表所示的數值。

3.3

需求要素

需求要素主要指生產規模，也就是所需的水量。可謂是確定最佳淡化方法的重要因素之 一：制成飲用水的量(這種飲用水是建成后的工廠要生產的水)。

蒸餾法海水淡化的技術指標與其裝置規模密切相關，裝置容量越大，其經濟性就越強。

主要適合于大型和超大型淡化裝置，目前 MSF

50000m3/d。一般

m3 的海水淡化規模，的規模較小，一般在日產 1 萬 m3

3000m3/d 左右。RO 法無論大型、中型或小型都適用。雖然我國目MSF 的最大單機容量高達

日產幾千

對其所選甚少。LT-MED 以下，單機生產力在 前

淡化水的接受程度，需求量和裝置規模都很小，但建設大型海水淡化裝置和淡化廠勢在必行。因此在自然水資源極度短缺的地區，無論建設海水淡化廠的資金如何，首先選用的是超大規

模淡化工廠(鑒于歷史原因大多數采用 源不斷地制造淡水供人們生存、社會發展。

MSF)來源

3.4 技術要素

RO 法為了持續可靠地進行水生產，需要為大量的耗用品（膜）和化學品制訂大額的運 行預算。歐美日等國家和地區是膜和膜組件的生產大國，如美國 DuPont、Filmtec、日本東 洋紡、東麗公司、日東電工等膜制造商，使膜分離的海水淡化容量占有較高的比重，處理能 力較大，所以這些國家和地區可以優先考慮 RO 法。

另外，海水淡化迫切需要采用新技術、新工藝來進一步降低淡化成本、使能量和水符合 匹配要求。因此集成技術應運而生。能源裝置、蒸餾裝置和膜法 RO 裝置相結合的集成技術 在不斷優化，淡化與發電、制鹽、產水和提取海洋元素相結合的過程，甚至核能淡化，都已 得到高度重視。

低溫多效蒸發器與反滲透裝置的綜合技術經濟比較

在汽源充足的沿海火力發電廠，采用低溫多效蒸發器與反滲透裝置相比，其主要優點是：）進料海水過濾加藥預處理簡單，從而可簡化過濾和加藥系統；）出水水質比一級反滲透方式提高了30 倍，若作為電廠的鍋爐補給水可直接進入凝結 水精處理裝置；）由于低溫減壓蒸餾海水濃縮倍率為1.7 左右，仍不會發生硫酸鈣結垢及海水先通過

年清洗一次，檢修周期

離子陷井的良好犧牲陽極保護作用，設備可 1.5～5 長達 20 年；）負荷從110%到 20%變化，可實現自動調節而無須操作人員介入，可靠性好；）運行費用低，其制水成本比反滲透每噸水低1～1.5 元。

三、海水淡化的預處理及后處理工藝

海水淡化預處理示范工程實際運行情況，在原有工藝的基礎上加以改進，采用“混凝+ 澄清+砂濾 + 微濾”的預處理工藝。來自自然沉降池的海水經海水提升泵提升，與來自加藥

系統的經計量泵計量的絮凝劑在射流器中混合后進入機械反應混合絮凝池，絮凝后海水靠液 位差自然流人斜板沉淀池，沉淀后上清液流人中間儲水罐，中間儲水罐海水經泵打人一體化

膜過濾裝置，出水進產品水罐。該一體化膜過濾裝置中砂濾出水經 濾，再 0．21xm 的中空纖維膜。

1Ixm 的平板膜過

圖表 8 渤海海水預處理工藝流程

一個大型的海水淡化項目往往是一個非常復雜的系統工程。就主要工藝過程來說，包括 海水預處理、淡化（脫鹽）、淡化水后處理等。其中預處理是指在海水進入起淡化功能的裝 置之前對其所作的必要處理，如殺除海生物，降低濁度、除掉懸浮物（對反滲透法），或脫 氣（對蒸餾法），添加必要的藥劑等；脫鹽則是通過上列的某一種方法除掉海水中的鹽分，是整個淡化系統的核心部分，這一過程除要求高效脫鹽外，往往需要解決設備的防腐與防垢 問題，有些工藝中還要求有相應的能量回收措施；后處理則是對不同淡化方法的產品水針 對不同的用戶要求所進行的水質調控和貯運等處理。海水淡化過程無論采用哪種淡化方法，都存在著能量的優化利用與回收，設備防垢和防腐，以及濃鹽水的正確排放等問題。

第三章

國內外海水淡化技術及進展情況分析

第一節

一、海水淡化技術的主要進展

中國海水淡化技術是在政府支持和國家重點攻關項目驅動下發展起來的，電滲析、反滲 透和蒸餾法（多級閃蒸、壓氣蒸餾和低溫多效蒸餾）等海水淡化技術的研究

國際海水淡化技術概況

開發，都取得相

當大的進展。1958 究，1967－1969 年國家科委和國家海洋

研究，為海水淡化事業的發展奠定了基礎。

1965 反滲透

年代進行了中空纖維和卷式

年，山東海洋學院化學系在國內最先進行CA 不對稱膜的研究；上世紀 70

RO 膜及元件的研究，并初步工業化。“七五”以來，反滲透海

年首先開展電滲析海水淡化的研局共同組織了全國海水淡化會戰，同時開展電滲析、反滲透、蒸餾法等多種海水淡化方法的

水淡化技術的開發研究一直列入國家重點攻關項目，“七五”期間完成了中、低鹽度反滲透 膜和組件的研制，建立了海島苦咸水淡化示范工程；“八五”期間，在中鹽度反滲透膜的研 制方面取得了很大進展；“九五”攻關使新型的聚酰胺復合膜中試放大成功，結合關鍵技術

和設備引進，現已生產聚酰胺復合膜產品。1997 鎮建造了 500 水平。目前我國已建和在建的海水淡化裝置 滲透

海水淡化工程為 浙江玉環電廠

類工程。

上世紀 60 年代原船舶工業部上海 704 研究所開發了 級的壓汽蒸餾淡化裝置和利

m3/d

5000 m3/d

年在浙江舟山市嵊山立方米/

多個, 以反滲透法為主，已建成最大反

NF-RO 集成海水淡化的研究。日反滲透海水淡化示范工程，噸水耗電 5.5 度以下，技術經濟指標具有同等容量的世界先進

。另外，還開展了

30000噸/日雙膜法海水淡化工程已完成招標合同，建成后將成為國內最大的海水淡化同

用柴油機缸套水余熱的閃蒸淡化裝置裝備艦船使用。持了

洋局天津海水淡化與綜合利用研究所進行了 30 m3/d 究

內容包括 30 m3/d豎管常壓壓汽蒸餾裝置和 管負壓壓汽蒸餾裝置（操作溫度 72 ℃）以及 題為后期

年代-80 年代初，天津市科委支

年代以后，國家海 日產淡水百噸級的多級閃蒸中試研究，取得一定的設計參數和經驗。80

規模的壓汽蒸餾裝置開發工作，其研

30m3/d 水平

30m3/dOTE/VC 淡化裝置。以上研究工作取得的成果和過程中遇到的問研究積累了豐富的經驗，對于我國蒸餾法海水淡化技術的發展起到了重要的推進作用。

1987 年大港電廠從美國 ESCO 公司引進兩套 3000 m3/dMSF 海水淡化裝置，與離子交

1994換法結合，解決鍋爐補給水的供應，運轉至今取得了顯著的經濟和社會效益，自

年開

始參照引進的多級閃蒸海水淡化裝置，開發生產出日產 1200 m3 淡水的多級閃蒸系統原型中 間試驗裝置。1998 s/cm 之間,產水量最大約

年完成安裝，此設備出水電導率在 2.7～7μ

m3/h，尚需進一步進行改進工作。

國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所研制的 試

m3/d

低溫雙效壓汽蒸餾工業驗裝置于 2003 年 3 多效

月投入運行，并裝瓶銷售。此舉不僅解決了海水淡化裝置從單效變

/冷凝的傳熱系數和污的效間接口問題，而且在工業規模上驗證了蒸發 垢系數[2，3]，為工業

規模的多效蒸餾裝置的設計和制造奠定了技術基礎。

2004 年

津海水淡化與綜合利用研究所設計的 月由國家海洋局天3000 m3/d 的低溫多

個多月的運行考驗。該裝置

99%。該裝置

10000 效蒸餾海水淡化工程在山東黃島發電廠一次試車成功并通過 9 系

國內第一臺完全自主知識產權的多效蒸餾海水淡化裝置，裝置的國產化率達 的建設完成表明我國已初步掌握大型低溫多效蒸餾海水淡化的成套技術。另外，m3/d

的多效蒸餾示范工程已完成設計，近期將開工建設。

除了自主設計建造的蒸餾淡化工程外，2003 約從法國 Sidem

年河北黃驊發電廠簽

公司

熱壓縮多效蒸餾海水淡化裝置，將于2004 年，10000

m3/d引進 2 10000 m3/d 2006 年下半年投入運行。天津經濟技術開發區簽約從美國 WEIR 熱能公司引進

低溫多效裝置，計劃于 2005

年底投入運行。

二、美國研制薄膜蒸餾法淡化海水技術

美國新澤西理工學院薄膜分離技術領域的一位化學工程師兼杰出教授研發出一種突破 性的海水淡化的方法。這位化學工程師在薄膜分離領域已經擁有了 務局提供資金支持的。

研究人員表示，目前利用反滲透技術能夠處理海水的含鹽濃度最高為 5.5%，這種淡化 海水新技術能出色地處理含鹽濃度超過 5.5%的海水，而且這種新方法只需廉價的低等燃料 提供熱能，并且效能極高。多項專利，他表示，利用這種海水淡化新技術，可以將含鹽濃度高的海水進行淡化。這項研究是由美國內政部墾

