下载文档原格式
膜法热法海水淡化技术经济分析大连海水淡化工程研究中心华维国一、海水淡化方法概述：海水淡化是指从海水中获取淡水的技术和过程，通过脱除海水中的大部分盐类，使处理后的海水达到生活和生产用水标准的水处理技术，目前淡化方法已达数十种，达到商业化规模的主要有反渗透法和蒸馏法，也就是常说的“膜法”和“热法”，蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏三种。
1、蒸馏法淡化技术蒸馏法又称蒸发法，是最早采用的淡化技术。
早期主要用于少量蒸馏水的生产和制糖工业的料液浓缩，近代工业逐渐用于电厂和大型工业锅炉供水。
蒸馏法与膜法不同，经蒸发所得的水就是蒸馏水，水质较高，产品水的含盐量（总固溶物）可以降到5ppm以下。
蒸馏法所能处理的原料水比其它方法更加广泛，原水含盐量从几百毫克/升到几万毫克/升都可适应。
蒸馏法海水淡化的装置类型较多，主要的有：多级闪蒸海水淡化、多效蒸发海水淡化和压汽蒸馏海水淡化。
以下对各种方法进行简介：（1）多级闪蒸技术(MSF)● 基本原理多级闪蒸是将海水加热到一定温度后，引入到一个闪蒸室，其室内的压力低于海水所对应的饱和蒸汽压，部分海水迅速汽化，冷凝后即为所需淡水；另一部分海水温度降低，流入另一个压力较低的闪蒸室，又重复蒸发和降温的过程。
将多个闪蒸室串联起来，室内压力逐级降低，海水逐级降温，连续产出淡化水。
● 工艺流程经过澄清和加氯消毒处理的海水，首先送入排热段作为冷却水。
离开排热段的大部分冷却海水又排回海中，小部分作为进料海水（补给海水），经预处理后，从排热段末级闪蒸室流入第一级闪蒸室，如技术原理所说明的那样，逐级降压，海水逐级降温，连续产出淡化水。
见图1-1。
多级闪蒸的造水比是指生产的淡水（蒸馏水）的重量与所消耗的加热蒸汽之比，是淡化厂经济效益的直接体现，通常小型装置的造水比较小，大型装置的造水比较高，如日产淡水几百吨或四、五千吨的装置，造水比一般为5-8左右；日产淡水万吨级的装置，造水比多在10以上，日产淡水四～五万吨的装置造水比可达到13-14。
海水淡化技术产业化的技术经济分析引言随着全球水资源日益紧缺，海水淡化技术成为解决淡水短缺问题的重要手段。
海水淡化技术的发展与应用对于维持社会生产生活的正常运行具有重要意义，同时也对技术经济产生了巨大影响。
本文将对海水淡化技术的产业化以及技术经济进行分析和探讨。
1. 海水淡化技术的产业化现状海水淡化技术是指利用各种方法将海水中的盐分和杂质去除，转变为适用于人类生产和生活的淡水。
目前海水淡化技术已经逐步实现产业化，并得到广泛应用。
其中常见的海水淡化技术主要包括膜法、热法和化学法等。
1.1 膜法海水淡化技术膜法海水淡化技术是目前应用最为广泛的海水淡化方法之一。
其通过使用特殊膜层，利用渗透性的差异将盐分和杂质从海水中分离出来。
膜法海水淡化技术具有能耗低、稳定性高、适用范围广等优点，已经在海水淡化领域取得了显著的成果。
1.2 热法海水淡化技术热法海水淡化技术是利用蒸发和冷凝原理，通过热能输入将海水蒸发，然后再使蒸汽冷凝成淡水。
这种方法虽然能够快速分离盐分，但能耗较高，运行成本相对较高，在实际应用中受到一定限制。
1.3 化学法海水淡化技术化学法海水淡化技术主要包括电渗析、异相电解和化学沉淀等方法。
这些方法往往与其他技术结合使用，能够有效地去除海水中的盐分和杂质。
化学法海水淡化技术在工业生产领域和紧急灾害救援方面具有重要应用前景。
2. 海水淡化技术产业化的意义海水淡化技术产业化对社会的可持续发展具有重要意义。
以下列举了海水淡化技术产业化的几个重要意义：2.1 解决淡水资源短缺问题全球淡水资源短缺已成为一个普遍问题，而大量的海水资源却未得到有效利用。
海水淡化技术的产业化将有助于满足日益增长的淡水需求，缓解淡水资源紧缺的问题。
2.2 促进海水资源的可持续利用海水淡化技术的产业化可以有效促进海水资源的可持续利用。
通过将海水转化为淡水，可以大大减少对淡水资源的依赖，并实现海水资源的循环利用，减少对环境的负面影响。
2.3 推动相关技术的研发与创新海水淡化技术的产业化将促进相关技术的研发与创新。
2023海水淡化处理技术研究contents •海水淡化技术概述•热法海水淡化技术•膜法海水淡化技术•生物法海水淡化技术•海水淡化技术经济分析•海水淡化处理技术研究展望目录01海水淡化技术概述海水淡化是指通过处理海水，提取出其中的盐分和水，得到淡水的工艺过程。
海水淡化是一种解决水资源短缺的重要手段，对于沿海地区和海上平台等缺乏淡水资源的地方具有重要意义。
1 2 3利用半透膜，使海水在压力作用下通过膜过滤，从而去除盐分和杂质，得到淡水。
