海水和苦咸水資源利用-技術(shù)方向

1、海水和苦咸水資源利用-技術(shù)方向摘要：海水、苦咸水資源的開發(fā)利用需要國家政策支持。國家、省、市都應引導海水、苦咸水的開發(fā)利用，對多種開發(fā)淡水資源方案進行科驗論證。美國海水淡化專家Gordon指出，從250公里調(diào)用可飲用水，其能耗與海水淡化相當。我國沿海工業(yè)發(fā)達城市可供鑒國外經(jīng)驗發(fā)展海水淡化。 關(guān)鍵詞：海水苦咸水資源利用技術(shù)方向 海水淡化是指將3500mg/L的海水淡化至500mg/L以下的飲用水。目前，世界上裝機應用的海水淡化方法主要有反滲透法(RO)和多級閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)?？嘞趟擕}是將高含鹽量的地表、地下苦咸水脫鹽至生活用水或工業(yè)用初級純水，主要采用反滲透法(RO)、納濾法

2、(NF)和電滲析法(ED)。 據(jù)國際脫鹽協(xié)會統(tǒng)計，截至1995年底，全球日產(chǎn)水量在100m3以上的裝置有11066臺，每天生產(chǎn)淡水2030萬m3。截至1997年底，裝置總數(shù)12451臺，日產(chǎn)水2273萬m3，其中海水淡化為日產(chǎn)1337萬m3，苦咸水淡化為日產(chǎn)5840萬m3，且以年1030%的速度增長。就海水淡化而言，裝機容量以MSF為主，但近年來RO發(fā)展很快。MSF除極大型裝置外，1995年以來合同額極少。MSF從1989年的84.4%降為1997年的76.04%。而RO從1989年的5.6%上升為1997年的14%。MED1989年占6.7%，至1997年僅占5.47%。 對苦咸水脫鹽RO占

3、絕對優(yōu)勢，占76.23%，投資和造水成本更低。對廢水和水凈化RO也分別占到約65%和94%。1995年后，新增海水淡化和苦咸水淡化容量RO為90%。最大RO海水淡化廠建在沙特阿拉伯，日產(chǎn)淡水12.8萬m3。最大地表水RO苦咸水淡化裝置建在美國，日產(chǎn)水38萬m3。 目前海水淡化裝置的年銷售額達到100億美元，且以20%左右的年增長速度持續(xù)發(fā)展，供應商主要是美國和日本，應用地區(qū)主要是中東地區(qū)、地中海地區(qū)和加勒比海地區(qū)，其次是東南亞和北非地區(qū)。 我國海水淡化技術(shù)應用從上世紀七十年代初推廣用水型ED海水淡化器開始，“九五”期間相繼建成了RO淡化裝置，多為小型或示范工程。 電滲析是我國開發(fā)研究最早的膜技

4、術(shù)，起始于1958年。十多年來，離子交換膜的年產(chǎn)量在40萬m2以上，占世界水脫鹽用膜的30%。我國是世界上使用電滲析裝置進行苦咸水脫最多的國家。工藝技術(shù)精湛、裝置價格低廉，外商無法與我國競爭。目前有140余套日產(chǎn)量在10005000m3的苦咸水ED脫鹽裝置在運轉(zhuǎn)，多將含量在15003000mg/L的苦咸水脫鹽至生活用水。低濃度苦咸水脫鹽的最大裝置建于河南鞏縣電廠，日產(chǎn)水量7200m3。工藝用水的最大ED裝置建于金山石化公司，日產(chǎn)水6600m3。 中、小型苦咸水脫鹽裝置分布在華北、東化、西北各地，約3000余套。 膜技術(shù)為脫鹽、凈化的主流技術(shù)RO、NF、ED等具脫鹽功能的膜技術(shù)將成為新世紀海水淡