這種淡化海水新技術利用的是薄膜蒸餾法，處理過程也很簡單，即利用廉價的燃料對鹽 水溶液加熱，迫使水從鹽溶液中蒸發，純凈的水蒸氣從薄膜上一個納米級的小孔中穿過，然 后在薄膜另一側的冷卻中凝結。研究人員表示，薄膜分離技術的基本原理已經是眾所周知。人和動物體內的腸道就可以被視為半滲透的薄膜，科學家對薄膜分離技術的早期研究就是利

用動物的這些組織來進行的。

薄膜分離技術大多應用在生物醫學、生物工藝學、化學、食品、石化、制藥和水處理工 業領域，來進行分離、凈化和濃縮液體溶液或是氣體。目前的薄膜分離技術主要依賴于對薄 膜和薄膜組件的設計能力。其中薄膜上小孔的尺寸是重點考慮的因素，它將決定液體或氣體 中的哪種分子能夠穿過薄膜，特別是在分子從一個高濃度的環境流向一個低濃度的環境時。

薄膜兩邊壓力和濃度的不同就會引起分離現象的發生，而且當薄膜上小孔的尺寸縮小時，薄

膜的有效性和選擇性都會增加，如這種海水淡化技術中分離薄膜小孔的尺寸還不足幾納米。

研究人員表示，這種淡化海水的新技術在未來有廣闊的應用前景，如通過淡化海水來凈 化出適合飲用的水有廣大的用戶，并刺激經濟發展。

三、日本積極研發合成纖維膜海水淡化技術

日本《FujiSankeiBusinessi.》2008 年 5 外海

月 23 日報道，化學纖維生產廠家致力于海水淡化和排水處理等水處理業務。在經濟持續增長的新興國家，許多因為水資源不足而苦惱，加上生活水平的提高和環境意識的高漲，預測相關市場急劇擴大。日本廠家的優勢是以合成 纖維等開發培育的“膜”技術應用。跳出“只有水”意識留傳的日本，在世界尋求業務機會。

在位于地中海沿岸另一方的內陸部幾乎沒有水資源的阿爾及利亞，非洲最大的海水淡水 月開始運轉。制造能力高達每天 20 萬立方米。在中東的萬立方米 化裝置 沙特阿拉伯，的裝置也將從來年開始運行。

兩個裝置訂貨了東麗從使用的海水除去鹽分和雜質的“反滲透（中精力使“水處理事業的銷售額從 2007 的

1000 億日

RO）膜”。該公司正集

420 億日元，在 2015 增長到

元以上”。

在所謂“水比油貴”的中東各國，迄今，是燃燒豐富的石油使海水蒸發分離鹽分的“蒸 發法”為主流，但是，由于原油價格的高漲等費用上升，RO 法在急劇擴大。在沙特阿拉伯，2005 RO 微小到

年的造水量中，已增長到占 15％。

膜以將類似于尼龍的合成物質可以伸展到0.2 微米薄度的超微細孔除去離子

等分子級的雜質。與滌綸非織造布等粘貼使用，以提高強度，是對將膜在內部卷成傘狀的管 子用高壓通水，分離成超純水和含雜質水的結構。是比由將膜重疊過濾器的“過濾法”進展

最高度的水處理技術。而且，設備費用是蒸發法的大約一半，而淡水化率為4 倍，能源消費 量為五分之一。每單位的淡水化費用便宜 2 日本廠家自豪在 份額。原來，RO 膜的開發在

RO

成左右，由于原油貴，其差正在擴大。

膜的世界市場占約 7 年代

成的壓倒

美國作為國策先行，杜邦公司等一直在進行。受水資源恩惠的日本雖然開始晚了，但在 80

年代使用超純水的半導體制造用的需求擴大，使生產正式化，積蓄了技術。

在海外，不僅是海水，處理生活排水確保飲用水的動向活躍化。除去比海水鹽分更大的

病毒和雜菌的“納米過濾（NF）膜”和“限外過濾（UF）膜”等的需求也正在擴大，日本 產品很受歡迎。

進而，在日本生產廠家之間，以合作的相乘效果對技術精益求精，增強優

勢的動向活躍

化。

可樂麗

野村 microscience 月與親手培育工業用超純水設備的合作，開始組合可樂麗膜

年銷技術和野村設備技術的排水回收再生事業。可樂麗的伊藤文大社長期待“預定 2015 售

額從 150 億日元提高到

200 億日元，以最快的增長實現”。

三菱人造絲與日東電工也在去年攜手，以“膜”合作的互相補充等尋求競爭力的強化。

三菱將水處理事業置于與采用碳纖維的汽車相關事業等并駕齊驅的下一代核心事

業，鐮原正

直社長稱，努力“推進合作，擴大向亞洲和歐洲等的事業展開”。

支撐日本制造業的生產廠家的高技術能力隨著貢獻消除水不足，正在席卷世界市場。

世界嚴重的水不足正在進行，2007 年

個國家和地區的代 月，亞洲太平洋地區約 40表集中在日本大分縣別府市，在首次召開的“亞洲太平洋水首腦會議”上，提出了在該地區

得不到安全水的人超過 7 億以上的嚴重問題。

億人中，以赤道為中24 億人，得 億人。據世界衛生組織（進而，全世界人口

心沒有下排水等衛生設備的人為

不到含生活用水在內的飲料水的人超過 11

WTO）等介紹，為了得

1天必要的 20 水的疾病而死亡

升水，11 億人要強行 30 分鐘以上的徒步跋涉。因為關于

340

萬人，其幾乎都是兒童。

97％是海水，淡水只有3％。而且其多數以冰河

0.01％。海水淡水化是消除水

的人數每年達

另一方面，地球上的水約 等形式存在，人類能夠使用的淡水僅僅是 不足的王牌。

聯合國提出了到 2015 飲料水的人的比例控制在半數的方針。橫濱市召開的第 4 的飲料水將成為主要議題，政府表明了技術合作援助的方針。

年將不能利用安全28 日在

屆非洲開發會議（TICADIV）上也預測，確保為提高貧困階層生活水平

所謂受水恩惠國家的日本，但由于澳洲的干旱陷入了飼料用谷物不足，世界的乳制品的 價格高漲。國內也產生了黃油缺乏等，世界的水不足對于日本人的生活來說也不是沒有關系。

要求日本在技術和資金方面做出進一步的貢獻。

四、德國海水淡化技術取得新成就

世界著名的泵閥制造商德國 KSB

集團，最近推出了一種用于逆滲透海水淡化過程的新

”的新技術

技術。這一被稱為“ SalTec 解決方案，能夠有效降低海水淡化過程中的能源消耗。

在海水淡化工程方面，使用純機械脫鹽方式、無需依賴發電廠及其廢熱資源的逆滲透加工廠，在全世界正變得越來越重要。KSB 研制的新技術，能夠使濃縮鹽水的能量直接轉移

到尚未處理的海水那里，而不需要再經過機械變換，由此避免了損耗，達到降低每立方米淡

化海水的單位能源消耗目的。

德國 KSB 三大泵閥制造公司之一，目前在我國上海和大連也建有生產基地

集團是全球，已成為中國泵閥市場的一個主要廠家。在海水淡化方面，它是世界上第一家為逆滲透海水淡

化處理提供這種全套解決方案的廠商，并已在埃及和馬耳他等國安裝使用，有著極佳的表現。

第二節

一、關于滲透、反滲透的相關概念、滲透(osmosis)

反滲透膜法海水淡化技術

是指水分子以及溶劑通過半透性膜的擴散。水的擴散同樣是從自由能高的地方向自由能 低的地方移動，如果考慮到溶質的話，水是從溶質濃度低的地方向溶質濃度

高的地方流動。

更準確一點說，是從蒸汽壓高的地方擴散到蒸汽壓低的地方。

被半透膜所隔開的 象，種液體,當處于相同的壓強時純溶劑通過半透膜而進入溶液的現稱參透。參透作用不僅發生于純溶劑和溶液之間，而且還可以在同種不同濃度溶液之間發生，低濃度的溶液通過半透膜進入高濃度的溶液中。砂糖，食鹽等結晶體之水溶液，易通過半透

膜，而糊狀，膠狀等非結晶體則不能通過。、反滲透

當純水和鹽水被理想半透膜隔開，理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過，此時膜純水 側的水會自發地通過半透膜流入鹽水一側，這種現象稱為滲透，若在膜的鹽水側施加壓力，那么水的自發流動將受到抑制而減慢，當施加的壓力達到某一數值時，水通過膜的凈流量等 于零，這個壓力稱為滲透壓力，當施加在膜鹽水側的壓力大于滲透壓力時，水的流向就會逆

轉，此時，鹽水中的水將流入純水側，上述現象就是水的反滲透（RO）處理的基本原理。

RO（Reverse Osmosis）反滲透技術是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術，源于美 國二十世紀六十年代宇航科技的研究，后逐漸轉化為民用，目前已廣泛運用于科研、醫藥、食品、飲料、海水淡化等領域。

RO 下，反滲透膜孔徑小至納米級（1 H2O 分子可以通過

納米 =10-9 米），在一定的壓力

RO 膜，而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過 RO 膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴格區分開來。

