物理高新技术海洋技术海水淡化
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海水淡化技术及建设投资运行成本介绍1.海水淡化技术发展现状海水淡化又被称为海水脱盐,也就是从海水中获取淡水的技术和过程。
从海水中取出淡水或者除去海水中的盐分,都可以达到淡化的目的。
从这两条路线出发,海水淡化分为两类。
采用从海水中分离出淡水的方法又可以细分为蒸馏法、冷冻法、反渗透法、水合物法和溶剂萃取法;而第二类则包括电渗析法和离子交换法。
其中目前得到大规模商业应用是反渗透法和蒸馏法。
(1)反渗透海水淡化技术对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶液的薄膜称之为理想的半透膜。
当半透膜把不同浓度的溶液隔开后,在自然情况下,水流是从低浓度盐水侧往高浓度盐水侧流动;当在高浓度盐水侧加上一个适当的压力后,也会将水从高浓度侧压到低浓度侧,见图1。
反渗透海水淡化就是利用该原理,用高压泵将海水增压后,借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子得到淡水。
由于反渗透膜的截留粒度小于10×10-10 m,所以反渗透海水淡化同时能滤除各种细菌、病毒,获得高质量的纯水。
图1. 反渗透海水淡化技术原理一般说来,反渗透海水淡化工艺包括四部分:预处理、反渗透、后处理及清洗系统,图2是一种反渗透海水淡化系统的典型工艺流程。
图2. 反渗透系统典型工艺流程图预处理系统的目的是为了充分发挥反渗透淡化系统的技术优越性,保障良好的设计性能和长时间的安全运行,特别是为了保证膜的使用寿命(一般情况下,自来水和苦咸水反渗透膜的使用寿命为5年,而海水膜的使用寿命为3年)而设置。
由于供给的源水不同,其水质组成与杂质成分千差万别,预处理系统也有很大的区别,在决定预处理系统时需要丰富的基础理论知识和工程实际经验。
反渗透装置的主体由反渗透膜堆和高压泵两部分组成,反渗透组件是整个系统的心脏部分,而高压泵是系统的关键部件。
高压泵把进水升压至不同的压力进入膜堆,透过膜的水作为产品水,而未透过膜的作为浓盐水排放。
其设计的核心在于根据不同的原水水质安排不同的回收率,以及通过流程及设备的选用使系统尽可能的节能。
高新技术究竟包括哪些领域
高新技术究竟包括哪些领域
国内外的工业化历史表明,技术进步是推动产业结构升级和产业空间拓展的根本力量,而其中的革命性技术进步即高新技术的发明和运用,则是推动产业结构升级的革命性动因。
那么,高新技术究竟包括哪些领域?国际上也没有一个统一的规定,但大多数专家认为一般集中在以下6个领域、12项标志技术:
①生物技术领域,包括基因工程和蛋白质工程;②信息技术,标志技术是智能计算机、智能机器人;③新材料技术,主要标志技术是超导材料和人工定向设计新材料;④新能源技术,主要标志技术是核能技术、太阳能技术;⑤空间技术,主要标志技术是航天飞机和永久性空间站;⑥海洋技术,主要标志技术是深海挖掘和海水淡化。
有些国家把自动化技术、环保技术也列为高新技术领域。
随着高新技术的发展,高新技术领域会不断分化和扩大,各高新技术领域中的标志技术也会在不同时期处于变动过程之中。
高新技术六大技术领域一般认为,高技术包括六大技术领域,12项标志技术和9个高技术产业。
它们之间的关系是:六大高技术领域是信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术,它们将在本世纪获得迅速发展,并通过广泛的实用化和商品化,成为日益强大的高技术产业。
以基因工程、蛋白质工程为标志的生物技术将成为21世纪技术的核心;以光电子技术、人工智能为标志的信息技术,将成为21世纪技术的前导;以超导材料、人工定向设计的新材料为标志的新材料技术将成为21世纪技术的支柱;以航天飞机、永久太空站为标志的空间技术将成为21世纪技术的外向延伸;以深海采掘、海水利用为标志的海洋技术将成为21世纪技术的内向拓展。
