海水淡化原理

·······65吨/天

反渗透海水淡化工程

设 计 方 案

Designing Scheme

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2 目 录

1、设计基础

2、工艺流程及说明

3、控制系统说明

4、设备技术规范

5、技术服务内容

6、技术保证

7、供配电和原材料供应

8、环境处理

9、投资方式与运行管理

10、建设内容与施工期

11、投资估算

12、经济效益及社会效益评价

3 前 言

据甲方公司提供的信息，我公司对筹建“65吨/日的反渗透海水淡化工程”进行工程投资并参与建设，现就“65吨/日的反渗透海水淡化工程”进行方案设计，提供以下设计方案，以供负责项目部门参考。

1.0 设计基础

1.1 本方案涉及的流程及设备是能满足制备生活饮用水，有如下要求；

1.1.1 产水用途：生活饮用水。

1.1.2 系统出力：65m3/d（25℃）。

1.1.3 系统回收率：35%~40%。

1.2 本方案主要依据如下：

1.2.1 海水水源：用户提供。

1.2.2 设计界限：从取水点至终端水箱。

1.2.3 其它涉及的设计基础条件将在技术联络中讨论确定。

1.3 设备制造及设计参考标准：

1.3.1 JB2932-86《水处理设备制造条件》。

1.3.2 HGJ34-90《化工设备管道外防腐设计规定》。 4

1.4 出水水质：达到生活饮用水水质卫生规范（2001）

1.5 系统对外要求：

1.5.1供电缆：根据方案设计的容量，将动力电缆送至变压器的供配电

1.5.2 出水管：至终端水箱出水口处。

1.5.3 药品：调试过程所用药品由用户提供。

1.5.4 环境处理：按标准统一考虑。

2.0 工艺流程及说明：

反渗透部分

反渗透装置主要由阻垢剂注入系统、保安滤器、高压泵、能量回收装置、反渗透膜元件、压力管、反渗透水箱及仪器、仪表等组成。

系统采用超滤+二级反渗透装置，反渗透出水65m3/d。

海水淡化原理及方法综述

摘要 介绍了海水淡化的原理和多级闪蒸、反渗透种常用的海水淡化方法，并且简要回顾了我国海水淡化的研究和技术应用情况。

关键词 海水淡化 多级闪蒸 反渗透

水对于人类的生存与发展具有重要意义，而能被人类利用的淡水资源仅占全球水总储量的0．77%。随着淡水资源短缺的形势日趋严峻，人们寄希望于新的淡水资源的开发。海水淡化作为开发新的淡水资源的重要手段日益受到重视。

1 海水淡化的原理

海洋水占全球水总储量的96．5%，而人类有近七成居住在距大海不到10公里的地方，因此海水淡化成为新水源开发的必然趋势。海水淡化就是将海水脱除盐分变为淡水的过程。

1．1 海水的水质特点［1］

海水水质的主要特点是：1)含盐量高，一般在35 g/左右；)腐蚀性大；3)海水中动、植物多；4)海水中各种离子组成比例比较稳定（见表1）；（5）pH变化小，海水表层pH在8．1~8．3范围内，而在深层pH则为7．8左右。

1． 海水淡化方法分类及其原理

根据分离过程，海水淡化主要包括蒸馏法、膜法、冷冻法和溶剂萃取法等。蒸馏法海水淡化是将海水加热蒸发，再使蒸气冷凝得到淡水的过程，又可分为多级闪蒸、多效蒸发和压气蒸馏。膜法海水淡化是以外界能量或化学势差为推动力，利用天然或人工合成的高分子薄膜将海水溶液中盐分和水分离的方法，由推动力的来源可分为电渗析法、反渗透法等。冷冻法海水淡化是将海水冷却结晶，再使不含盐的碎冰晶体分离出并融化得到淡水的过程［3］。溶剂萃取法海水淡化是指利用一种只溶解水而不溶解盐的溶剂从海水中把水溶解出来,然后把水和溶剂分开从而得到淡水的过程［3］。