一般性的自來水經過 RO 膜過濾后的純水電導率 5μs/cm（RO 膜過濾后出水電導=進水 電導 除鹽率，一般進口反滲透膜脫鹽率都能達到 99%以上，5

97%以上。

年內運行能保證2 ，級反滲透，對出水電導要求比較高的，可以采用 再經過簡單的處理，水電導能小于 1μs/cm）

18.2M.cm，超過國家實驗室一級用水標準（GB 6682 —92）。

符合國家實驗室三級用水標準。再經過原子級離子交換柱循環過濾，出水電阻率可以達到

目前的主要困難是研制價格便宜、穩定、長期受壓無損的反滲透膜

。中國從

世紀初

21開始掌握自主反滲透膜生產技術，在國家的大力支持下，將該計劃列入國家計委高新技術產 業化重點發展專項計劃，由國家海洋局下的杭州水處理研究開發中心的子公司——杭州北斗

星膜制品有限公司承擔并研發成功。目前反滲透膜市場 膜，國產膜只占據了 5%

95％為進口

左右的市場，中國的反滲透技術還有很長的路要走。

二、反滲透膜法海水淡化技術的發展歷程

海水淡化是從海水中獲取淡水的技術和過程。早在 50 年代，為解決“水的危機”，美國

52年起專設鹽水局，74 年后轉為資源技術局，不斷推進水資源和脫鹽的技

1953 年據膜和

術進步，其中

反滲透法海水淡化（SWRO）就是

海水界面有一純水層而提出的；73 年日本 化的發展，它們也都以膜法為重點。經過近和產業化，SWRO 自 70 代進入海水淡化市場之后，發展十分迅速。RO 件已相當成熟，組件脫鹽率可高達

99.5％以上，有約 來，功交換器和壓 通產省下設造水促進中心，專門研究節能的脫鹽技術，歐洲則在尤里卡等計劃下推動海水淡

年的研究、開發年

用膜和組

年的經驗積累，SWRO 工藝過程也逐漸成熟，近年

90%以上

[3]，從而使 SWRO 的本淡水以下，成為從海水制取SWRO 的競爭力。

以投資最低，能耗最省，成本最低，建造周期

所以能如此成功，與其在膜、組器、設備和工藝等方面的力交換器的開發成功使能量回收效率都高達 體能耗在

3kWh/m3 引用水最廉價的方法，進一步增強了

近幾年來，在國際海水淡化招標中，SWRO 短等優勢而屢屢中標。SWRO 創

新性開拓是分不開的。

三、反滲透膜法海水淡化技術的主要創新進展

（一）反滲透膜的進步

在反滲透膜發展的歷史中，不對稱膜和復合股的研發是創新的兩個范例。

不對稱膜

Loeb 酸纖維素 和 Sotrirajan 于 1960

年制得了世界上第一高股鹽率，高通量，不對稱醋

lmrn

厚），傳質速度CA）反滲透膜，其創新在于，以往的膜皆為均相致密膜（約 0．

極底，無實用價值，而不對稱膜僅表皮層是致密的（約 0.2m 厚）就這一點，是傳質速度提高了近

個數量級，表1 給出了 1968 年研制的 CA－CTA 膜的性能。目前通用的CA 反滲透膜多用

于表面水處理，表 2 給出了其基本的膜性能。

復合膜

不對稱膜在高壓下中間過渡層有壓密現象，使水通量下降，為此在1963年提出了復合膜的概念，其創新點在子膜的脫鹽層和支撐層分別由優選的材料來制備，如脫鹽層（約0.2m厚）是芳香族聚酰胺，支撐層是聚砜，這是膜的性能進一步提高，表3給出了復合膜的典型性能。

2、膜組器技術的不斷發展

反滲透膜組器技術的創新，伸膜的性能得以充分的發揮，這里特別提出的是中空纖維反滲透器和卷式反滲透元件。

中空纖維反滲透器

經過多年的研究開發，1970年美國 DuPont 公司推出B－9型苦咸水脫鹽用中空纖維反滲透器，作為重大化工進展而獲得1971年美國化工學會獎。其特點是：一支直徑4英寸的反滲透器可內含90萬條φ084μm，φ142μm的中空纖維，表面積達150m2，在2.6MPa下苦咸水脫鹽可達8m3/d以上。

卷式反滲透元件

同樣地，自1964年提出卷式元件概念，經十多年的多次更新換代，卷式元件也于1970年代中商品化，其構思是數個膜對繞中心多孔產品水管卷起來，呈筒狀，其中，膜對是由兩張膜（脫鹽層向外）和置于中間的產水流道布組成，除靠中心多孔產品水管的一邊外，其他三邊都用粘合劑密封；使用時，將其放入壓力容器中，這一構型使膜片的使用和生產（特別是復合膜）得以急劇擴展。

目前廣泛使用的組件就是上述的這兩種，中空纖維組件堆砌密度達10000m2/m3，卷式元件的達1000m2/m3，雖然后者堆砌密度低些，但對進水預處理的要求不像中空纖維組件那么嚴。目前廣泛應用的中空纖維組件有DuPont 公司的芳族聚酸胺的（如B－10 型6845TR，產水量約26m3／d）和日本東洋紡的三醋酸纖維素的（如 HR8355，產水量約 12m3／d）。卷式元件多由美、日的數家公司生產如美國的Filmtec 和Hydranautics，日本的Nitto和Toray等，現多用復合膜制作，且以直徑為8英寸的居多（一般產水量約20m3／d）。

3、關鍵設備的不斷改進

與此同時，膜脫鹽用的關鍵設備，如高壓泵和能量回收裝置也得到快速的發展。除高壓 泵的品種和型號不斷增多，容量不斷增大，以及效率不斷提高之外，特別應提及的是能量回收裝置，反滲透海水淡化所以能成為有競爭力的過程，能量回收裝置的作用功不可沒。

第一代能量回收裝置是與高壓泵電機主軸相連的渦輪機，用脫鹽后的高壓濃海水沖擊來回收能量，效率約50％；第二代產品是水力渦輪增壓器，其優點是不必與泵的主軸相連，安裝方面，效率也在50％左右；第三代產品為功或壓力交換器，互接將壓力由濃海水傳給新進的海水，效率大于90％，這樣反滲透海水淡化的本體耗電降到3kwh／m3以上。

工藝過程的持續開發

據反滲透膜和組器技術的進步，SWRO 工藝也不斷地發展，主要工藝過程如下：

二級海水淡化工藝 1970年代商用RO膜脫鹽率僅在95 一98％時，為了從海水中制取飲用水而采用此工藝，第一級的產水（約 2000mg/L）,再經第二級進一步淡化為飲用水，第二級的濃水返回第一級作為部分進水，顯然該過程能耗是高的，約10kwh/rn3以上。一級海水淡化工藝 1970年代末，特別是1980年代中期以后，RO膜的脫鹽率達99.2%以上，這為一級SWRO創造了條件。海水經一級RO后，產水即為飲用水（300－400mg/1），水回收率30—35%。

高壓一級海水淡化工藝這是近年來，為了進一步提高回收率而提出的新工藝之一。通常一級SWRO的操作壓力在 5.5MPa，而若提高到8.4 MPa下操作，則可達60％的回收率，這樣海水預處理省了，試劑用量少了，能耗也低了，新建的SWRO廠可采用該工藝。

高效兩段法這也是提高回收率的新工藝，這是一級兩段工藝的改進，在兩段間設增壓部 分，第一段的濃海水經增壓和最終的能量回收部分相結合進入第二段，這也可使回收率達60％。該工藝不僅適合于新建的研件SWRO廠，且可將以前的一級SWRO廠增設第二段，變其產量增加一半。

另外沙特海水轉化公司的研發中心提出納濾（NF）－RO）一蒸餾的新工藝；也有人提出利用深海的靜壓力進行SWRO淡化，相似地，上海一環境公司提出用人造水柱的靜壓力進行SWRO淡化等。

四、反滲透膜法海水淡化技術的進一步發展、RO 脫鹽技術

除SWRO淡化，解決沿海地區和島嶼用水緊張狀況之外，RO廣泛用于苦咸水淡化以及純水和超純水的制備，并成為最經濟的工藝過程。其中，純水和超純水的制備約占RO市場70—80％，涉及電子、電力、化工、石化、醫藥、飲料、食品、冶金等各行業；苦咸水淡化將在西部大開發中進一步發揮作用。

RO 預濃縮技術

在膜下游獲得淡水的同時，上游料液被濃縮，由于滲透壓的限制，將無機鹽和小分子物質濃縮到10％左右是經濟的，這已在化工、醫藥、食品和中草藥等領域得以應用，在環保方面，RO也用于電鍍、礦山、放射、垃圾滲濾等廢水的濃縮處理，水回用或達標排放。RO集成工藝

RO 膜過程有其特點也有其限度和使用要求，為了發揮RO的優勢，采用集成膜過程是十分重要的。如上述的純水和超純水制備、物料的濃縮、海水的全利用等基本上都是RO與其他技術集成的。RO發揮了其脫鹽和預濃縮的作用。

納濾（NF）

納濾膜和工藝都是在RO膜和工藝研發的基礎上形成的，NF膜的孔徑在納米級，其對單價鹽類易透過，而對多價鹽和分子量1000以下的物質截留率很高，這一特點，決定了其在飲用水凈化、水軟化及生物、醫藥、化工等行業的分離、凈化和濃縮中的廣泛應用，成為改造傳統生產工藝，開發新工藝過程方面的一項重要技術。