六项高技术领域中的12项标志技术,是已经萌发但还远未成熟的前沿技术。
本世纪的传统产业在国民经济中所占比重将缩小,但由于高技术对传统产业的强制性渗透改造了这些传统产业部门,因此这些产业的绝对产量和产值不会萎缩。
(一)信息技术领域信息技术是六大高技术的前导。
主要指信息的获取、传递、处理等技术。
信息技术以电子技术为基础,包括通信技术、自动化技术、微电子技术、光电子技术、光导技术、计算机技术和人工智能技术等。
当前信息技术主要表现在:(1)集成电路。
目前世界上1兆位和4兆位的动态随机存储器芯片已得到广泛应用,16兆位的芯片也已产生。
此外,光子集成电路和生物集成电路的研制开发也已获得重大进展。
(2)电子计算机。
目前世界上计算机的装机台数超过一亿,超巨型计算机速度已超过100亿次。
现在的计算机,类似人的左脑进行逻辑思维方面的工作。
而形象思维方面的工作则要通过人的右脑完成。
为解决形象思维问题,人们正在研制神经计算机和模糊计算机。
神经计算机从微观上以自底到顶的方式接近人脑,而模糊计算机则是从宏观上,以从顶到底的方式接近人脑。
(3)软件技术。
信息技术主要由两部分技术组成,即计算机硬件技术和计算机软件技术。
知识和信息的收集、存储、整理、创新、传播和应用等环节的运行,将以计算机软件技术的开发与利用为前提。
海水淡化技术在海洋渔业中的潜力海洋覆盖了地球大约70%的表面积,其中大量的海水资源被视为潜在的宝贵资源。
然而,由于其高盐度,海水不能直接用于农业和人类生活需求。
因此,海洋渔业一直受到淡水资源的限制,但海水淡化技术的引入为海洋渔业带来新的希望。
海水淡化技术是通过去除盐分和杂质,将海水转化为可用于灌溉、饮用和工业用途的淡水的过程。
在海洋渔业中,海水淡化技术具有巨大的潜力。
首先,海水淡化技术可以扩大海洋渔业的规模。
目前,仅有近海的渔业才能依赖海水资源进行捕捞。
将海水转化为淡水后,渔业可以向更远的地方扩展,打开新的捕捞领域。
这将为渔民提供更多的渔场选择,增加他们的捕捞收益。
此外,扩大渔业规模还将刺激相关的渔业支持产业的发展,提供更多就业机会,促进当地经济的增长。
其次,海水淡化技术可以提高海洋渔业的可持续性。
由于海水资源的限制,渔业在过去一直面临过度捕捞的问题,导致许多鱼类种群的数量急剧减少。
然而,通过利用海水淡化技术,渔业可以减少对海洋捕捞的依赖,转向更加可持续的养殖方式。
海水淡化技术提供了稳定的淡水供应,可以用来建立渔业养殖场,培育各种鱼类和水生生物。
这种养殖方式减少了对自然渔场的依赖,并能够更好地控制和保护鱼类的数量,达到渔业可持续发展的目标。
第三,海水淡化技术可以解决海洋渔业中的水资源短缺问题。
随着全球人口的不断增长和干旱情况的加剧,淡水资源的稀缺已成为一个严重的问题。
而海水淡化技术可以从海水中获得更多的淡水资源,解决海洋渔业和其他相关行业的淡水需求。
这将使渔业能够稳定供应满足饮用水、清洗和养殖等方面的淡水需求,并减少对淡水资源的竞争和过度利用。
此外,海水淡化技术还可以改善海洋渔业中的环境条件。
由于饮用水和农田灌溉等需求,对淡水的需求增加导致了淡水资源的短缺。
这迫使一些地区依赖排放海水来满足需求,造成海洋环境的污染。
然而,通过海水淡化技术,可以减少对排放海水的需求,从而改善海洋环境的质量。
有了更多的淡水资源可用,可以减少对海洋环境的压力,保护海洋生态系统的稳定性。
海水淡化技术在海洋科学研究中的应用海洋科学是一门探索海洋生态系统、物理、化学、地质和气候等方面的学科,而海水淡化技术在海洋科学研究中的应用正逐渐成为一个重要的研究领域。
海水淡化技术指的是将海水中的盐分去除,使其变为适合人类使用的淡水。
这项技术的应用可以扩大淡水资源的供应,并促进可持续发展,同时还能够为海洋科学研究提供更广阔的空间和可能性。
