海水?；艣r簡介.ppt

1、第四章 海水淡化,第四章 思考題,海水淡化有幾種方法？它們各自的原理是什么？各自有何特點(diǎn)？ 太陽能蒸發(fā)法、反滲透法、冷凍法、電滲析法、閃蒸蒸餾法的耗能大小順序如何,4-1海水淡化概況,一、海水淡化技術(shù)發(fā)展概況,山海經(jīng)和東漢時(shí)孔融的同歲論都提到“弊簞淡鹵”現(xiàn)象，指古時(shí)人們發(fā)現(xiàn)蒸飯竹席經(jīng)長期使用后形成的一層膜具有吸附和離子交換功能，可吸附鹽分，“能淡鹽味”。 宋人記載了具有淡化海水功能“海井”器物。 北方沿海農(nóng)民多年前有取海冰保墑習(xí)慣，是冷凍法淡化海水的直接利用,西方國家海水淡化器的出現(xiàn)與航海的興起有關(guān)。 19世紀(jì)有用明火直接加熱的單效船用蒸餾器。 隨著制糖工業(yè)發(fā)展、蔗糖溶液蒸發(fā)和結(jié)晶，出現(xiàn)了多效

2、蒸發(fā),從19501985年的35年間，海水淡化發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段，即發(fā)現(xiàn)階段，開發(fā)階段和商業(yè)化階段。 在這期間研究開發(fā)主要集中在蒸餾、冷凍、電滲析和反滲透。 此后十多年蒸餾法和反滲透法發(fā)揮了更大作用，形成當(dāng)代海水淡化與苦咸水淡化技術(shù)與市場的主體,到1998年全世界淡化水生產(chǎn)能力達(dá)到日產(chǎn)2300104m3，2000年達(dá)到日產(chǎn)2700104m3，平均以78的增長率攀升,地區(qū)分布: 雖然淡化水生產(chǎn)能力半數(shù)以上在中東國家（約占2000年世界淡化水生產(chǎn)能力的52），但發(fā)達(dá)國家特別是美、日和歐洲國家占很大比重。 淡化水已養(yǎng)活世界上1億多人口,以色列的海水 淡化裝置,研究開發(fā)現(xiàn)代化含義上的海水淡化技術(shù)，我國始

3、于1958年，從電滲析著手 1968年后開始注意到反滲透技術(shù)； 1975年開始研究大中型陸用蒸餾裝置； 1986年引進(jìn)建設(shè)日產(chǎn)3000 m3電廠用多級(jí)閃蒸海水淡化裝置,1997年建成舟山日產(chǎn)500 m3海水反滲透淡化裝置。 此后日產(chǎn)千噸級(jí)海水反滲透裝置和日產(chǎn)18000 m3苦咸水反滲透淡化裝置相繼建成。 而海水反滲透膜生產(chǎn)線在此間成功投產(chǎn),04年9月14日,國內(nèi)首臺(tái)百噸級(jí)低溫多效海水淡化裝置研制成功,國內(nèi)首套萬噸級(jí)反滲透海水淡化項(xiàng)目一期工程順利出水,2003年11月5日，由國家發(fā)改委立項(xiàng)，山東省發(fā)改委主持，國家海洋局杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心技術(shù)支撐，山東省榮成石島水產(chǎn)供銷集團(tuán)總公司承擔(dān)的國家

4、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目“山東省榮成市萬噸級(jí)反滲透海水淡化示范工程”一期工程調(diào)試成功，順利出水。 經(jīng)測定，額定5000噸日單機(jī)（25），在17時(shí)產(chǎn)水量已達(dá)5280噸日，出水含鹽量僅為160毫克升，優(yōu)于國家500毫克/升的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，能耗低于3.8度噸水,該項(xiàng)目是目前國內(nèi)首套最大的萬噸級(jí)反滲透海水淡化項(xiàng)目，突破了國際上五千噸為單元的大規(guī)模海水淡化工程技術(shù)。 萬噸級(jí)反滲透海水淡化示范工程的建成，將極大地提高我國的膜工程技術(shù)水平，使我國膜技術(shù)應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展高潮,萬噸級(jí)反滲透海水淡化系統(tǒng)是目前國際上最具代表性的海水淡化系統(tǒng)，特別是5000噸日單機(jī)，它的研制成功將為建立日產(chǎn)數(shù)十萬噸級(jí)反滲透海水淡化

5、系統(tǒng)掃清了技術(shù)障礙，具備了競爭國際海水淡化市場的能力，構(gòu)建起與國際接軌的技術(shù)平臺(tái),工作人員正在品嘗淡化的海水，他身后是納米多微孔陶瓷復(fù)合膜海水淡化裝置,青島科瑞特機(jī)海水淡化設(shè)備有限公司投資300多萬、花6年時(shí)間研制的納米多微孔陶瓷復(fù)合膜海水淡化裝置采用反滲透法淡化海水，通過納米技術(shù)處理的海水，各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到或超過飲用水標(biāo)準(zhǔn)，每噸水綜合成本3.4元。比其他淡化機(jī)的6元成本低,二、海水與苦咸水淡化 方法簡介,至今海水與苦咸水淡化方法已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)十種，主要包括蒸餾法、膜法、電滲析法和冷凍法等,蒸餾（蒸發(fā)）法,原理：加熱蒸發(fā)冷凝。 設(shè)備型式多種，可分三大類,浸沒管單效和多效蒸發(fā)（STE或ST） 豎管

