海水利用技術(shù)在中國發(fā)展

1、會計(jì)學(xué)1海水利用技術(shù)在中國發(fā)展海水利用技術(shù)在中國發(fā)展第1頁/共71頁第2頁/共71頁第3頁/共71頁第4頁/共71頁 膜過程的種類膜過程的種類 壓力驅(qū)動膜：壓力驅(qū)動膜：微濾、超濾、納濾和反滲透等微濾、超濾、納濾和反滲透等 離子交換膜：離子交換膜：電滲析、膜電解、雙極膜、電去離電滲析、膜電解、雙極膜、電去離子（子（EDI) 氣體分離膜：氣體分離膜：氣體分離、蒸氣滲透、滲透汽化氣體分離、蒸氣滲透、滲透汽化 膜接觸器：膜接觸器：膜吸收、膜萃取、膜蒸餾、膜結(jié)晶、膜吸收、膜萃取、膜蒸餾、膜結(jié)晶、 膜吸附膜吸附 膜反應(yīng)器：膜反應(yīng)器： 催化膜反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器催化膜反應(yīng)器、膜生物反應(yīng)器 醫(yī)用膜：醫(yī)用膜：

2、透析、血濾、人工腎、人工肺、人工肝透析、血濾、人工腎、人工肺、人工肝 其它功能膜：其它功能膜： 控制釋放、燃料電池膜控制釋放、燃料電池膜第5頁/共71頁常規(guī)單元操作與之對應(yīng)的膜技術(shù)常規(guī)單元操作與之對應(yīng)的膜技術(shù)-1 常規(guī)過程常規(guī)過程 膜過程膜過程 Filtration (過濾過濾) 微濾（微濾（MF） 超濾超濾 (UF） 納濾（納濾（NF） 反滲透（反滲透（ RO ） Dialysis （滲析）（滲析） 電滲析電滲析 （ ED ） Electrolyses （電解）（電解） 膜電解（膜電解（ M E ） Gas Separation（氣體分離）膜基氣體分離（氣體分離）膜基氣體分離 （ GS-M

3、） 第6頁/共71頁常規(guī)單元操作與之對應(yīng)的膜技術(shù)常規(guī)單元操作與之對應(yīng)的膜技術(shù)-2常規(guī)過程常規(guī)過程 膜過程膜過程 Distillation(蒸餾蒸餾) 膜蒸餾（膜蒸餾（ MD） 滲透汽化（滲透汽化（ PVAP ） 蒸汽滲透蒸汽滲透 (VP ） Absorption （吸收）（吸收） 膜吸收（膜吸收（MA) 膜汽提（膜汽提（MS) Extraction （萃取）（萃?。?膜萃?。ぽ腿。∕E) Adsorption (吸附吸附) 親和膜色譜親和膜色譜 (AM) Crystallization(結(jié)晶）結(jié)晶） 膜結(jié)晶（膜結(jié)晶（MC) Reaction (反應(yīng)反應(yīng)) 膜反應(yīng)膜反應(yīng) (MR-MBR) Ca

4、talysis （催化）（催化） 催化膜（催化膜（CM ） 第7頁/共71頁1.1 海水苦咸水淡化海水苦咸水淡化沿海城市、島嶼、廣大華北、西北地區(qū)和沿海城市、島嶼、廣大華北、西北地區(qū)和海上鉆井平臺等處的過程用水（包括飲用水海上鉆井平臺等處的過程用水（包括飲用水）可用海水和苦咸水淡化來獲得，這已推廣）可用海水和苦咸水淡化來獲得，這已推廣應(yīng)用多年，滿足了其對淡水的需求，淡水價(jià)應(yīng)用多年，滿足了其對淡水的需求，淡水價(jià)格和生產(chǎn)能耗完全被用戶所接受。格和生產(chǎn)能耗完全被用戶所接受。1.化工用水化工用水第8頁/共71頁海水淡化是自古以來人們的夢想之一。海水淡化是自古以來人們的夢想之一。19世紀(jì)出現(xiàn)了浸沒式蒸發(fā)