五、膜性能的優化對海水淡化系統的影響

商業反滲透復合膜的評定指標為鹽透過率及特征水通量。苦咸水脫鹽用反滲透的發展方向為降低鹽的透過率及提高特征水通量。在1995年初，一種新的用于處理苦咸水的芳香聚酰胺復合膜投入商業使用[1]，膜的性能取得了顯著的提高。這種新的膜材料被命為ESPA，該膜具有非常高的特征水通量（0.24gfd/psi-nct）,大約是前一代芳香聚酰胺復合膜的兩倍，同時保持低的鹽透過率。這種新膜的標稱脫鹽率與傳統的苦咸水用芳香聚酰胺復合膜相似，為99%。較高的特征水通量使RO系統要求的給水壓力更低，同時能耗也更低，但是為了完全發揮新技術的節能潛力，在某些進水含鹽量、溫度操作參數條件下，與使用傳統膜元件的RO 系統相比，必須對裝有新型膜元件的RO系統設計作一些修改。

RO 工藝對給水壓力的要求

為了達到RO系統設計流量所需的給水壓力與許多工藝參數有關，其中有一些是相互關聯的。這些參數可分為3種基本類別。頭兩類分別為特定參數類和系統設計參數類。特定參數類包括給水含量和給水溫度。系統設計參數類包括平均水通量，回收率和系統壓降。膜的特征水通量屬于另一類別，是RO膜材料的內在特性。特征水通量常以單位壓力下的產水量來表示，其定義為在RO系統中生產出給定的平均水通量所要求的凈驅動壓力（NDP）。在給定的設計條件和運行條件下，給水壓力由設計平均水通量所要求的NDP決定。NDP與RO系統的平均水通量（APF）設計值和所選膜型的特征水通量（SPF）有下列關系式：

NDF=APF/SPF(1)

設計給水壓力（Pf）等于設計平均水通量所需要的NDP、給水/濃水平均滲透壓（P0）、RO 系統的平均壓降（Pd）和產水壓力（Pp）之和：

Pf=NDP+P0+Pd+Pp(2)

在公式（2）中，假設產品水滲透壓可以忽略不計。因為對于目前的高脫鹽率膜元件來說其產水含鹽量大約是給水/濃水平均含鹽量的1-2%；因此產品水滲透壓可以忽略。根據公式（1）和（2）可以看出，NDP值和所要求的給水壓力值直接與RO系統的設計平均水通量成正比，與所選膜類型的特征水通量成反比。在傳統的RO系統中，隨著給水/濃水側滲透壓增加和給水壓力降低，NDP 沿系統下降。給水壓力下降主要是由于在膜元件給水通道中產生摩擦損失（壓力降）所致。在這種渦卷式膜元件中壓力降是平均給水流量（Qfb）的函數，并與功率因子（b）和給定組件的特征常數（A）有關。

Pd=A*（Qfb）b

為了有效地利用系統中的膜面積，RO系統的給水壓力應該足夠高，從而保證在系統后部的膜元件（該部位滲透壓最高）仍有足夠的 NDP。圖1 給出了一個二段RO 系統的壓力與膜元件位置的關系，該系統中每個壓力容器裝有7根膜元件，整個流程為14根膜元件。用于計算給水-濃水側滲透壓的參數是給水含鹽量1500ppm、給水溫度25℃、系統回率85%、平均水通量為 15gfd(24.8m2/hr)。傳統膜（CPA2）和新型號膜（ESPA）所需的給水壓力根據公式（1）-（3）計算，并以壓力1277Kpa(185psi)和996Kpa（140psi）的兩條平行的水平直線表示。使用ESPA膜元件的RO系統所要求的給水壓力比用 CPA2膜元件的RO 系統所需要的給水壓力低22%。但是在裝ESPA膜的系統中如按這些系數運行時，系統尾部位置的膜元件的NDP非常低且產水量也極低。為使用CPA2膜元件的 RO 系統中水通量分布數據。水通量分布斜率隨給水溫度變化，溫度越高曲線變得越陡。即使按照35℃的最高給水溫度計算時，CPA2系統中的尾部膜元件仍有足夠的產水量。對于使用ESPA膜元件的RO系統，在同樣的設計條件下，產水通量的分布與使用CPA2膜元件的RO系統有明顯不同，由于有較高的特征水通量，沿RO系統的產水量分布曲線會更陡，位于系統尾部的ESPA膜元件在給水溫度為25℃以上時產水通量非常低。

給水溫度越高，前級膜元件的產水量就越大。這種操作條件將導致前級膜元件發生過度的濃差極化，且容易受到污堵。不均衡的通量分布也影響產水質量，特別是在水溫度高的條件下，在給水到達系統的尾端之前就已達到設計回收率，這時大部分膜表面與給水中高濃度鹽溶液接觸，使大量鹽離子透過膜元件，從而造成產水中含鹽量增加。

改進的系統設計

裝有超低壓膜元件的RO系統的產水通量分布可通過改進系統設計而獲得改善。一種方 法是調節前段膜元件的產水量，這可以通過在第一段的產水管路上安裝一個調節閥來實現。

部分關閉調節閥，會提高第一段產水管中的壓力，而產水壓力增加將降低。

NDP[ 公式（2）]，導致第一段產水量降低。為了保證系統產水量，這就需要提高給壓力，并進而提高以后各段的水通量。另一種可提供類似效果的方法是在系統中加入增壓泵，增壓泵通常裝在最后一段的給水管上，就水通量分布而論，這種方法與產品水節流的方法相比，其實際結果是相同的。第2種設計的主要優點是避免了因產品水節流而造成的能量損失。第3種設計方法是在同一系統中使用兩種不同膜元件，將具有較低特征水通量的CPA2膜元件安裝在系統前段位置，這里NDP值最大，在系統后部使用ESPA膜元件以補償NDP的降低。與CPA2膜元件相比，ESPA膜元件有對高的脫鹽率，所以ESPA膜元件可以裝在這種混合系統的末端，而不會明顯提高產品水含鹽量。

RO 裝置的能耗

RO 系統的能耗為生水泵能耗、預處理系統因壓力損失所導致的能耗、輔助設備能耗、高壓泵能耗及產品水輸送泵能耗之和。高壓泵馬達能耗占 RO 系統能耗的絕大部份。RO系統所要求的給水壓力受所使用的膜元件類型（即特征水通量值）和系統排列的影響。高壓泵的比能耗（SPC）是給水壓力（Pf）、回收率（R）、泵和馬達（Ep、Em）效率的函數。

膜產水通量與膜元件所在序位的關系產水通量與膜元件所在序位的關系 圖表10

在平均產水通量為15

和20gfd時，不同RO系統中的能耗

注：給水含鹽量1500ppm；回收率85%；給水溫度（℃）；5、15、25和35，產水通量為15和20fd

SPC=K*Pf/(R*Ep*Em)(4)K是單位轉換常數

上述關系式僅適用于只有單個給水泵的系統。對于使用段間加壓泵的系統，所需功率為 主給水泵功率及段間加壓泵功率之和。上表為不同系統設計時比能耗計算結果。為計算能耗，假設泵效率為 82%，馬達效率為93%，在對使用傳統的CPA2膜元件和使用低壓ESPA膜元件的RO 裝置的能耗進行對比時，很明顯給水溫度影響能耗。

隨著水溫度上升，這兩類膜元件的能耗差的絕對值和百分數都減少，采用段間加壓泵來改善裝有ESPA膜元件的系統的水通量分布，不會導致能耗產生明顯變化，采用混合膜元件的系統的能耗，即在一個裝置中同時使用ESPA膜元件和CPA2膜元件的能耗位于單獨使用這兩種膜的裝置的能耗之間，與帶段間加壓泵的系統相比，這種使用混合膜元的設計為水通量分布不均勻的場合提供一種間單的、低費用的解決方案，但能耗相對較高。

改進的系統排列

在傳統 RO 系統中壓力容器采用多段排列的方式[2]，前后兩段中壓力容器的數量比大約為 2：1。這種排列是為了使膜元件給水通道中保持高流，以使膜表面產生紊流并減少溶解鹽在膜表面的過份濃縮，基于系統成本的考慮，系統設計正轉向數量更少、但長度更長的壓力容器，這樣可更多的膜組件串聯起來，這種設計趨勢導致系統壓力損失更高。

在裝有傳統膜元件的RO系統中，給水通道中的壓力損失僅占總給水壓力的一部分。新的ESPA型膜元件有更高的特征水通量，因而在相同較低的給水壓力下工作，對于采用ESPA膜元件的系統，其給水-濃水側壓力損失限制了采用新型膜元件所帶來的潛在節能可能性。通過改變設計以減少流長度、壓力溶器段數可減少壓力損失，在圖8 中給出了對應不同系統排列給水壓力也不同的一個例子。給水壓絕對值取決于給水成份和系統參數，水流長度越短，能耗越低。但是系統中水流長度越短將就需要有更多的壓力容器并聯連接，從而導致給水通道中流速較低。在 RO 系統設計時膜元件制造高建議了濃水的最小流速。對于8直徑的膜組件，最小濃水流速大約為2.7m3 /h(12gpm)。只有少數排列方式能夠保證這一設計值。特別是在比較常用的15gfd水通量時更是如此，增加設計平均水通量將提高每個壓力容器中的濃水流量，因而可使系統中水流長度縮短在設計水流長度較短的反滲透系統時，另外一個限制參數是濃差極化因子（CPF）。CPF表示在膜表面過量的溶解離子濃度，CPF與產水流量（Qp）和平均給水量的比成正比。

CPF=exp(A*Qp/Qn)(5)

公式（5）中的流量比為膜表面垂直的流量與膜表面平行的橫向流量之間的比值。CPF還可根據單個膜元件的回收率表示為：

CPF=exp[A*2R/(2-R)](6)

