帮你快速了解海水淡化是怎么回事

 疑问解答    |      2019-08-06

地球只有百分之三是淡水,我国的淡水资源相对匮乏,加上生活废水,工业污水和固体污染物对地表、地下水的污染,如何解决淡水资源成为我国重要问题之一。水资源的调取方式和其优缺点如下图:



我国天津、山东、浙江、河北、辽宁、广东、福建、江苏、海南9省有海水淡化工程。天津是海水淡化重点发展城市,海水淡化规模最大达到31.72万吨/日。随着国家对海水淡化的重视,我国出台了一系列海水淡化相关政策,这也促进了海水淡化市场的发展。海水淡化主要政策及影响如下图:



在实践中被认为可行有效的海水淡化技术主要有以下几种类型:第一类是蒸馏法,包括多级闪蒸法(MSF)、压气蒸馏法、多效蒸馏法(MED)等;第二类是膜法,包括反渗透法、电渗析法等;第三类是其他方法,如冷冻结冰法、溶剂萃取法、露点蒸发淡化技术等。


低温多效蒸馏工艺


20世纪70年代末以色列IDE公司开发出LT-MED工艺来淡化海水,在新建的热法工艺中被广泛采用。典型的低温多效蒸馏工艺(LT-MED)一般在七个以上的蒸发室内进行,通过蒸发管束的不断蒸发、冷凝作用下产生淡水。LT-MED系统运行寿命长、维护量少,且系统受海水水质的影响微小。对于蒸汽量减少或者增大,对LT-MED的运行影响并不大,因此系统操作弹性是一个重要优势。但LT-MED系统的操作温度有局限性,限制了对该工艺技术进一步提高热效率。


多级闪蒸工艺


多级闪蒸工艺(MSF)自20世纪60年代开始迅速占领中东地区市场,这也是海水淡化技术大规模应用的开始。MSF的原理是将海水加热至最高温度,然后经过在一系列压力逐渐降低的闪蒸室内进行汽化,再通过除雾器去除盐类物质,最后冷凝生成淡水。超大型的MSF淡化厂可以有50个闪蒸室。MSF更传统一些,技术成熟、可靠,运行安全、稳定,闪蒸装置具有大型化和超大型化的特点。


渗透和反渗透工艺


渗透是在压力容器中通过大气压强使海水通过半透膜,半透膜拦截海水中的盐分,使淡水通过,经过多个渗透膜后用收集装置收集最后的淡水资源。反渗透即是渗透的逆过程。用压力泵使海水通过膜元件,经过多个膜元件过滤渗透后收集淡水资源。压力越大,海水通过膜的速度就越快。人工合成的反渗透半透膜是实现反渗透过程最核心的部件,几乎只有水分子可以透过。通常,一个压力容器中可以安装6~8个膜元件,一个中型的SWRO系统要由上千个压力容器组成。膜组件的使用寿命、能耗和产品水水质会受到工艺预处理精度的影响。20世纪80年代反渗透开始成为与传统热法工艺相竞争的工艺。


以下为三种海水淡化工艺特点和发展趋势图:



2013年国内使用的技术大多还依赖进口,淡化的海水大多呈酸性,而我国现有的城市供水管网还是以水泥和铸铁管为主,因此淡化的海水输送必然要求更换现有的供水管网,这必然会加大地方政府的财政支出,因此海水淡化技术普及受限。


我国海水淡化成本并没有因为海水淡化技术的发展而有较大变化,2011年海水淡化成本约4-5元/吨,至2017年海水淡化成本约为4-7元/吨。