首先,海水淡化技术可以提供淡水资源,这对于海洋科学研究是非常重要的。
淡水是人类生存和发展的基本要素,而在海洋科学研究中,淡水的需求同样巨大。
许多海洋科学研究需要使用大量的淡水来制备样品、进行实验和观测。
而且,海洋科学研究往往需要进行长时间的实地观测和监测,这就需要提供足够的淡水供应来支持这些工作。
使用海水淡化技术可以减少对传统淡水资源的依赖,为海洋科学研究提供更稳定的水资源。
其次,海水淡化技术的应用可以促进海洋科学研究的多样性和创新。
海洋科学研究需要探索广阔的海洋领域,并研究海洋中各种生态系统、生物多样性和地理特征等。
然而,传统的淡水资源受限,限制了海洋科学研究的广度和深度。
应用海水淡化技术可以提供更多的淡水资源,使研究者可以更加自由地开展实地观测和实验。
这将推动海洋科学研究的多样性和创新,有助于发现更多新的海洋物种、深入研究海洋生态系统的功能和演变规律。
此外,海水淡化技术的应用还可以促进海洋科学研究与气候研究的交叉与融合。
海洋科学研究与气候研究有着密切的联系,海洋是全球气候系统的重要组成部分。
海洋中的盐度和温度变化对气候变化有着重要影响。
通过海水淡化技术,可以更加精确地测定海洋中的盐度和温度,并对其变化规律进行研究。
这将有助于深入理解海洋与气候之间的相互关系,推动海洋科学与气候研究的交叉与融合,为探索地球气候变化机制提供更多的数据和证据。
然而,尽管海水淡化技术在海洋科学研究中有着广泛的应用前景,但也面临着一些挑战与限制。
首先,海水淡化技术的能耗较高,这可能增加环境负荷和能源消耗。
国外物理水处理案例一、美国某大型工厂冷却循环水系统的物理水处理。
在美国有这么一个大型的制造工厂,他们有一套庞大的冷却循环水系统。
就像咱们人热了会出汗来降温一样,那些大机器工作起来产生热量,就靠这个循环水系统来给它们降温。
以前呢,这个工厂一直用传统的化学药剂来处理水,防止水垢生成、抑制微生物生长啥的。
但是这些化学药剂不仅贵,而且对环境不太友好,就像个“娇贵的客人”,需要小心储存和使用,还得时刻担心会不会因为药剂加多了或者少了出问题。
后来啊,他们采用了一种物理水处理技术。
这种技术就像是给循环水系统请了个聪明的“小卫士”。
这个“小卫士”是利用特殊的磁场和电场来改变水中矿物质的结晶结构。
打个比方,本来水中的钙镁离子在温度变化的时候就像一群调皮的小孩,容易凑在一起形成水垢这个“小堡垒”,但是经过这个物理处理后呢,它们就变得规规矩矩的,不再乱聚集了。
而且啊,对于微生物来说,这个物理场就像是一个让它们迷失方向的“迷宫”。
微生物的细胞膜在这个场的作用下会受到干扰,从而抑制了它们的生长繁殖。
这样一来,这个工厂的冷却循环水系统就变得干净又高效,既节省了化学药剂的成本,又减少了对环境的污染,简直是一举多得。
二、澳大利亚某海水淡化厂的物理预处理。
澳大利亚有不少地方缺水,所以海水淡化厂可是很重要的设施。
有一家海水淡化厂,在海水进入淡化设备之前,有个很厉害的物理预处理环节。
这个预处理就像是给海水做一个“美容SPA”。
他们用的是一种特殊的过滤器,这个过滤器的孔径特别小,就像一个超级细密的筛子。
那些海水中的大颗粒杂质,像沙子、小贝壳碎片之类的,就像体型庞大的怪兽,根本通不过这个筛子,就被拦截在外面了。
然后呢,他们还采用了超声波技术。
这个超声波啊,就像是一群勤劳的小蜜蜂在水里嗡嗡叫。
超声波产生的高频振动,会把那些附着在管道壁或者小颗粒上的污垢、藻类等给震下来。
就好比你住在房子里,突然来了一群大力士把墙上的脏东西都给震掉了一样。
这样经过物理预处理后的海水,再进入到后面的淡化设备里,就可以让淡化设备更高效地工作,减少设备的堵塞和腐蚀,大大延长了设备的使用寿命。
磁场辅助强化海水淡化技术及其应用前景磁场辅助强化海水淡化技术是一种借助磁场作用强化海水淡化过程的新兴技术。
它通过在海水淡化设备中加入磁场,可以提高海水的渗透性,减少能耗,降低成本,从而在海水淡化领域具有广阔的应用前景。