通常對 40（100cm）長的膜元件限制值是1.2，此時對應回收率大約為18%。

使用氯化鈉溶液進行的短期測試結果顯示，在相對較高的回收率時膜性能比很穩定。但是在實際的現場操作中，這會使膜結垢速度加快。

第三節 國外海水淡化技術發展分析

一、核能海水淡化技術取得進展

核能海水淡化是以反應堆提供能源的海水蒸餾技術，目前世界上已有11個核電站安裝了海水淡化裝置，提供飲水和核電站補給水。在國外內核反應堆技術成熟的條件下，核能海水淡化在技術上已經不存在障礙。

作為一種新技術,核能海水淡化利用核反應堆,在綜合性設備中將再生電能和海水淡化所用的熱能結合起來。核能海水淡化有兩項獨特的優勢:1.海水淡化耗費電能,而來自核反應堆的電能不會產生溫室氣體;2.由于石油和天然氣價格上漲,以核能淡化海水同以化石燃料能源淡化海水相比具有競爭力。

按照慣例,核反應堆產生的大部分熱能都浪費了,將其用在海水淡化上將是最佳選擇。沿海小城市的小型和中型核反應堆也是海水淡化的好選擇,它們可使用熱電聯產中的渦輪產生的低壓蒸汽和最終冷卻系統產生的高溫海水。

國際原子能機構(IAEA)已在多個國家進行了大量研究和數據匯編。在法國為突尼斯進行的一項研究中,將循環式燃氣輪機和4種核能利用方式進行對比,發現核能海水淡化的成本約為燃氣輪機的一半。

綜合性核能海水淡化裝置的可行性已經得到了超過150反應堆年的實驗證實——這主要是在哈薩克斯坦、印度和日本開展的。目前,世界范圍內處于計劃階段的新設備還有50個,分布于韓國、俄羅斯、巴基斯坦、突尼斯、摩洛哥、埃及、阿爾及利亞、利比亞、伊朗、卡塔爾、約旦和阿根廷。這些設備在不同國家有不同的用途,例如日本將淡化后的海水用于冷卻反應堆。

另一個利用熱電聯產的策略是使反應堆最大限度運行以滿足輸電網需要 ,但當需求降低,將其中的一部分用于啟動反滲透技術海水淡化。

二、CECO 水電聯產海水淡化處理技術

由于全球氣候變暖，干旱、缺水已經嚴重影響到世紀大多數地區的經濟發展，水資源的 嚴重匱乏更給一些發展中國家的穩定構成了潛在的威脅。根據國際水資源管理學會的研究，2025年，生活在干旱地區的10多億人將面臨極度缺水的狀態。

一直以來，大家都知道這樣一個常識：海水不能喝。因為其中含有大量的鈉鹽、鉀鹽、鹵化劑等物質，口味相當咸澀。海洋面積占地球總表面積 3/4，但淡水僅占其3%，且大部分被封在冰帽中，可飲用的淡水資源幾近枯竭。許多國家和地區處于嚴重缺水狀態，我國更是一個淡水奇缺的國家，為了解決天津的飲水問題，政府斥資引灤濟津，引黃濟津。面對汪洋大海，人類卻只能望洋興嘆：如果海水淡化，該有多好呀！

現在，這一夢想已成現實，海水不僅能喝了，還能用來發電。北京中宜環能環保技術有限公司（CECO）已成功地研究開發了海水淡化處理發電系統。此項發明系CECO自行研制開發的純國產化技術設備，擁有獨立的知識產權，獲國家發明專利。

CECO 海水淡化處理發電綜合系統是利用海水在淡化處理中產生的勢能帶動防碳酸鹽抗腐水輪機運轉產生電能，而產生的電能主要用于海水淡化蒸餾和反滲透膜淡化過程所需的能耗及海水淡化處理廠自身所需的電能，是一種低成本、高效率的處理技術。該系統包括海水加溫反滲透膜技術、海水淡化發電技術、海水淡化計算機控制技術。采用光纖數據高速公路，使用環形拓展結構，能夠滿足系統的分布式實時控制要求。與以前的膜分離法和蒸餾法處理海水相比，實現了海水淡化處理的能量綜合利用和轉化，實現電能自給，大大降低了處理成本，使處理后的海水成本僅為0.85元/噸。如今，干旱已給許多國家政府增加了沉重的財政負擔，為解決缺水問題，高昂的專項財 政支出使政府背上了沉重的包袱。有統計顯示，僅巴基斯坦一國，用于緩解干旱的費用每年就需要 2.5 億美元。我國用于抗旱的財政支出也是巨額的。CECO的這項發明具有實用性和可行性，用海水發電的同時生產淡水，無疑是解決人類缺水困擾的良策。

三、CDI 海水淡化技術簡析

CDI(Capacitive deionization)(即電容靜電脫鹽)，是利用一種流過式電容器(Flow-through capacitor, FTC)及電容充放電原理,開發的海水淡化技術。以低電壓直流電對FTC充電,海水流過電極表面，鹽分即以正負離子被吸附于負正電極上,使海水變成淡水。

當飽和的FTC放電時,電極所儲存的電能與離子均可回收,大大降低了能耗，使電極表面變干凈可重復使用。資源的回收與FTC的無污染快速再生,是CDI海水淡化技術的最大特點。

1.耗能低，產水率高；（海水淡化每噸成本約4元）2.前處理與電極再生均不用化學品；3.90%以上的水回收率； 4.30%以上的電能回收率； 5.海鹽分類回收。

圖表 11

與傳統幾種海水淡化工藝比較表

蒸 餾 法

圖表 12

全新 CDI 海水淡化技術

第四節 中國海水淡化技術的進展

一、海水淡化技術在廢水、污水處理中的應用

海水淡化為高食鹽水的深度脫鹽技術，為提高原水回收率，對排放濃水的濃度也有一定要術這與超濾、微濾處理污染或微污染水的技術特性大不相同，與高濃度廢水處理，特別是無機系廢水處理存有較多共性技術，但要特別注意膜對料液環境的適用程度。

反滲透處理電鍍廢水、放射性廢水己很成熟。上世紀七十年代開始用于鍍鎳漂洗廢水處理，爾后又用于鍍鉻、鍍銅、鍍鋅、鍍鎘等廢水處理。美國芝加哥API工藝公司采用B－9芳香族聚酰胺中空纖維膜組件處理Watt Ni 漂洗水，廢水含Ni2+650mg/L，經RO濃縮20倍達至13000mg/L、Ni2+的分離率為92％。北京廣播器材廠用醋酸纖維素膜處理亮鎳和暗鎳的漂洗廢水，廢水中Ni2+為1510——2400mg/L。系統Ni2+的回收率＞99％。

由于ED海水淡化的耗電為 RO 的3倍，ED在海水淡化中的應用愈來愈少，其在苦咸水脫鹽中仍有較大競爭優勢。離子交換膜具有很強的耐酸、堿性，耐氧化性，在含酸、堿、鹽高的廢水處理中應用十分廣泛。

我國ED、RO用于廢水處理，以膜集成技術發展零排放工程為開發方向，不僅回收有效成分，真回收的淡水可做工藝或生活用水。如Al2O3生產零排放工程。將Al2O3生產廢渣赤泥上的結合堿和附液堿，通過加石灰乳和通入蒸汽，從固相轉移到液相，形成約含8g/LNaOH的復雜溶液，微孔過濾后進入電滲析，制取含堿＜500mg/L的生產用水和工藝用2NaOH。我國西部天然氣井涌出的含10000－30000的鹵水，可用BD－RO流程脫鹽并濃縮，RO制得＜400mg/L的優質生活用水，BD可濃縮鹵水達140g／L左右，提取Br、I或蒸發制鹽。

據聯合國提供資料分析，中國水資源總量為28124億m3，居世界第6位，中國人均水資源量為2340m3，全球排在109位。到本世紀中葉，中國人口預測16億時，人均水資源為1600m3，成為嚴重缺水的國家。中國設立668個城市中，缺水城市約400個，嚴重缺水的城市約108個。這些城市日缺水量為1600萬m3，全年缺水量為200億m3。中國每年工業、生活污水排放量已達約600億m3，90％的城市水域受到不同程度的污染，尤其南方城市由于采用地表水做水源而地面水又受到不同程度的污染。因此又導致水質性缺水。水是我國經濟、社會發展的戰略性資源。我國政府對水資源的開發、利用、保護十分重視。在海水淡化、苦咸水脫鹽、廢水回用中，RO和ED脫鹽技術將發揮重要作用。

二、中國海水淡化零排放技術有望推動產業變革

一項解決我國沿海城市水荒、科學高效的海水淡化創新發明專利，以變革的思維，整合運用了已有的成熟技術，不但能解決“水荒”難題，而且還能夠將海水淡化變成一個低價格、零污染、高回報的產業。這項稱為“高效益零排放海水淡化綜合利用的組合生產工藝”發明，最近已經申報了國家專利，正在進入產業化階段。

海水淡化領域的產業變革

傳統的海水淡化技術，經歷半個世紀的發展，其中被應用較多比較成熟的淡化技術有多級閃蒸、低溫多效、反滲透膜、電滲析技術等四種；前三種方法是淡化法，是從海水中取水的，第四種方法是濃縮法，是從海水中取鹽的。