5、化、苦咸水脫鹽的主流技術(shù)，工程穩(wěn)定可靠與造水成本低廉是吸引用戶的主要原因。 脫鹽膜組件已十分成熟，世界各生產(chǎn)膜組件的公司仍十分重視RO膜與組件的技術(shù)創(chuàng)新，目的在于開發(fā)抗氧化、耐細菌侵蝕的新膜，提高膜與組件的產(chǎn)水量、脫鹽率等。如美國DOW公司推出FILMTECBW30440膜元件，在約1.05MPa壓力下，產(chǎn)水量43.5m3/d，脫鹽率大于99%。FluidSystems公司推出PremiumTFC新元件，其苦咸水和海水膜元件的脫鹽率分別高達99.7%和99.8%。日本的東麗公司和日東電工公司已開發(fā)出可耐的9.0Mpa的海水淡化膜，已在西班牙建造了水回收率高達60%的兩段RO海水淡化裝置。 19

6、90年反滲透膜組件價格，按消費價格指數(shù)折算僅為1973年的40%。 1990年之后又有明顯的下降。按從標準海水生產(chǎn)淡水計，目前工程投資為MSF在18002000/m3.d，低溫MED在11001600/m3.d，RO在700900/m3.d。 采用功能交換器(WorkExchangeEnergyRecovtry)，將從RO組件排出的高壓濃水的壓力回收并傳遞給組件進水，其轉(zhuǎn)換效率可高達89%96%。ScottAShumway報導，一種新型的能量回收裝置已成功應用到13600m3/d和5000m3/d的反滲透海水淡化裝置上，過程能耗為2.6kwh/m3，GoodF.Leitner指出加上預處理能耗

7、，總能耗為2.83kwh/m3。這是近幾年在工 藝方面的突出進展。 StevenJ.Duranceau等報道，1996年佛里達水服務公司在Marco島對現(xiàn)有15000m3/d苦咸水淡化進行改造，通過使用段之間的能量回收透平，使系統(tǒng)的產(chǎn)水量增加3780m3/d，增幅達25%。段之間能量回收透平適用于苦咸水反滲透淡化，含鹽量750010500mg/L，淡化能耗降到0.82kwh/m3。 在反滲透每水淡化流程中，采用納濾(NF)作為預處理，即MFRO系統(tǒng)，NF脫除部分硬度和TDS，從而提高RO的水回收率，可進一步降低能耗在25%，造水成本可降低30%。 目前各種淡化方法在能耗方面都無法與RO競爭。R

8、O為45kwh/m3、ED為1416kwh/m3、MED為910kwh/m3、MFS為1214kwh/m3。 我國已建成的RO脫鹽裝置經(jīng)濟技術(shù)指標達到國際先進水平。山東長島日產(chǎn)1000m3RO海水淡化裝置，耗電為4.5kwh/m3。滄州集團日產(chǎn)18000m3RO裝置，地下水含鹽量約13000mg/L，淡水低于500mg/L，耗電為3.1kwh/m3。國家計委“十一”甘肅定西10000m3苦咸水脫鹽RO示范項目，原水3500mg/L，淡水150mg/L，水回收率大于70%，估算成本為0.77元/m3。 納濾技術(shù)的開發(fā)與應用比反滲透膜大約晚二十年。目前，國內(nèi)外都很活躍。納濾膜介于反滲透和超濾膜之間

9、，其膜表面分離皮層具有納米納微孔結(jié)構(gòu)。相對于反滲透膜對NaCL的脫除率均在95%以上，一般將NaCL脫除率在90%以下的膜稱之為納濾膜。反滲透膜幾乎對所在溶質(zhì)都有很高的脫除率，而納濾膜只對特定的溶質(zhì)具有脫除率。納濾膜主要去除一個納米左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量一般為1002000。納濾膜主要用于脫除三鹵甲烷中間體(THM)，異味、色度、農(nóng)藥、合成洗滌劑、可溶有機物等致病因子，以及苦咸水脫除Ca、Mg等硬度成分。目前國外城市飲用水已有日產(chǎn)水5萬m3級的大型裝置。納濾將是新世紀飲水市場的優(yōu)選技術(shù)。脫鹽、濃縮在廢水資源化中的應用 海水淡化為高含鹽水的脫鹽技術(shù)，以淡水為成品水則為脫鹽，以濃水為成品水則為濃縮。海水淡化與高濃度廢水處理，特別是無機系廢水處理具有同類裝置與較多共性工藝技術(shù)。 反滲透處理電鍍廢水、放射性廢水已很成熟，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