5、器，第二次世界大戰(zhàn)世紀(jì)出現(xiàn)了浸沒式蒸發(fā)器，第二次世界大戰(zhàn)促進(jìn)了脫鹽技術(shù)的發(fā)展，但仍限于多效、壓汽蒸促進(jìn)了脫鹽技術(shù)的發(fā)展，但仍限于多效、壓汽蒸餾和閃蒸的設(shè)計(jì)。餾和閃蒸的設(shè)計(jì)。20世紀(jì)世紀(jì)50年代，年代，1954年電滲析（年電滲析（ED）實(shí)用化）實(shí)用化，1957年多級閃蒸（年多級閃蒸（MSF）問世，）問世，1960年反滲透（年反滲透（RO）獲突破性進(jìn)展。）獲突破性進(jìn)展。1975年低溫多效（年低溫多效（LT-ME）商品化，）商品化，1990年后，年后，隨著隨著RO膜性能膜性能的提高，價(jià)格的下的提高，價(jià)格的下降，高壓泵和能量回收效率的提高，反滲透法成降，高壓泵和能量回收效率的提高，反滲透法成為海水和苦

6、咸水淡化制取飲用水最經(jīng)濟(jì)的手段。為海水和苦咸水淡化制取飲用水最經(jīng)濟(jì)的手段。第9頁/共71頁第10頁/共71頁圖圖1-1 1-1 SWRO 裝置裝置保安過濾保安過濾淡水淡水能量回收裝置能量回收裝置壓力提升泵壓力提升泵濃海水綜合利用進(jìn)濃海水綜合利用進(jìn)入生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈入生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈FeCl3Cl2H2SO4NaHSO3pHpH、硬、硬度調(diào)節(jié)度調(diào)節(jié)，消毒，消毒海水取水海水取水機(jī)械過濾機(jī)械過濾混凝沉淀混凝沉淀清水池清水池高壓泵高壓泵第11頁/共71頁 ）反滲透膜的進(jìn)步）反滲透膜的進(jìn)步-復(fù)合膜復(fù)合膜 ）膜組器技術(shù)的不斷發(fā)展）膜組器技術(shù)的不斷發(fā)展-卷式元件卷式元件 ）關(guān)鍵設(shè)備的不斷改進(jìn)）關(guān)鍵設(shè)備的不斷改進(jìn)-壓力、

7、功交換器壓力、功交換器 ）工藝過程的持續(xù)開發(fā)）工藝過程的持續(xù)開發(fā) -兩段、高壓法、兩段、高壓法、 聯(lián)產(chǎn)、聯(lián)產(chǎn)、 集成工藝，集成工藝，預(yù)處理和后處理預(yù)處理和后處理- 連續(xù)微（超）連續(xù)微（超） 濾、消毒、調(diào)硬、綜濾、消毒、調(diào)硬、綜 合利用合利用.RO的一些重大的創(chuàng)新進(jìn)展的一些重大的創(chuàng)新進(jìn)展 第12頁/共71頁CA,CTA 苦苦咸水膜咸水膜CA,CTA 海海水膜水膜PW,BW復(fù)合膜復(fù)合膜SW復(fù)合膜復(fù)合膜低壓復(fù)合膜低壓復(fù)合膜納濾膜納濾膜納濾納濾復(fù)合膜復(fù)合膜超超(極極)低壓低壓復(fù)合膜復(fù)合膜高脫鹽高脫鹽復(fù)合膜復(fù)合膜耐污染、耐耐污染、耐氧化復(fù)合膜氧化復(fù)合膜RO、NF膜的發(fā)展）膜膜的發(fā)展）膜圖圖1-2不對稱膜