應用上述四種海水淡化技術，目前世界上還存在兩個難以解決的問題。一是海水淡化生 產成本偏高，平均每獲取1噸淡化潔凈水需要人民幣6至10元；二是經淡化后產生的大量濃鹽水（含鹽濃度高達4.5％至6％）又重新被排放回海里，造成局部海域范圍內海水含鹽量增高，破壞了海域的生態平衡。零排放海水淡化專利技術發明，可圓滿地解決上述兩個難題。他的發明設計思維是：整合和運用多專業已有的成熟技術，在提取加工多元素的海洋產品的前提下，兼得淡水。

傳統的海水淡化發明忽略了海水是“多元素液態礦”的本來面目，海水中富含氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟、鈾等物質，還有各種有機生物如海藻等。葛文宇的海水淡化發明使海水淡化過程中形成的海洋高科技產品都是市場熱銷產品。如某種海洋生物提取物摻配到潔凈食鹽中，可生產出高檔次的保健營養食鹽；在國外，這種食鹽的市場銷價達每公斤20元。以日淡化1萬噸淡水的產業規模算，每天綜合生產成本不超過10萬元，收益可高達100萬元。什么產業能獲取如此大的利潤？這項技術發明可以利用飽和鹽水加工各種鹽化工產品，如氯化鉀、氯化鎂、硫酸鎂、硫酸鈉、碳酸鈉等；整個海水淡化工藝技術新發明體現了和諧產業的特點，能夠最大限度地降低成本，全方位進行能源、熱量循環回收。

發展海水淡化產業前程無量

中國沿海地區經濟發達，國民生產總值約占全國的 60％，在國民經濟中一向占有舉足輕重的地位；但是沿海地區缺水形勢十分嚴峻，沿海城市人均水資源量大部分低于500立方米，其中大連、天津、青島、連云港、上海等地的人均水資源量低于200立方米，屬于嚴重缺水區；每年沿海地區因缺水而造成直接經濟損失高達2000多億元人民幣。目前我國沿海地區可利用海水淡化水的人口至少有2億，按年人均生活用水100噸，年人均工業用水400噸計算，合計年人均用水 500 噸，年總需求量1000億噸。全面推廣應用這項專利技術，可以從根本上徹底解決沿海地區缺水問題，提高國民經濟競爭實力。

有人做過計算，我國沿海城市每立方米水的生產成本高達10至15元左右，幾乎每個城市的自來水公司都在虧本運營，政府每年都給予定向補貼。

傳統的海水淡化工藝生產出來的淡水，口味略重。而據葛文宇介紹，采用他發明的海水淡化專利技術生產的淡水，先后經過沉淀除濁、殺菌除藻、消除膠體、溶解氣體、軟化水質，并經過微濾、超濾、納濾和反滲透膜等嚴格的生產工藝過程，各種細菌和雜質均被處理的干干凈凈，不論是濁度、色度、大腸菌群、氯化物、氰化物、砷、汞、鉛等有害物質的含量均可達到國家生活飲用水一級標準。

三、中電科技海水淡化技術踏出國門

中國電力工程顧問集團科技開發股份有限公司眾和海水淡化工程有限公司在國際市場開發上頻傳捷報，先后成功取得印尼英德拉瑪尤燃煤電站24500T/D海水淡化系統、印尼巴齊丹23000T/D海水淡化系統以及龍灣燃煤電站23000T/D海水淡化系統三個國際項目合同，總合同額2.6億元人民幣。這是眾和公司首次承接的海外項目，工作涵蓋了系統及設備設計、加工制造、現場指導、安裝調試及售后服務等一系列內容。此合同的簽訂標志著我國大型海水淡化技術漸趨成熟并走出國門，也標志著中電科技公司在繼空冷技術產業化后，又一科技成果形成產業化發展的良好勢頭。

眾和海水談化工程有限公司是由中電科技公司控股的一家具有自主知識產權的專業化海水淡化裝備設計制造公司。公司坐落于天津濱海新區的臨港工業區，注冊資本金8000萬元人民幣，擁有著一支高素質、多層次、結構合理的員工隊伍。近年來，該公司牢牢把握中電科技公司高新技術產業化的發展戰略，充分利用企業技術集成與創新平臺，積極發揮股東方強強聯合的資源優勢作用，大力推動節水技術在工業項目中的運用，已逐漸成長為國內海水淡化產業中的一支生力軍。此次眾和公司實施的三個國際項目，不但可提高我國大型海水淡化工程技術水平，而且可為當地節約大量工業用水，受到廣泛好評。

第四章

海水淡化裝置

第一節、海水淡化裝置發展概況

一、中國鼓勵海水淡化裝置制造業發展

截止2006年上半年，我國已建成海水淡化裝置40套，日產水總量12萬噸。我國沿海發達地區正在大規模推廣應用海水淡化，給海水淡化先進制造產業帶來發展的機遇。海水淡化是建立在一系列高新技術集成基礎上的先進制造業，海水淡化裝置部分關鍵設備需從國外進口外，大部分設備和器件均可在國內加工制造。浙江在反滲透海水淡化、技術研發、設備制造、產業化發展方面，具有綜合優勢，建議國家有關部門批準在杭州建立國家級膜法海水淡化技術與裝備生產基地。以此提高海水淡化設備國產化率。

海水淡化產業的發展帶動材料、化工、自動化等發展，還延伸到電子、電力、生物工程、醫藥、化工、供水、旅游和環保等領域。將太陽能采集設備和海水淡化裝置進行配套，用太陽能作為海水淡化的能源。力爭把電廠發電的余熱、原油開采伴生的天然氣能源、核電站發電用過的核燃料堆剩余熱能作為海水淡化能源。據測算中國現有核廢料可建10座20 萬千瓦的低溫核供熱堆。發展新型海洋生物制造業，延長海水淡化的產業鏈，開發以鹽化工為代表的化工產品。發展海水淡化旅游。利用海水淡化后的濃海水建造浴場，形成“人工死海”。

發展風能海水淡化工程，形成風能景觀。開發“海水空調”，達到節能高效。

二、新類型海水淡化能量回收裝置研制成功

中科院廣州能源研究所海洋能量實驗室研制出用于反滲透海水淡化技術的新型能量回收裝置，并制造出10 t／天反滲透海水淡化裝置樣機。該樣機由于安裝了新型能量回收裝置，能耗較低，產出淡水總的能耗低于5 kWh／m(包括取水能耗)，藎中高壓能耗為2.3～2.7kW h／m。海水淡化作為淡水資源的替代與增量技術，對于解決沿海地區淡水資源短缺、保障沿海地區經濟、社會可持續發展具有重大的現實意義和戰略意義。用于反滲透海水淡化技術的新型能量回收裝置的研制成功，對中小型反滲透海水淡化裝置的大范圍推廣應用，將起到較大推動作用。

三、中國新材料制成海水淡化裝置問世

成本居高不下和出水量不高一直制約著海水淡化產業的快速發展。近日，記者在采訪中 發現，一種名為超細鈦粉燒結基復合膜海水淡化系統的裝置(見左圖)已在天津濱海大道諾恩 科研示范基地成功運行10個月。有關人士認為，這一裝置有望在這方面取得突破。個月的數據顯示，使用安裝

新技術

非加壓滲透吸附

非加壓吸附滲透海水淡化法，或稱為“正向滲透法”，讓水通過多孔膜進入一種超強吸水的吸附劑的鹽濃度甚至超過海水的溶液或固態物，但溶液里的特殊鹽分很容易蒸發。分固態鹽、液態鹽方向。固態鹽解吸附耗能更小。

另外兩種方法都在薄膜結構上有了創新和改進

碳納米管薄膜

一種用碳納米管來做薄膜的小孔，另一種

蛋白質膜

薄膜的孔用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。

第三篇：淺析我國海水淡化技術發展歷程

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淺析我國海水淡化技術發展歷程

由于我國早期的**，是我國的科技一度落后在國際水平之后，早在1958年，石松等元老級研究員首先在我國開展膜電滲析海水淡化工藝研究。早在五年前，美國C.E.Reid建議美國將反滲透海水淡化技術研究列入國家計劃。起步上已早于我國。

緊隨起后1967年，我國國家科委組織全國在水處理等領域的各類精英會戰海水淡化。

1970年，會戰主力匯集我國的浙江省杭州市，組織了全國第一個淡化研究室。這期間，他們一直用電滲析技術進行研制海洋監測專用微孔濾膜，建成了世界最大的電滲析淡化站—西沙永興島淡化站。一度在海水淡化方面成為世界領軍人物，值得所有國人驕傲。

1982年，中國海水再利用協會批準在杭州成立。但是，因為經歷了十年浩劫，還是衰弱下去了。此時，遠在大洋彼岸的美國新型淡化技術已經赫然問世。領先世界各國。成為海水淡化領域的霸主。

1984年，中國開始對膜技術重視了，但是，美國的復合膜已經大面積商業化并投入到國家和民用中去了。

1992年，國家為了追趕膜方面技術與世界的差距，國家科委組建國家液體分離膜工程技術研究中心，開始悄悄研制國產反滲透膜。

關于海水淡化成本，目前主流的海水淡化技術主要是反滲透、多級閃蒸和低溫多效，其中反滲透運行成本最低，耗電4度左右，再加上化學品費。直接運行成本就是這兩種，如電費按0.6元/度計，如再考慮人工、維修、反滲透膜更換等費用，運行成本一般在3-4元/噸淡水。由此算來海水淡化成本還是比較低的，但是盡管如此，節水意識還是不可少的。