6、多效蒸發(fā)（VTE） 水平管多效蒸發(fā)（HTE,高溫和低溫多效蒸餾（MED）屬此類,早期多用,多效蒸發(fā)（ME,低溫單級(jí)閃蒸（SSF） 多級(jí)閃蒸（MSF,閃蒸（FLASH,目前世界上特別是中東使用最多、規(guī)模最大的一種,中東的海水淡化裝置,機(jī)械壓汽蒸餾（MVC） 熱力壓汽蒸餾（TVC,壓汽蒸餾（VC,實(shí)際上，按蒸發(fā)器型式細(xì)分還有很多種，如多效蒸發(fā)中又有長管升、降膜式，自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)式等；而多級(jí)閃蒸中，又有水平式、豎管式、沸騰床式、橫管式與長管式等,2. 膜法,反滲透(RO)：以壓力差為推動(dòng)力的淡化過程。目前發(fā)展最快使用最多的淡化技術(shù)，由于膜種類不同，有卷式膜組件，中空纖維膜組件之分。 膜蒸餾(MD

7、)：以溫差為推動(dòng)力的脫鹽過程(蒸汽通過疏水微孔膜的蒸發(fā)過程），也有濃差設(shè)計(jì)。規(guī)模小，使用很少。 納濾(NF或膜軟化MS):以低壓差驅(qū)動(dòng)的反滲透過程。主要用于截留二價(jià)離子(除硬)，但也有一定程度除鹽(除一價(jià)離子)的效果,反滲透法淡化所用的膜,供參觀的海水淡化反滲透管,聚烯烴低壓納濾膜PVD系列裝置,3. 電滲析法,電滲析（ED）:以電位差微推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性而脫除水中離子的淡化過程。 為防止因濃差極化引起膜面結(jié)垢，采用頻繁自動(dòng)倒換電極極性電滲析，稱為頻繁倒極電滲析（EDR）。 ED和EDR主要用于淡化苦咸水,電去離子（EDI）:將電滲析與離子交換結(jié)合，在電滲析器淡水室中填充離子交

8、換劑，在直流電場作用下，實(shí)現(xiàn)電滲析過程、離子交換除鹽和離子交換連續(xù)電再生過程。 這是ED過程的一種發(fā)展，但除鹽原理和操作特性已經(jīng)發(fā)生變化。 EDI不用于苦咸水淡化，主要用于高純水生產(chǎn),電滲析淡化裝置,4. 冷凍法,將海水冷凍到冰點(diǎn)以下，淡水結(jié)冰、分離、再融化為淡水的過程。 冷凍法有利用天然冰法和人工冷凍法兩種,三、海水淡化技術(shù)的 應(yīng)用與發(fā)展,多級(jí)閃蒸,全球淡化水總產(chǎn)量中屬第一，技術(shù)最成熟，運(yùn)行安全性高、彈性大，適合于大型和超大型淡化裝置，主要在海灣國家采用。 MSF總是與火力電站聯(lián)合運(yùn)行，以汽輪機(jī)低壓抽汽作為熱源。 目前日產(chǎn)6萬m3的單機(jī)已投入商業(yè)運(yùn)行，日產(chǎn)9萬m3的單機(jī)在設(shè)計(jì)。皆是世界上最大

9、規(guī)模的海水淡化裝置,多級(jí)閃急蒸餾裝置,多效蒸餾（發(fā),主要與火電站聯(lián)運(yùn)，規(guī)模一般在日產(chǎn)1萬m3以下。 包括兩種類型： 各效分列式操作溫度較高，頂溫100120，我國和歐洲一些火力電廠都使用； 低溫多效蒸餾（LT-MED）頂溫6570,壓汽蒸餾,用電或蒸汽驅(qū)動(dòng)，屬于最省能的淡化方法之一。但規(guī)模不大，多為日產(chǎn)千噸級(jí),幾種主要淡化方法中反滲透法發(fā)展速度最高，淡化水成本降得最快。 1998年IDA（國際脫鹽協(xié)會(huì)）統(tǒng)計(jì)結(jié)果：MSF為44.1，RO為39.5，ME為4.05；兩年以后，MSF降為42.4%，RO為41.1%，而NF/MS也迅速上升,實(shí)際選用何種方法要根據(jù)條件而定： 包括大小、能源費(fèi)用、原水水質(zhì)、氣候條件以及技術(shù)與安全性要求等,圖4-1,圖4-1海灣六國所選用的幾種淡化方法產(chǎn)水量與全世界幾種方法總產(chǎn)水量的比較,從中可知全世界： 多級(jí)閃蒸(MSF)集中在海灣國家 反滲透(RO)占次要地位 電滲析(ED)與壓汽蒸餾(VC)占分量極少 多效蒸餾(ME)基本未采用,圖4-2 北美地區(qū)多種淡化方法和凈水方法到2005的應(yīng)用和發(fā)展情況,圖4-2,苦咸水(地表水)反滲透應(yīng)用最多 20世紀(jì)80年代后期開始膜軟化(納濾)迅速崛起 90年代后期低壓膜(微濾與超濾)以更高速度在水處理中采用，雖然這不是淡化過程，但對海水淡化技術(shù)的發(fā)展有