8、斷面不對稱膜斷面第13頁/共71頁中心管中心管鹽水密封鹽水密封進(jìn)水進(jìn)水進(jìn)水進(jìn)水產(chǎn)品水產(chǎn)品水透過層透過層反滲透膜反滲透膜進(jìn)水隔網(wǎng)進(jìn)水隔網(wǎng)濃水濃水產(chǎn)品水產(chǎn)品水圖圖1-4 1-4 中空纖維中空纖維反滲透元件反滲透元件圖圖1-1-卷式卷式反滲透元件反滲透元件進(jìn)水進(jìn)水濃水濃水中空纖維束中空纖維束產(chǎn)水產(chǎn)水纖維束開孔端纖維束開孔端產(chǎn)水收集多孔板產(chǎn)水收集多孔板）反滲透元組件）反滲透元組件第14頁/共71頁多級離心增壓泵多級離心增壓泵中開式多級離心高壓泵中開式多級離心高壓泵渦輪增壓泵渦輪增壓泵圖圖4-6）高壓泵）高壓泵圖圖1-6第15頁/共71頁壓力交換器壓力交換器水力渦輪水力渦輪功交換器功交換器圖圖4-7）能

9、量回收）能量回收圖圖1-7第16頁/共71頁第17頁/共71頁圖圖1-8 二級、一級和二級、一級和高效兩段高效兩段工藝工藝產(chǎn)品水產(chǎn)品水(40)(40)原水原水(100)(100)高壓泵高壓泵1 1反滲透裝置反滲透裝置1 1級級預(yù)處理預(yù)處理5 5.5MPa.5MPaC=3.5% SWC=3.5% SW反滲透裝置反滲透裝置2 2級級高壓泵高壓泵2 2濃海水濃海水產(chǎn)品水產(chǎn)品水(40)(40)原水原水(100)(100)高壓泵高壓泵1 1反滲透裝置反滲透裝置 1 1級級預(yù)處理預(yù)處理5 5.5MPa.5MPaC=3.5% SWC=3.5% SW濃海水濃海水海水海水砂濾砂濾精精濾濾蓄水器蓄水器高壓泵高壓泵

10、保安過濾器保安過濾器1段段 RO2段段 RO能量轉(zhuǎn)換器能量轉(zhuǎn)換器產(chǎn)水產(chǎn)水濃水濃水NaOClFeCl3SBSMT-901H2SO4第18頁/共71頁第19頁/共71頁圖圖1-9 海水資源綜合利用與海水資源綜合利用與電、熱、汽和電、熱、汽和其他工業(yè)聯(lián)產(chǎn)其他工業(yè)聯(lián)產(chǎn) 生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈2525 B B12151215 B B26.526.5 BeBe 水水產(chǎn)養(yǎng)產(chǎn)養(yǎng)殖殖溴溴素素廠廠鹽鹽水精制水精制? ?子膜子膜電電解解氯氫處氯氫處理理鹽鹽酸合成酸合成石油化工石油化工干干 燥燥濃濃 縮縮冷冷卻卻汽汽輪發(fā)電輪發(fā)電機(jī)機(jī)蒸發(fā)蒸發(fā)蒸發(fā)蒸發(fā)氫氣氫氣氯氣氯氣有機(jī)產(chǎn)品有機(jī)產(chǎn)品固體燒堿固體燒堿劣質(zhì)煤劣質(zhì)煤電電鹽酸鹽酸

11、海水海水蒸發(fā)制鹽蒸發(fā)制鹽飽和鹵水飽和鹵水32%NaOH蒸汽蒸汽海水淡化海水淡化濃水濃水淡水淡水25 25 Be 12151215Be26.526.5 BeBe水水產(chǎn)養(yǎng)產(chǎn)養(yǎng)殖殖溴溴素素廠廠鹽鹽水精制水精制離子膜離子膜 電電解解氯氫處理氯氫處理鹽鹽酸合成酸合成石油化工石油化工干干 燥燥濃濃縮縮冷冷卻卻汽汽輪輪機(jī)機(jī)循循環(huán)流化環(huán)流化床床鍋爐鍋爐蒸發(fā)蒸發(fā)蒸發(fā)蒸發(fā)氫氣氫氣氯氣氯氣有機(jī)產(chǎn)品有機(jī)產(chǎn)品固體燒堿固體燒堿劣質(zhì)煤劣質(zhì)煤電電鹽酸鹽酸海水海水蒸發(fā)制鹽蒸發(fā)制鹽飽和鹵水飽和鹵水32%NaOH蒸汽蒸汽海水淡化海水淡化濃水濃水淡水淡水第20頁/共71頁圖圖1-10 海水和苦咸水淡化海水和苦咸水淡化5000噸噸/天

