低温多效蒸馏和膜反渗透法两种方式成本分析

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。

一、运行成本分析一、耗电费用本工艺主要的耗电设备就是泵，根据泵的功率及运行情况来计算本套设计方案的吨水耗电费用，如下表所示：此系统总装机容量为555.24KW，正常运转功率为489.12KW。

a.设备运行功率：此系统总装机容量为555.24KW，正常运转功率为489.12KW。

b.运行费用：①水耗：水费不计入内。

②电费：电费以0.6元/KW计，489.12KW×0.6÷100=2.93元/吨水二、药剂费用1. 盐酸反渗透膜会受到铁、锰的氧化物、无机沉淀及有机物等污染物的污染，从而影响膜的性能。

这里根据美国陶氏公司提供的反渗透清洗方式，选用0.2%的盐酸清洗反渗透膜，按每6个月洗膜，通过计算得一次消耗的盐酸的量为180升，每升的盐酸的价格按0.53元计。

则消耗柠檬酸的费用为：180*0.53/（100*24*30*6）=0.00022元/吨2. 杀菌剂为了有效去除水中的胶体及颗粒物质，在超滤反洗时加入次氯酸钠，加次氯酸钠量按3ppm计，每天反洗43.63次，加药时间是30秒，每次每公斤的次氯酸钠按1.6元计。

则消耗次氯酸钠的费用为：（1.6*300*3*43.63*30/3600/1000）/24*100=0.000073元/吨3. 还原剂为了有效去除水中的氧化性物质，RO前增加还原剂加药装置，加药量按4.5ppm 计，每公斤还原剂按20元计。

则消耗还原剂的费用为：4.5*180*20/100*1000=0.162元/吨4. 阻垢剂为了有效防止膜的结垢，在保安过滤器前加上阻垢加药装置，加阻垢剂量按4ppm 计，每公斤的阻垢剂按60元计。

则消耗阻垢剂的费用为：4*180*60/100*1000=0.43元/吨5. 碱剂为了使水中二氧化碳全部转化为碳酸根离子，前加上碱加药装置，碱剂量按4ppm 计，每公斤的碱剂按2.5元计。

则消耗碱剂的费用为：4*130*2.5/100*1000=0.013元/吨5. 加氨为了提高脱盐水的PH值，加氨剂量按4ppm计，每公斤的氨剂按1元计。

低温多效蒸馏海水淡化成本分析目前，我国是联合国公认的世界13个最贫水国家之一。

世界性的淡水危机，为海水淡化技术发展提供了广阔的市场，海水淡化技术的应用成为解决淡水资源危机的有效方法。

低温多效蒸馏(LT-MED)是海水淡化技术目前的主流技术之一，其原料海水的最高蒸发温度一般低于70℃，其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器或垂直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的海水淡化技术。

淡化后的水含盐量小于 5 mg/L。

因其具有产品水水质好、预处理简单、腐蚀和结垢风险小、单机制水能力大以及技术经济性好等特点，得到了越来越多的应用，市场占有率逐步提高；但LT-MED技术的推广受成本限制极大,因此，降低制水成本是LT-MED技术研究的热点，也是进一步推广应用LT-MED技术的必要条件。

1工程概况某发电厂一期安装2-600 MW国产亚临界燃煤发电机组，二期安装2-660 MW国产超临界燃煤发电机组，循环水系统采用海水直流供水系统。

电厂利用4台机组抽汽，采用海水淡化工艺制取淡水，实施水电联产。

日产25000 m3淡水的海水淡化装置所需蒸汽由电厂一、二期工程汽轮机中压缸末级抽汽提供，原料海水由循环水供水管取水。

采用配置蒸汽热压缩器(TVC)的横管降膜低温多效蒸馏(LT-TVC-MED)海水淡化工艺,装置可以在40%～100%工况下运行。

主设备由串列式水平布置的10效蒸发器组成，在第7效的末端抽汽。

蒸发器采用多支座卧式直列布置在钢架上。

装置主要参数见表1。

2低温多效蒸馏技术成本分析低温多效蒸馏海水淡化的成本是一个比较复杂的问题，受多种因素的影响，如项目地理位置、气候条件、海水水质、海水随季节的温度分布及可利用的能源等诸多因素均影响着海水淡化的制水成本。