海水淡化是指将海水中的盐分和杂质去除,使之变成可以使用的淡水的过程。
由于全球淡水资源短缺的问题,海水淡化技术成为了解决淡水供应问题的重要方法之一。
然而,传统的海水淡化技术如反渗透、蒸发结晶等存在能耗高、成本昂贵等问题,限制了其在实际应用中的推广。
磁场辅助强化海水淡化技术的核心理论是利用磁场对水分子进行激励,改变水分子的排列方式和运动状态,使水分子更容易通过隔离膜,从而提高了水的渗透性。
具体来说,磁场作用下,水分子的动能增加,分子间的距离减小,从而使水分子的扩散速率加快,渗透性增强。
同时,磁场还能改变水分子表面的电荷分布,降低其与隔离膜的吸附作用,减少海水淡化设备的阻力,降低能耗。
目前,磁场辅助强化海水淡化技术已经在实验室中进行了多次研究,取得了一系列令人鼓舞的结果。
研究表明,磁场辅助可以显著提高反渗透膜的水通量和盐透过率,降低反渗透压和蒸发结晶操作的温度要求。
此外,磁场辅助还能使海水中的微生物和有机物质附着在膜表面的几率减小,减轻膜的污染程度,延长膜的使用寿命。
磁场辅助强化海水淡化技术的应用前景非常广阔。
首先,它可以大大降低海水淡化的能耗和运营成本,使淡水的生产更加经济可行。
据统计,传统海水淡化技术的能耗约为3-5千瓦时每立方米,而通过磁场辅助强化,能耗可以降低到2-3千瓦时每立方米,节能效果显著。
其次,磁场辅助还可以提高淡化水的产量,满足人们日益增长的淡水需求。
此外,磁场辅助还可以减少海水淡化设备的运维成本,延长设备的使用寿命,减少水资源的浪费。
综上所述,磁场辅助强化海水淡化技术具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景。
未来,随着技术的不断发展和改进,磁场辅助强化海水淡化技术有望在实际应用中得到更广泛的推广和应用,为解决全球淡水资源短缺问题提供可行的解决方案。
海洋船舶海水淡化处理技术在极地航行中的应用前景随着全球气候变暖和资源枯竭的问题日益严重,人类对海洋资源的利用变得越来越重要。
而在海洋航行中,船舶常常需要长时间航行,并需要大量的淡水供应。
然而,在很多航行路线上,淡水的供应却非常有限。
海洋船舶海水淡化处理技术的出现,为解决这一难题提供了有效的解决方案。
海洋船舶海水淡化处理技术即通过利用现代科技手段,将海水转化为可供人类使用的淡水。
这种技术在极地航行中的应用前景非常广阔,而以下是几个关键的应用前景。
第一,海洋船舶海水淡化处理技术为极地探险提供安全保障。
极地地区的淡水资源非常稀缺,并且水质较差。
对于需要长时间在极地探险的船只来说,足够的淡水供应是确保人员生活和船只正常运作的关键。
通过海水淡化处理技术,船舶可以自行将海水转化为淡水,避免依赖外部的水源供应,从而提高船只的自给能力,增加探险的安全系数。
第二,海洋船舶海水淡化处理技术可以有效减少船舶运输的负荷。
在传统的航行中,船舶需要携带大量的淡水用于人员生活和船只的运作。
这不仅增加了船舶的载重量,还导致船舶的航行效率降低,油耗增加。
而海洋船舶海水淡化处理技术的应用可以将海水转化为淡水,减少船舶携带淡水的负荷,从而降低船舶的运输成本,提高船只的经济效益。
第三,海洋船舶海水淡化处理技术可以推动极地地区的可持续发展。
极地地区缺乏适宜的淡水供应,给当地的农业、工业和生活带来了很大困扰。
通过引入海洋船舶海水淡化处理技术,可以将海水转化为淡水,为当地的发展提供可持续的水源。
这将促进极地地区的农业和工业的发展,改善当地居民的生活质量,推动极地地区可持续发展。
然而,虽然海洋船舶海水淡化处理技术在极地航行中的应用前景广阔,但也面临一些挑战和限制。
首先,海洋船舶海水淡化处理技术需要大量的能源支持。
海水淡化处理通常涉及到高压蒸发、反渗透等复杂的工艺过程,这些过程需要消耗大量的能源。
在极地地区,能源供应本身就是一个问题,如何保证海洋船舶海水淡化处理技术的能源供应成为一个需要解决的难题。