12、天SWRO廠廠第21頁/共71頁水不僅是生命之源，也是包括化工在內(nèi)的工業(yè)的基本所需。超水不僅是生命之源，也是包括化工在內(nèi)的工業(yè)的基本所需。超純水、純水、過程用水、軟化水、冷卻水以及飲用水純水、純水、過程用水、軟化水、冷卻水以及飲用水這些都這些都是化工生產(chǎn)中每時(shí)每刻都離不開的，現(xiàn)在大多都用最經(jīng)濟(jì)的膜法是化工生產(chǎn)中每時(shí)每刻都離不開的，現(xiàn)在大多都用最經(jīng)濟(jì)的膜法來制備。來制備。純水和超純水純水和超純水, 化工中動力鍋爐（供電或供汽）、精細(xì)化工的化工中動力鍋爐（供電或供汽）、精細(xì)化工的過程用水過程用水都要求用純水或超純水。主要工藝流程如下：都要求用純水或超純水。主要工藝流程如下：原水原水預(yù)處理預(yù)處理電滲

13、析（電滲析（ED）離子交換（離子交換（IX）純水純水 原水原水預(yù)處理預(yù)處理反滲透（反滲透（RO）離子交換離子交換純水純水 原水原水預(yù)處理預(yù)處理反滲透反滲透電去離子（電去離子（EDI）純水純水1.2 純水和超純水純水和超純水第22頁/共71頁第23頁/共71頁海水海水海水泵海水泵反應(yīng)沉淀池反應(yīng)沉淀池清水池清水池超濾給水泵超濾給水泵超濾超濾保安過濾器保安過濾器 RO裝置裝置(13級級)產(chǎn)水箱產(chǎn)水箱 離子交換離子交換(EDI)補(bǔ)給水補(bǔ)給水圖圖1-11 海水海水淡化制鍋爐用純水淡化制鍋爐用純水常規(guī)過濾常規(guī)過濾三級三級RO(EDI)海水海水第24頁/共71頁第25頁/共71頁第26頁/共71頁進(jìn) 水絮

14、凝 劑PH調(diào) 節(jié)防 垢 劑膜 清 洗濃 水殺 菌 劑過 濾保 安濾 器泵軟 化 水膜 軟化 器圖圖1-12 膜軟化膜軟化-工藝流程工藝流程第27頁/共71頁第28頁/共71頁第29頁/共71頁陽 離 子 透 過 膜陰 離 子 透 過 膜陰 離 子透 過 膜陽 離 子透 過 膜陰 離 子交 換陽 離 子交 換加 濃 間 隔產(chǎn) 物H+Na+Cl-HO-加 濃 間 隔加 濃 液稀 釋 間 隔(+)(-)H+H+Na+Na+Cl-Cl-HO-HO-加 濃 液給 水Cl-Na+圖圖2-1超純水和純水制備超純水和純水制備電去離子（電去離子（EDI）原理）原理第30頁/共71頁2.2.1 氯堿制備氯堿制備第