世界上淡水資源不足，已成為人們日益關注的問題。有人預言，19世紀爭煤，20世紀爭油，21世紀可能爭水。

中國有關海水的淡化產業雖基本具備了產業化發展條件，但創新能力、裝備的研發能力、等方面與國外仍有較大的差距。當前最重要的是盡快形成中國淡化水設備市場的完整產業鏈條。海水淡化成本降低，發展膜與膜材料、等核心技術，研發具有自主知識產權的新工藝、新裝備和新產品，提高關鍵材料和核心設備的國產化，增強自主建設大型工程的能力。

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第四篇：海水淡化的方法及優缺點分析

海水淡化的方法及優缺點分析

摘 要：海水淡化技術的大規模應用始于干旱的中東地區，但并不局限于該地區。由于世界上70％以上的人口都居住在離海洋120公里以內的區域，因而海水淡化技術近20多年迅速在中東以外的許多國家和地區得到應用。最新資料表明，到2003年止，世界上已建成和已簽約建設的海水和苦咸水淡化廠，其生產能力達到日產淡水3600萬噸。目前海水淡化已遍及全世界125個國家和地區，淡化水大約養活世界5％的人口。海水淡化，事實上已經成為世界許多國家解決缺水問題，普遍采用的一種戰略選擇，其有效性和可靠性已經得到越來越廣泛的認同。當然，海水淡化是解決我國沿海地區淡水緊缺的有效途徑。海水淡化是解決全球水資源短缺的重要戰略手段之一，有著廣闊的開發前景。

關鍵詞：海水淡化

蒸餾法

反滲透法

優缺點

發展趨勢和方向

引 言：介紹了我國水資源現狀、海水淡化發展概況和各種淡化方法及工作原理、工藝流程，并對各種淡化方法的優缺點和適用范圍進行了評述，對海水淡化的方法進行了分析比較，指出了海水淡化今后發展的趨勢和方向。我國水資源現狀

我國是一個水資源嚴重短缺的國家，人均水資源占有量為2840m3，只有世界平均水平的1/4。因此我國是一個嚴重缺水的國家。同時，我國的淡水資源時空分布極不均勻，并且水體污染加劇了我國可利用淡水資源的匱乏程度。在資源性缺水的同時，我國經濟增長快，人口數量大，城市化水平不斷提高，使得水資源缺口越來越大，這已經成為阻礙我國社會可持續發展的瓶頸。目前水荒覆蓋面幾乎遍及全國。尤其是北方地區缺水問題相當嚴重，水荒已成為困擾工業企業生產和發展的一個重要問題。而沿海地區有１．８萬多km長的海岸線，充分發揮這些地區瀕臨海洋的優勢，走海水淡化之路是解決缺水問題的一條重要途徑。解決城市水資源可持續利用的戰略原則是堅持“開源與節流并重，節流優先、治污為本、科學開源、綜合利用”，海水淡化是解決沿海地區淡水緊缺的有效途徑。我國海水淡化發展概況

我國的海水淡化技術研究始于１９５８年，起步技術為電滲析，１９６５年開始反滲透技術的研究；１９７５年開始研究大中型蒸餾技術；１９８１年在西沙的永興島建成２００ｔ/ｄ的電滲析海水淡化裝置；１９８６年建成６０００ ｔ/ｄ的電廠多級閃蒸海水淡化裝置；１９９４年大連長海縣１０００ｔ/ｄ海水反滲透淡化工程投產；１９９７年天津大港電廠調試成功１２００ｔ/ｄ多級閃蒸海水淡化裝置；１９９７年浙江嵊山５００ｔ/ｄ反滲透海水淡化裝置投入運行；２０００年１０月，山東長島縣１０００ｔ/ｄ反滲透海水淡化示范工程建成投產；２０００年底，滄州化學工業公司１．８萬ｔ/ｄ高濃度苦咸水淡化工程投產；２００１ 年華能威海電廠反滲透海水淡化裝置投產；２００２年天津海滋食品有限公司從美國引進多級閃蒸海水淡化裝置投產。海水淡化的方法簡述

海水淡化是指從海水中獲取淡水的技術和過程，通過脫除海水中的大部分鹽類，使處理后的海水達到生活和生產用水標準的水處理技術。最初是航海的興起推動了海水淡化技術的發展，至今淡化方法已出現了數十種，技術種類雖然很多，但達到商業規模的主要有反滲透法和蒸餾法，也就是常說的“膜法”和“熱法”，蒸餾淡化技術又分成多級閃蒸、多效蒸餾和壓汽蒸餾三種。

反滲透法是海水淡化技術中近20年來發展最快的，無論是大型、中型或小型項目都適用，除海灣國家外，反滲透技術是其它地區大、中型海水淡化項目的首選。多級閃蒸，目前在世界海水淡化總產量中仍占第一位，技術成熟、安全性高、運行彈性大，適合大型或超大型項目，主要安裝在海灣國家。多效蒸餾根據操作溫度的高低，頂溫在65-70℃是低溫多效蒸餾，簡稱低溫多效，是目前具有競爭力的熱法海水淡化技術。壓汽蒸餾，是指利用電或蒸汽對二次蒸汽進行絕熱壓縮后重新利用，能耗較低，但是規模一般不大，多為日產千噸級。

3.1 蒸餾法

蒸餾法又稱蒸發法，是最早采用的淡化技術。早期主要用于少量蒸餾水的生產和制糖工業的料液濃縮，近代工業逐漸用于電廠和大型工業鍋爐供水。

蒸餾法與膜法不同，一經蒸發所得的水就是蒸餾水，水質較高，產品水的含鹽量（總固溶物）可以降到5ppm以下。另一方面，蒸餾法所能處理的原料水比其它方法廣泛，原水含鹽量從幾百毫克/升到幾萬毫克/升都可適應。另外可以利用電廠的余熱，因此蒸餾法的應用場合較廣。

蒸餾法海水淡化的裝置類型較多，主要的有：多級閃蒸海水淡化、多效蒸發海水淡化和壓汽蒸餾海水淡化。以下對各種方法進行簡介: 3.1.1 多級閃蒸技術(MSF)（1）基本原理： 多級閃蒸是將海水加熱到一定溫度后，引入到一個閃蒸室，其室內的壓力低于海水所對應的飽和蒸汽壓，部分海水迅速汽化，冷凝后即為所需淡水；另一部分海水溫度降低，流入另一個壓力較低的閃蒸室，又重復蒸發和降溫的過程。將多個閃蒸室串聯起來，室內壓力逐級降低，海水逐級降溫，連續產出淡化水。（2）工藝流程：

經過澄清和加氯消毒處理的海水，首先送入排熱段作為冷卻水。離開排熱段的大部分冷卻海水又排回海中，小部分作為進料海水（補給海水），經預處理后，從排熱段末級閃蒸室流入第一級閃蒸室，如技術原理所說明的那樣，逐級降壓，海水逐級降溫，連續產出淡化水。見圖1。(3)主要優缺點：

單機容量大，最大的可達到5萬噸/天；產品水鹽度一般為3－10毫克/升。但是，其工程投資高，為反滲透法的2倍；動力消耗大；設備的操作彈性小，是設計值的80％～110％，不適應于造水量要求可變的場合；當其傳熱管腐蝕穿孔將污染水質。

圖1 多級閃蒸流程圖

(4)適用范圍：

可用于以火電廠或核電廠的背壓或抽汽式透平的低位蒸汽為熱源的大型海水淡化工程，為高中壓鍋爐提供優質脫鹽水，也可是生活用淡水。

3.1.2 多效蒸餾技術(MED)（1）基本原理：

將一系列的水平管噴淋降膜蒸發器串聯起來，蒸汽進入第一效蒸發器，與進料海水熱交換后，冷凝成淡化水；海水蒸發，蒸汽進入第二效蒸發器，并使幾乎同量的海水以比第一效更低的溫度蒸發，自身又被冷凝。這一過程一直重復到最后一效。連續產出談化水。（2）工藝流程：

海水在冷凝器中預熱、脫氣之后分成兩股，一股排回大海，另外一股為進料液。料液加入阻垢劑，引入到蒸發器溫度最低的效組中。噴淋系統把料液分布到頂排管上，自上向下的降膜過程中，一部分海水吸收了管束內冷凝蒸汽的潛熱而汽化；冷凝液以淡化水導出，蒸汽進下一效組，剩余料液也泵入下一效組中，該效組的操作溫度高于上一效組。在新的效組中又重復了蒸發和噴淋過程，直到料液在溫度最高的效組中以濃縮液的形式排出。詳見圖2。（3）主要優缺點：

熱效率比多級閃蒸高，30余度的溫差可達到10左右的造水比；操作負荷可從40％到110％變化，造水比不會下降，彈性較大；能耗較低；前處理較簡單，化學藥劑消耗較低；系統的操作安全可靠，即便發生傳熱管泄漏，僅僅降低產量而不會影響水質。但低溫多效蒸餾設備體積較大，裝置費用較高。（4）適用范圍：

多效蒸餾與多級閃蒸的適應條件基本相同。

圖2 低溫多效蒸餾工藝流程圖

3.1.3 壓汽蒸餾技術(VC)（1）基本原理： 海水蒸發過程所產生的二次蒸汽，經壓縮機增壓，蒸汽飽和溫度相應提高，再輸入到蒸發器管束內，作為進料海水蒸發的熱源，并自身冷凝為淡化水。上述過程周而復始，連續生產。（2）工藝流程：