海水淡化的历史可以追溯到公元3世纪，当时的水手用海绵吸收海水蒸发出的水蒸气，然后将凝结的淡水挤出以供旅途之需。海水淡化真正实现装机应用是在18世纪后期。最早的海水淡化处理厂于1881年在地中海马耳他岛上建成，岛上的饮用水大部分来源于海水淡化处理［4］。现代海水淡化方法的早期研究开发中，蒸馏法特别是多级闪蒸法应用最为广泛。近二十年来反渗透技术发展速度很快，在海水淡化领域的总容量已经接近多级闪蒸的容量份额。

关于海水淡化问题的研究报告

海水淡化是指将海水中的盐分和杂质去除，使之变为可供人类使用的淡水的过程。由于全球淡水资源有限，海水淡化被认为是解决淡水紧缺问题的一种可行方法。本报告将介绍海水淡化的原理、常见的海水淡化技术及其应用、海水淡化的优势和挑战，以及一些应对淡水紧缺问题的建议。

一、海水淡化的原理

海水淡化的原理是利用物理、化学和生物过程将盐分和杂质从海水中分离出来，得到淡水。常用的海水淡化技术包括蒸馏法和逆渗透法。

蒸馏法是最古老也是最常用的海水淡化技术之一。它利用海水的沸点低于盐水的特点，通过加热海水将其蒸发，再将蒸发后的水蒸汽冷凝成淡水。

逆渗透法是目前最常用的海水淡化技术。它通过半透膜将海水压力推动下，淡化水分子比盐分子更容易通过，从而实现海水的淡化。

二、海水淡化技术及应用

除了蒸馏法和逆渗透法，还有一些其他的海水淡化技术，如电渗析法、离子交换法和压力增容法等。这些技术在不同的应用场景中有不同的优势和适用性。

海水淡化技术广泛应用于沿海地区的淡水供应、农业灌溉、工业用水和饮用水等领域。特别是在缺乏淡水资源的沙漠地区和岛屿上，海水淡化技术可以满足当地居民的饮水需求。

三、海水淡化的优势和挑战

海水淡化有一些明显的优势。首先，海水资源丰富，基本上可以无限供应淡水。其次，海水淡化技术已经相对成熟，可以实现大规模的淡化生产。此外，海水淡化可以起到保护地下水资源和应对气候变化的积极作用。

然而，海水淡化也面临着一些挑战。首先是成本问题，目前海水淡化的成本相对较高，包括能源消耗和设备维护成本。此外，排放的浓盐水对海洋生态环境可能造成一定的影响，需要采取有效的环境保护措施。

四、应对淡水紧缺问题的建议

为了更好地应对淡水紧缺问题，可以采取以下措施。首先，加大海水淡化技术的研发和应用，降低海水淡化的成本。其次，促进水资源的节约和高效利用，提高农业用水和工业用水的效率。另外，增强水资源保护意识，加强对水资源的管理和监测。

1.海水中的资源

海洋约占地球表面积的71%，具有十分巨大的开发潜力。仅以海水资源为例，海水水资源的利用和海水化学资源的利用具有非常广阔的前景。

由于与岩石、大气和生物的相互作用，海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，H2O中的H、O，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素超过总量的99%，其他为微量元素，总计含有80多中元素。虽然，海水中元素的种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。例如，海水中金元素的总储量约为5×107t，而1t海水中的含量仅有4×10-5g。因此，海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库。

2.海水的淡化

海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占地球上总水量的97%。海水中水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。

海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。因此，海水淡化同化工生产结合、同能源技术结合，成为海水综合利用的重要方向。

资料：海水蒸馏原理示意图

太阳能蒸发原理示意图

3.海水制盐

我国海水制盐具有悠久的历史。目前，从海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是在传统海水制盐工业上的发展。

科学探究

1.将Br-转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应(见资料“海水提溴”)，你能否设计一个实验方案模拟这以生产过程？写出有关反应的化学方程式。

2.我们知道海带中含有碘元素，怎样通过实验证明海带中确存在碘元素呢？

(提示：海带中碘元素以I-形式存在，H2O2可以将I-氧化为碘单质。)

资料：海水提溴 (

目前，从海水中提取的溴占世界溴年生产量的1/3左右。空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法，其中一种工艺是在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气置换溴离子使之成为单质溴，继而通入空气和水蒸气，将溴吹如吸收塔，使溴蒸气和吸收剂SO2发生作用转化成氢溴酸以达到富集的目的。然后，再用氯气将其氧化得到产品溴。