本文针对特定项目的具体方案进行成本分析。

海水淡化工程单位水量成本费用可分解为固定成本和可变成本。

海⽔淡化⼯艺设计⽅案1 前⾔1.1 概况我国淡⽔资源极为匮乏，全国660多个城市中，有400多个城市缺⽔，其中100多个城市严重缺⽔。

淡⽔资源短缺乃⾄⽔危机是我国经济社会可持续发展过程中的最⼤制约之⼀。

电⼚在⽣产电能的同时，可利⽤其廉价的热和电，进⾏海⽔淡化，不仅可满⾜其⼯业⽤⽔的需要，⽽且还可为周边地区提供淡⽔⽔源。

在推动和利⽤海⽔淡化技术⽅⾯，电⼚有着其得天独厚的有利条件。

因此滨海电⼚配套建设海⽔淡化装置已成发展趋势。

1.2 ⽔源及⽔质特点某电⼚取⽔具有海域辽阔、⽔量充沛、海⽔较清、悬浮物及有害微⽣物少等特点，可⼤⼤节省海⽔取⽔成本及原料海⽔预处理成本。

海⽔⽔质分析报告如下：分析报告1.3 海⽔淡化规模根据建⼚地区的缺⽔状况，电⼚可针对性地提出⽔电联产的⽅案，⽬前可解决电⼚的淡⽔⽤⽔，以后可根据需要适时配套建设⼤规模的海⽔淡化⼚，为地⽅经济发展提供淡⽔资源保障。

本项⽬结合2×1000MW发电机组的建设规模，暂按配套建设2×104m3/d规模的海⽔淡化装置设计；并对总规模为40×104m3/d海⽔淡化⼚作出展望。

本专题报告按本期⼯程⼚内⾃⽤的2×104m3/d规模和规划容量的40×104m3/d的海⽔淡化站分别进⾏⽐较论述。

2 海⽔淡化技术概述海⽔淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有蒸馏法（俗称热法）和反渗透法（俗称膜法）。

蒸馏法主要有多级闪蒸(MSF)、低温多效蒸馏(LT－MED)技术。

2.1 蒸馏法淡化技术2.1.1 多级闪蒸(MSF)MSF是蒸馏法海⽔淡化最常⽤的⼀种⽅法，在20世纪80年代以前，较⼤型的海⽔淡化装置多数采⽤MSF技术。

⼤港电⼚⼆期⼯程引进了美国的多级闪蒸(MSF)海⽔淡化装置，是我国第⼀套⼤型的海⽔淡化装置。

MSF的典型流程⽰意图见图2-1。

图2-1 盐⽔再循环式多级闪蒸（MSF）原理流程多级闪蒸过程原理如下；将原料海⽔加热到⼀定温度后引⼊闪蒸室，由于该闪蒸室中的压⼒控制在低于热盐⽔温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，故热盐⽔进⼊闪蒸室后即成为过热⽔⽽急速地部分⽓化，从⽽使热盐⽔⾃⾝的温度降低，所产⽣的蒸汽冷凝后即为所需的淡⽔。