反渗透法将海水加热蒸发，再冷凝成水，从而去除盐分和杂质，得到淡水。
蒸馏法利用离子交换膜和电场作用，使海水中的盐分和杂质被分离出来，得到淡水。
电渗析法1海水淡化技术现状23反渗透法是目前应用最广泛的海水淡化技术，具有能耗低、工艺成熟、产水质量高等优点。
蒸馏法主要应用于大型海水淡化项目，如沙特阿拉伯的萨利姆淡化厂，但能耗较高。
电渗析法在小型海水淡化项目中具有一定的应用，但受限于膜的寿命和运行维护成本。
02热法海水淡化技术03蒸馏法优缺点蒸馏法工艺简单，操作方便，但需要消耗大量的能源，成本较高。
蒸馏法01蒸馏法原理蒸馏法是一种通过加热海水，使其水蒸气化，然后收集水蒸气冷凝成液态水的方法。
02蒸馏法工艺流程将海水加热到沸腾，水蒸气上升到蒸馏塔中，再经过冷却装置冷凝成液态水。
反渗透法反渗透法工艺流程将海水加压通过半透膜，使水分子透过半透膜，而盐分子被截留下来。
反渗透法优缺点反渗透法具有节能、环保、占地面积小等优点，但膜污染和堵塞是反渗透法需要解决的重要问题。
反渗透法原理反渗透法是一种利用半透膜使海水脱盐的方法。
在一定的压力下，海水中的水分子可以通过半透膜，而盐分子则不能通过。
电渗析法原理电渗析法是一种利用离子交换膜使海水脱盐的方法。
在直流电场的作用下，海水中的阳离子和阴离子分别通过阳离子交换膜和阴离子交换膜被分离出来。
电渗析法电渗析法工艺流程将海水通过阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列的电渗析器，在直流电场的作用下实现脱盐。
海水淡化方法分类其他相关技术分析海水淡化的方法主要有反渗透法和蒸馏法，反渗透法海水淡化与蒸馏法对比，膜法海水淡化只能利用电能，蒸馏法海水淡化利用热能和电能。
所以反渗透淡化适合有电源的场合，蒸馏法适合有热源或电源的各种场合。
但是随着反渗透膜性能的提高和能量回收装置的问世，其吨水耗电量逐渐降低。
一、海水淡化技术海水淡化设备，海水由于其含盐量非常高，而不能被直接使用，目前主要采用两种方法淡化海水，即蒸馏法和反渗透法。
蒸馏法主要被用于特大型海水淡化处理上及热能丰富的地方。
反渗透膜法适用面非常的广，且脱盐率很高，因此被广泛使用。
反渗透膜法首先是将海水提取上来，进行初步处理，降低海水浊度，防止细菌、藻类等微生物的生长，然后用特种高压泵增压，使海水进入反渗透膜，由于海水含盐量高，因此海水反渗透膜必须具有高脱盐率，耐腐蚀、耐高压、抗污染等特点，经过反渗透膜处理后的海水，其含盐量大大降低，TDS含量从36000毫克/升降至200毫克/升左右。
淡化后的水质甚至优于自来水，这样就可供工业、商业、居民及船舶、舰艇使用。
二、海水杀菌灭藻由于海水中存在大量微生物、细菌和藻类。
海水中细菌、藻类的繁殖和微生物的生长不仅会给取水设施带来许多麻烦，而且会直接影响海水淡化设备及工艺管道的正常运转，所以海水淡化工程多采用投加液氯、次氯酸钠和硫酸铜等化学剂来杀菌灭藻。
三、混凝过滤因为海水具有周期性涨潮、退潮，水中常夹带大量泥沙，浊度变化较大，易造成海水预处理系统运转不稳定，故在预处理中要加入混凝过滤，目的在于去除海水中的胶体、悬浮杂质，降低浊度。
在反渗透膜分离工程中通常用污染指数(SDI)来计量，要求进入反渗透设备的给水的SDI<4。
由于海水比重较大，pH值较高，且水温季节性变化大，预处理系统常选用三氯化铁作为混凝剂，其具有不受温度影响，矾花大而结实，沉降速度快等优点。
四、电渗析法渗析是属于一种自然发生的物理现象。
如将两种不同含盐量的水，用一张渗透膜隔开，就会发生含盐量大的水的电介质离子穿过膜向含盐量小的水中扩散，这个现象就是渗析。
海水淡化知识点总结一、海水淡化的技术方法1. 蒸馏法蒸馏法是最早被应用于海水淡化的方法之一。
通过加热海水，使其蒸发后再将蒸汽冷凝成为淡水。
常见的蒸馏法包括多效蒸馏法、多级闪蒸法和多级凝固法等。
蒸馏法的优点是能够产生高纯度的淡水，但能耗较高，成本较为昂贵。
2. 膜分离法膜分离法是通过半透膜使盐分不能通过，而水分子可以通过的方法。
目前应用较为广泛的是反渗透法，即利用高压将海水压力通过半透膜，使盐分无法通过，从而得到淡水。
膜分离法的优点是能够高效地产生淡水，并且耗能较少，适用于小规模海水淡化设备。
3. 冷冻法冷冻法是通过将海水冷却至冰点以下，从中分离出淡水。
在冷冻过程中，盐分和其他杂质会结晶成冰，而淡水则会被分离出来。
冷冻法的优点是操作简单，设备维护成本低，但能耗较高。
4. 电渗析法电渗析法是通过电场作用加速盐分在半透膜上的迁移，从而分离出淡水。
这种方法通常需要在半透膜两端施加电压以实现盐分的迁移，是一种较为高效的海水淡化方法。