15、31頁/共71頁二 次 精 制Cl2H2純 水原 鹽NaOH鹽 水陽 膜淡 鹽 水+-堿 液H+OH-Cl-H2ONa+Cl-NaOH 3035%NaCl 50ppm溶解精制圖圖2-2 氯堿制備氯堿制備-離子膜法電解示意圖離子膜法電解示意圖第32頁/共71頁2.2.2 雙極膜水離解過程雙極膜水離解過程+-Na+Na+Na+H+H+OH-OH-KKAKAKKNaAcHAcNaOH圖圖2-3 雙極膜工作原理圖雙極膜工作原理圖第33頁/共71頁2.3.1蛋白和酶的純化濃縮蛋白和酶的純化濃縮 第34頁/共71頁 V : 1 0 0 0 L /hT S : 5 %酶: 1 %小分子物:4 %U FT S

16、 : 4 %酶: 0 %小分子物:4 % V : 1 0 0 L /hT S : 1 4 %酶: 1 0 %小分子物:4 % V : 1 0 0 L /hT S : 1 1 %酶: 1 0 %小分子物:1 % V : 1 4 0 L /hT S : 1 0 %酶: 0 %小分子物:2 .1 %透過液滲濾水：1 4 0 L /h純化濃縮酶U F透過液第35頁/共71頁2.3.2 染料等的純化濃縮染料等的純化濃縮第36頁/共71頁N F(脫鹽)N F(脫鹽)去離子水廢鹽水濃縮液C0VpV2V0V1V廢鹽水圖圖2-5 染料等的純化濃縮染料等的純化濃縮-納濾脫鹽和濃縮過程納濾脫鹽和濃縮過程第37頁/共

17、71頁Fig.2-6 染料納濾脫鹽和濃縮設(shè)備染料納濾脫鹽和濃縮設(shè)備第38頁/共71頁第39頁/共71頁乙醇水混合物滲透汽化分離機(jī)理乙醇水混合物滲透汽化分離機(jī)理1.乙醇水汽液平衡線；乙醇水汽液平衡線；2.擬汽液平衡線（聚乙烯醇透水?dāng)M汽液平衡線（聚乙烯醇透水膜膜)；3. 擬汽液平衡線（苯乙烯氟烷基丙烯酯共聚復(fù)擬汽液平衡線（苯乙烯氟烷基丙烯酯共聚復(fù)合透醇膜）合透醇膜）圖圖2-7第40頁/共71頁GFT公司滲透汽化制備無水乙醇流程滲透汽化制備無水乙醇流程Desalination 235 (2009) 199244Application of membrane separation processes

18、in petrochemicalindustry: a reviewMaryam Takht Ravanchia, Tahereh Kaghazchia*, Ali Kargarib分子篩滲透汽化分子篩滲透汽化圖圖2-85%乙醇乙醇80%乙醇乙醇99.5%乙醇乙醇第41頁/共71頁第42頁/共71頁Simplified flow schemes of (a) a conventional and (b) Mobil Oils membrane solvent dewaxing processes常規(guī)溶劑脫蠟常規(guī)溶劑脫蠟渣油渣油蠟蠟Mobil 的溶劑脫蠟的溶劑脫蠟渣油渣油潤滑油潤滑油油油+混合溶

19、劑混合溶劑蠟蠟RO組件組件油油+混合溶劑混合溶劑混合溶劑混合溶劑:甲苯甲苯+丙酮丙酮潤滑油潤滑油圖圖2-9溶劑脫蠟溶劑脫蠟第43頁/共71頁The operating principle of MARS for recovery of phenolic compounds酚和芳香族物回收酚和芳香族物回收圖圖2-10電磁閥電磁閥萃取級萃取級鹽水相鹽水相產(chǎn)物產(chǎn)物出口出口進(jìn)口進(jìn)口回收級回收級萃取液萃取液第44頁/共71頁汽油的回收汽油的回收加油泵加油泵真空泵真空泵回汽管回汽管膜組件膜組件油槽油槽電磁閥電磁閥進(jìn)氣閥進(jìn)氣閥排氣閥排氣閥呼吸管呼吸管圖圖2-11第45頁/共71頁第46頁/共71頁第47頁/