進料海水用極少量阻垢劑預處理后，進入一個板式換熱器，回收自蒸發器排放出的濃鹽水和淡化水的熱量。之后，與循環的濃鹽水混合，進入到蒸發器中，噴淋到水平傳熱管束的外表面上，噴淋量需剛好在管子表面形成連續的液膜，與管束內經壓縮機增壓的蒸汽（略低于濃鹽水蒸發平衡壓力）熱交換。管內蒸汽冷凝成淡水導出，管外一部分鹽水產生蒸發，通過汽液分離器除去夾帶的液滴之后，蒸汽進壓縮機壓縮并導入傳熱管束內。工藝流程見圖3。（3）主要優缺點：

壓汽蒸餾與多效蒸餾的技術十分類似，差別在于前者使用壓縮機，而后者用蒸汽驅動。

圖3 壓汽蒸餾工藝流程圖

（4）適用范圍：

適用于僅有電能的地方，主要建造中小型裝置。

總結：蒸餾法的優點是工藝簡單易于實現，并不受水中含鹽量的限制，適用于余廢熱可利用的項目，設備容量大，所產淡水水質純度較高，產品水含鹽量為 ２～１０ｍｇ／Ｌ，裝置進水可不經預處理直接由海水提供。故該裝置多用于沿 5 海的火力發電廠、核電站。其缺點是能耗多、設備費用高，存在設備、管

路結垢與腐蝕問題。

2.2 膜法

2.2.1 電滲析技術(ED)（4）基本原理：

電滲析以直流電為推動力，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性，使一個水體中的離子通過膜遷移到另一個水體中的物質分離過程。

（4）主要優缺點：

電滲析過程工藝簡單，除鹽率高，操作方便。但是水回收率低，而且對不帶電荷的物質如有機物、膠體、微生物、懸浮物等無脫除能力，存在對水質要求較嚴格，需對原水進行預處理，電滲析技術用于海水淡化時能耗大，大規模的海水淡化工程基本上不采用等缺點。這使其在苦咸水淡化工程中的應用受到局限。

（4）適用范圍：

原水含鹽量低于3000毫克/升的苦咸水淡化裝置。

2.2.2 反滲透技術(RO)（1）基本原理：

用一張只透過水而不能透過鹽的半透膜將淡水和鹽水隔開，淡水會自然地透過半透膜至鹽水一側，這種現象稱為滲透。當滲透到鹽水一側的液面達到某一高度時，滲透的自然趨勢被這一壓力所抵消從而達到平衡。這一平衡壓力即為該體系的滲透壓，如在鹽水一側加一個大于滲透壓的壓力，鹽水中的水會透過半透膜到淡水處。這種與自然滲透相反的水遷移過程稱為反滲透。（2）工藝流程：

進料海水經預處理，去除懸浮固體及其它有害物。然后經高壓泵增壓后，進入膜脫鹽設備，產出的中間淡水產品進入后處理設施（按淡水不同用途選擇，如作飲用水，需pH調節和加氯殺菌設備），精制成終產品淡水。濃鹽水自膜脫鹽設備排出。見圖4：

反滲透膜是一種用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能夠在外加壓力作用下使水溶液中的某 些組分選擇性透過，從而達到淡化、凈化或濃縮分離的目的。

反滲透預處理的作用是防止膜被污染和污堵，其出水水質應滿足反滲透裝置 的進水水質要求：污染指數(SDI)<3；海水反滲透預處理系統由于受取水方式以

圖4 反滲透工藝流程圖

及各地海水水質（物理指標）的變化而出入較大，一般情況下要采用加氯消毒、凝聚過濾、加酸調節pH值、加阻垢劑、消除余氯以及過濾等措施才能進入反滲透系統。所以，水質是選擇系統的重要依據。目前，隨著超濾技術的不斷成熟，超濾設備費用的降低，超濾作為海水淡化反滲透的預處理設備，因其具有出水穩定，占地面積小，能夠保證反滲透穩定運行等突出優點，已越來越多的應用于海水淡化系統的反滲透預處理中。

（3）主要優缺點：

反滲透裝置投資省、能耗低、建設周期短、易于自動控制，適用于海水、苦咸水大中型規模的淡化工程，裝置體積小，設備及操作簡單，維修方便且在常溫下操作，設備的腐蝕和結垢程度較輕。存在的問題是膜的壽命和抗污染，反滲透膜、高壓泵、能量回收裝置需定期更換。（4）適用范圍：

適合大、中、小型海水及苦咸水淡化。

1.3 海水淡化的其他方法 3.3.1冷凍法

冷凍法，即冷凍海水使之結冰，在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端，其中蒸餾法會消耗大量的能源并在儀器里產生大量的鍋垢，而所得到的淡水卻并不多；而冷凍法同樣要消耗許多能源，但得到的淡水味道卻不佳，難以使用。

3.3.2太陽能法 人類早期利用太陽能進行海水淡化，主要是利用太陽能進行蒸餾，所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器，人們對它的應用有了近150年的歷史。由于它結構簡單、取材方便，至今仍被廣泛采用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中于材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點，將太陽能采集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由于不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。幾種海水淡化系統的技術比較

近十年來，反滲透法海水淡化發展趨勢較快，而且出現了日產萬噸級的大型海水淡化裝置。但目前國際上，蒸餾法用于海水淡化方面所占的比例仍是較高的。蒸餾法和反滲透法相比較：

1)能耗：從脫鹽的直接能耗來說，反滲透法明顯優于單目的的蒸餾法，但不明顯優于雙目的(熱電造水)的蒸餾法。而且由于反滲透膜的壽命短，換膜費用高，膜本身就反映了能耗。對蒸餾法來說，過程的直接能耗，不同地區差別很大，需要進行技術經濟比較確定。

2）海水淡化的制水總成本：由于膜的壽命和膜裝置的限制，使得膜法在大規模處理海水中仍處于不利地位。因為反滲透法的制水成本，受膜壽命和裝置規模的不利影響超過了低能耗所帶來的好處，一般認為海水淡化裝置容量超過日產6000t淡水時，雙目的蒸餾法比反滲透法更經濟。

3）海水的預處理：進入蒸餾裝置的海水無需進行預處理，僅設置海水過濾網即可。而進入海水反滲透裝置的海水需進行絮凝澄清、過濾和加氯等預處理。并且由于反滲透的水利用率低，所以預處理系統龐大，投資也較高，占地面積也大。

4)其他配套設施：對于新建電廠，蒸餾法需要啟動蒸汽，因此啟動鍋爐的容量應該考慮滿足淡化設施的需要，啟動鍋爐的補充水應考慮一套單獨的水處理設施用于啟動；另外，由于沒有備用設備，需要淡水水源作為工業用水的備用水源。而膜法不需要啟動蒸汽，機組啟動時，給水水溫較低，對淡化設備出力稍有影響，并不影響機組的啟動用水，不需要考慮額外的啟動設施；淡化設備考慮有足夠的備用出力，可以滿足設備檢修時的用水的需要。海水淡化發展趨勢近年來世界上海水淡化正向高效化、低能化和規模化的目標發展，反滲透（SWRO）、多級閃蒸（MSF）和多效蒸發（MED）更成為適用于大型海水淡化技術的主流。

MSF近年主要進展在：單機容量進一步擴大，系統設計最佳化、管理軟件化、操作自動化；采用聚羧酸酯等新型防垢、抑垢和分散劑，可提升運行溫度；開發新興高級奧氏不銹鋼代替鎳基合金，提高運行可靠性、穩定性；工藝改進，有利降低能耗使目前總體水平處于10—14kwh/m淡水狀態。

MED方法的主要進展在低溫多效操作技術的開發，以減少結垢、腐蝕，降低成本，通常能夠在6.0—8.0kwh/m3。

SWRD技術從膜、組件和工藝已日趨成熟，近年來重大進展在于功能交換器和壓力交換器的成功開發，可使能量回收高達90%以上，從而使其能耗降至3.8～4.3kwh/m3淡水。

近年國際海水淡化項目招標中，總以工程投資最低、造水能耗最低、運行成本最低，以及建設周期最短和占地面積最少等優勢為基本條件和要求。

總之，海水淡化既是水資源開發的重要途徑，而且夢已成真、可望可即。可以肯定，隨著陸用水資源的日漸枯竭，海洋必將成為海水淡化技術大有用武的主戰場。

第五篇：海水淡化對環境的影響

大規模海水淡化的生態研究還不夠

除了技術需要提升，大規模海水淡化對生態的影響也需深入研究。海水淡化從海水中提取原水，產生淡水之后將濃鹽水排放回大海。它對于環境的影響通常表現在以下方面：其一是取水的影響。海水淡化工程取水會吸入部分海洋生物，不可避免會對生物數量造成破壞，如魚類和較小的海洋物種。解決的辦法通常是水電聯產，利用電廠現有的取水和排水管路，乃至于用電廠排水作為淡化的進水，以避免額外從海洋汲取海水及海洋生物（如青島的黃島電廠海水淡化）。

其二是濃水排放的影響。海水淡化后排入海洋中的污物包括10種成分，分別是：金屬腐蝕物、阻垢劑、殺生劑（主要是氯和次氯酸鹽）、氯化后形成的有機化合物、脫氧劑、酸、濃縮液、消泡劑、防腐劑、熱（主要是熱法海水淡化）。由于環境友好型藥劑的開發應用，藥劑對海洋環境的影響可望控制在一定范圍內。但濃縮液和熱污染的處置辦法目前還局限于用海水稀釋，再進一步利用海洋的擴散能力進行消除。從長遠看，避免排放污染的根本途徑在于進行綜合利用、實現零排放。

其三是工程建設和運行的影響。海水淡化廠的項目選址和優化設計十分重要，好的選址和設計可降低運行成本、減少藥劑使用，充分利用自然條件減輕對海洋的污染。