5. 太阳能海水淡化太阳能海水淡化是利用太阳能提供能源进行海水淡化的一种方法，可以分为热传输海水淡化和光热蒸发海水淡化两种技术。
太阳能海水淡化具有环保、可再生和成本低廉的特点，逐渐成为海水淡化领域的研究热点。
二、海水淡化的应用领域1. 饮用水供应海水淡化可以为沿海地区提供大量的饮用水资源，特别是在淡水资源短缺的地区，海水淡化成为一种重要的水资源补充途径。
2. 农业灌溉海水淡化可以用于农业生产的灌溉水资源，特别是在严重缺水的地区，海水淡化可以提供灌溉用水，解决农业用水短缺问题。
3. 工业用水许多工业生产需要大量的水资源，海水淡化可以为工业生产提供所需的淡水资源，特别是在沿海工业区，海水淡化是一种重要的水资源供应方式。
4. 生态环境保护海水淡化可以为海水养殖业提供淡水资源，保障海水养殖的发展和生态环境的保护。
三、海水淡化技术的发展趋势1. 技术创新随着科技的不断进步，海水淡化技术也在不断创新。
海水淡化方法比较及其发展方向海水淡化方法有十余种。
目前主要方法有多效蒸发（MED）、反渗透（RO）和多级闪蒸（MSF）等，而适用于大型的海水淡化的方法只有MED、MSF和RO。
MED方法中低温多效蒸馏（LT-MED）开发后在世界范围内迅速得到了较广泛的应用，与RO和MSF一起成为最具发展前景的海水淡化技术。
究竟哪种方法最适合当地经济、社会发展不是绝对的。
本文将世界主要三种淡化方法进行比较并结合实践对选择海水淡化方法的依据进行探讨。
1. 目前主要淡化方法的技术原理及应用近年来世界上海水淡化正向高效化、低能化和规模化的目标发展，MSF、LT-MED、RO更成为适用于大型化海水淡化技术的主流。
MSF方法大规模商业化生产淡水已有30多年，技术成熟，运行安全性高。
LT-MED其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水。
可作为锅炉的补充用水、生产过程的工艺用水或者大规模的市政饮用水供水。
RO主要应用领域有海水和苦咸水淡化，纯水和超纯水制备，工业用水处理，饮用水净化，医药、化工和食品等工业料液处理和浓缩，以及废水处理等。
2. 主要淡化方法的比较及发展方向MSFMSF具有工艺成熟，维护量较小，运行可靠，对原水预处理要求低和使用寿命长，出水品质好等优点。
MSF存在的最大问题就是性能比低，一般限制在11左右，造成更大的能量消耗，即耗电能较大，使得MSF比LT-MED成本高。
MSF海水淡化技术体现如下的发展方向：1）提高最高操作温度，寻找改进热量交换的新方法。
通过薄管壁材料的选制，逐滴冷凝过程的改进尽可能减少热交换面积，提高热交换量等。
2）成功实现大型MSF装置。
根据Leon Awerbuch报道，位于阿布扎比(Abu Dhabi)的苏威哈特厂(Shuwaihat)，其单套装置的设计规模为76000m3/d。
3）采用新材料和管路优化设计提高效率。
ＭＳＦ／ＲＯ／ＥＤ海水淡化技术研究＊李志敏１，曾秋苑２，李 淳１，敖宁建２（１ 暨南大学化学系，广州５１０６３２；２ 暨南大学生物医学工程研究所，广州５１０６３２）摘要 综述了世界水资源形势以及海水淡化技术的发展现状，概括了海水淡化技术的主要方法，着重介绍了多级闪蒸海水淡化法（ＭＳＦ）、反渗透法（ＲＯ）和电渗析法（ＥＤ），从各种装置的组件、能耗以及淡化过程等入手，总结３种方法的优势与不足，针对性提出了解决问题的方法以及发展方向，以降低使用成本，并探讨和展望了今后的海水淡化技术。
关键词 海水淡化 多级闪蒸海水淡化 反渗透 电渗析 离子交换膜Ｔｈｅ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＭＳＦ／ＲＯ／ＥＤ ｉｎ Ｓｅａｗａｔｅｒ Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬＩ Ｚｈｉｍｉｎ１，ＺＥＮＧ Ｑｉｕｙｕａｎ２，ＬＩ Ｃｈｕｎ１，ＡＯ Ｎｉｎｇｊｉａｎ２（１ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６３２；２ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６３２）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｗｏｒｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅａｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ．Ｉｔ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｓ ｔｈｅ ｍｅ－ｔｈｏｄ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅ ｆｌａｓｈ（ＭＳＦ）ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ（ＲＯ），ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ（ＥＤ），ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｅａｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｕｍｍａ－ｒｉｚｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｓｅａｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ａｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｎｄ ｐｒｏｓ－ｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｅａｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅ ｆｌａｓｈ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，ｒｅｖｅｒｓｅ ｏｓｍｏｓｉｓ，ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ，ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ＊国家自然科学基金（２０９７６０６８／Ｂ０６０８０５） 李志敏：男，１９８７年生，硕士研究生，研究方向为高分子合成与加工 Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｚｈｉｍｉｎ１９８７９１０＠１２６．ｃｏｍ 敖宁建：通讯作者，教授，博士 Ｔｅｌ：０２０－８５２２６３８６ Ｅ－ｍａｉｌ：ｔａｏｎｊ＠ｊｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ０ 引言随着世界人口的增长和工农业的发展，用水量增大，导致河水、地下水急剧减少［１］，同时带来水污染，造成人类赖以生存的淡水资源迅速减少，进而导致了全球的水质恶化、干旱和荒漠化、土壤盐碱化等现象日趋严重，影响到全球经济发展与生态平衡。
海水淡化技术海水淡化技术是一项十分重要且具有广泛应用前景的水处理技术，其可将海水中的盐分去除，使之变成适用于农业、工业和生活用水的淡水。
这项技术在解决淡水资源短缺、推动可持续发展以及应对气候变化等方面发挥着重要作用。
本文将对海水淡化技术进行全面解读，从原理、分类、优缺点以及应用前景等多个方面进行探讨。
首先，海水淡化技术的原理是通过物理或化学的方式将海水中的盐分和杂质去除，从而使之达到人类可使用的标准。
常见的海水淡化技术包括蒸馏法、逆渗透法和电去离子法等。
蒸馏法通过加热海水并收集蒸汽的方式实现盐分的分离，逆渗透法则利用半透膜将盐分挡在膜外，电去离子法则运用电化学原理将离子分离。
这些技术各有优势，可以根据具体情况选择合适的方法进行海水淡化。
海水淡化技术根据处理规模和操作方式的不同，可以分为集中式海水淡化和分散式海水淡化。
集中式海水淡化主要指在固定场所、集中建设大型淡水厂，通过海水淡化技术处理大量海水，并将淡水输送至需要的地方。
而分散式海水淡化则是指利用小型、便携设备进行海水淡化处理，例如家用海水淡化器等。
这些不同形式的海水淡化技术可以满足不同规模和需求的用户，以适应不同地区的实际情况。
海水淡化技术具有许多优点。
首先，海水资源广泛且充足，通过海水淡化技术可以将这一丰富资源转化为可供人们使用的淡水。
其次，海水淡化技术可以降低对地下水的过度开采，避免地下水资源过度消耗导致的地层下陷等问题。
此外，这项技术也可以改善沿海地区的水质，减少海水渗入而带来的土壤盐化问题。
此外，海水淡化技术还可以为农业灌溉、工业生产以及居民生活提供可靠的水源，提高水资源的利用效率。
然而，海水淡化技术也存在一些挑战和缺点。
首先，海水淡化技术的能耗较高，需要大量的能源供应，增加了能源消耗和碳排放。
其次，海水淡化技术处理过程中会产生大量的浓水废液，对海洋环境产生一定的影响。
此外，高成本也是海水淡化技术面临的一大问题，包括设备建设、维护和运营等方面的费用都相对较高。