20、共71頁圖圖3-1 1000m3/d電鍍鎳電鍍鎳漂洗水膜法資源化工程漂洗水膜法資源化工程一級和二級膜一級和二級膜濃縮裝置濃縮裝置三級膜濃縮裝置三級膜濃縮裝置第48頁/共71頁第49頁/共71頁圖圖3-2 超濾回收電泳漆超濾回收電泳漆UF電泳槽漂洗槽UF電泳槽漂洗槽第50頁/共71頁對低滲油田回注水需求量大，全國每年要數(shù)億噸對低滲油田回注水需求量大，全國每年要數(shù)億噸?；刈⑺杏?、懸浮物、顆粒大小和細(xì)菌等有嚴(yán)。回注水中油、懸浮物、顆粒大小和細(xì)菌等有嚴(yán)格要求，如含油格要求，如含油5mg/l，懸浮物，懸浮物1mg/L，顆，顆粒粒2m在在80%以上，細(xì)菌以上，細(xì)菌100個(gè)個(gè)/mg等。等。對油田含油污水多

21、用超濾法。對油田含油污水多用超濾法。第51頁/共71頁圖圖3-3原水或含油污水原水或含油污水油回收油回收（旋流（旋流，重力重力斜斜板隔油、聚結(jié)分離板隔油、聚結(jié)分離.）過濾過濾（雙濾料、纖維（雙濾料、纖維球、活性炭球、活性炭.）絮凝沉降絮凝沉降微濾或超濾微濾或超濾氣浮氣浮微生物降解微生物降解(MBR)NF/RO水再用水再用油田含油污水處理參考流程油田含油污水處理參考流程高級氧化高級氧化第52頁/共71頁鋼廠廢乳化液凈化處理，鋼廠廢乳化液凈化處理，300 m3/d圖圖3-4第53頁/共71頁生物活性生物活性炭濾塔炭濾塔電絮凝電絮凝反應(yīng)池反應(yīng)池多介質(zhì)多介質(zhì)過濾器過濾器高效纖高效纖維過濾維過濾一級加一

22、級加壓泵壓泵精密精密過濾器過濾器超濾膜超濾膜裝置裝置二級二級加壓泵加壓泵反滲透反滲透裝置裝置加堿加堿加酸加酸達(dá)標(biāo)污水達(dá)標(biāo)污水出水去脫鹽水站出水去脫鹽水站現(xiàn)有預(yù)處理工藝現(xiàn)有預(yù)處理工藝膜試驗(yàn)工藝膜試驗(yàn)工藝殺菌消殺菌消毒毒圖圖3-5 3-5 中石化濟(jì)南分公司污水深度處理中試中石化濟(jì)南分公司污水深度處理中試 第54頁/共71頁廢酸廢酸再生酸再生酸稀廢酸稀廢酸純水純水滲析膜滲析膜圖圖3-6 滲析法回收廢酸滲析法回收廢酸第55頁/共71頁廢水預(yù)處理光催化反應(yīng)器過濾處理后的產(chǎn)水催化劑回收圖圖 3-7第56頁/共71頁第57頁/共71頁圖圖 3-8A.A.常規(guī)法：污水常規(guī)法：污水初級澄清初級澄清活性污泥活性污泥二級澄清二級澄清石灰軟化石灰軟化澄清澄清脫水脫水污泥消化污泥消化B.B.常規(guī)膜法：污水常規(guī)膜法：污水預(yù)處理預(yù)處理初級澄清初級澄清活性污泥活性污泥二級澄清二級澄清MF/UFMF/UFRORO產(chǎn)水產(chǎn)水脫水脫水污泥消化污泥消化C.C.浸沒式膜法：污水浸沒式膜法：污水預(yù)處理預(yù)處理污泥脫水污泥脫水氣提氣提重碳酸化重碳酸化砂濾砂濾GACGAC吸附吸附RORO產(chǎn)水產(chǎn)水RO浸沒式膜組件產(chǎn)水產(chǎn)水第58頁/共71頁One kind of MBRMBR圖圖 3-9第59頁/共71頁 45,425 m3/d 處理量處理量,占地僅占地僅2