多效膜蒸馏引言多效膜蒸馏是一种高效的分离技术，适用于液体混合物的分离和纯化。

它利用膜的特殊性质，在蒸馏过程中实现组分的选择性传递，从而达到分离目的。

本文将深入探讨多效膜蒸馏的原理、应用及技术创新。

原理多效膜蒸馏基于蒸馏原理，但在传统蒸馏的基础上引入了微孔膜进行分离。

这些微孔膜具有特定的孔径和选择性，能够阻止某些组分的传递，而允许其他组分通过。

通过多级的膜蒸馏过程，可以逐步富集目标组分，实现高效的分离。

应用多效膜蒸馏在各个领域都有广泛的应用，包括化工、食品、制药和环保等。

下面将详细介绍一些常见的应用领域。

化工领域多效膜蒸馏在化工领域中被广泛应用于溶剂的回收和纯化过程中。

通过选择性膜的使用，可以高效地分离出目标组分，并减少溶剂的损失和废弃物的产生。

这不仅提高了生产效率，还减少了环境污染。

食品领域在食品加工过程中，多效膜蒸馏可以用于酒精的精制、果汁的浓缩和脱色等。

通过多级膜蒸馏，可以去除杂质、保留食品的营养成分，并提高产品的质量和口感。

制药领域多效膜蒸馏在制药领域中被广泛应用于药物纯化和回收过程中。

由于药物的制备通常会产生大量的废液，传统的蒸馏方法效率低下且耗能巨大。

多效膜蒸馏可以高效地回收药物，并减少对环境的影响。

环保领域多效膜蒸馏在环保领域中被应用于水处理、污水处理和废气处理等过程中。

通过选择性膜的使用，可以将有害物质从废水或废气中分离出来，达到净化效果，并实现资源的回收利用。

技术创新多效膜蒸馏作为一种新兴的分离技术，不断受到研究者的关注和改进。

下面将介绍一些最新的技术创新和发展趋势。

膜材料的改进膜材料是多效膜蒸馏的关键因素之一。

近年来，研究人员致力于开发新型的高选择性膜材料，以提高分离效率和选择性。

例如，多孔有机聚合物膜和金属有机骨架膜等新材料的应用，使多效膜蒸馏的性能得到了显著提升。

膜结构的优化膜结构对多效膜蒸馏过程的传质性能和稳定性起着重要作用。

研究者通过改变孔径、厚度和孔隙率等膜结构参数，来优化膜的分离性能。

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。

低温多效蒸馏法和多级闪急蒸馏法在化工领域，低温多效蒸馏法和多级闪急蒸馏法就像两位性格迥异的老朋友，各有各的特点，各自都有自己的一片天地。

今天咱们就来聊聊这两种蒸馏方法，看看它们的“性格”、优缺点，顺便听听它们在工业生产中的应用故事。

1. 低温多效蒸馏法1.1 什么是低温多效蒸馏法？说起低温多效蒸馏法，它的名字就让人感觉很高大上，实际上它的原理并不复杂。

简单来说，就是利用低温来蒸馏液体，通过多次蒸发和冷凝，把液体中的成分分离出来。

就像你在厨房里煮水，先把水烧开，蒸汽再冷却成水滴，咕噜噜的往下流。

这种方法的关键是“低温”，所以它特别适合那些对温度敏感的物质，比如一些有机溶剂或易挥发的液体。

低温蒸馏就像是给这些“娇贵”的成分穿上了保暖衣，不会让它们“冻”坏了。

1.2 优点和应用讲到优点，这种方法可是有一套的。

首先，能耗低，因为低温运行减少了能源消耗，简直是环保小卫士！其次，低温多效蒸馏法的设备相对简单，维护起来也不会太费劲。

此外，这种方法可以分离出高纯度的成分，让你的产品质量更上层楼。

在制药、食品和化工等行业，低温多效蒸馏法可是大显身手，帮助生产出一流的产品。

想想看，一瓶纯净的香料油，绝对离不开这个方法的“辛苦付出”。

2. 多级闪急蒸馏法2.1 什么是多级闪急蒸馏法？那么，接下来我们来说说多级闪急蒸馏法。

这个名字听起来是不是也很厉害？它的基本原理是通过快速降压使液体瞬间蒸发，类似于把水从高处倾倒下来，瞬间就变成了水汽。

在这个过程中，液体在不同的压力和温度下逐步分离，形成一个多级的分离系统。

就像是一座多层的游乐场，每一层都有不同的“惊喜”等着你去体验！2.2 优点和应用至于优点嘛，多级闪急蒸馏法也是有不少的！首先，它的效率非常高，能在短时间内处理大量的液体，简直是工业生产的“快车道”。

再者，由于蒸发和冷凝过程都在瞬间完成，这种方法可以最大限度地保持物质的原有特性，特别适合那些易挥发或对热敏感的成分。

此外，多级闪急蒸馏法在石油、化工和水处理等行业的应用广泛，像是石油提炼过程中，没它可真是不行。

CASE区域治理海水淡化处理技术的方法及成本探析辽宁清河电力检修有限责任公司 王勇摘要：当前在全世界范围内海水处理技术主要包含了蒸馏法、多级闪蒸技术、低温多效法以及反渗透法，前三种海水淡化处理技术不仅设备成本高，且需要耗费大量的能源。

而反渗透处理技术十分成熟、先进，在能源和成本节省方面优势更加明显。

相比之下，运用反渗透膜进行海水淡化水处理经济性和合理性更高。

因此，本文重点分析了海水淡化主要的处理技术方法，并对海水淡化处理成本偏高的主要因素进行了阐述与研究。

再通过其他几种水资源运用方法开展成本比较和分析，进一步提升海水淡化处理模式和方法的经济性与可行性。

关键词：反渗透；海水淡化；处理技术；工艺中图分类号：P747 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）20-0169-0001现如今，我国在海水淡化处理技术方面相比国外发达国家还有一定的差距，并存在部分显著的问题。

目前在海水淡化处理技术中，由于投资和成本受到各种因素的影响，如设备、能耗以及工艺等等，这几大因素不仅相互影响，还存在相互制约的关系。

因此，在海水淡化实践处理过程中，我们应该积极借鉴和汲取国外先进的技术和经验，从而不断完善海水淡化处理的工艺技术和流程，在节省海水淡化处理成本的基础上，促使其能长期处于稳定健康发展的状态当中，为我国海水淡化处理行业的发展作出贡献。

一、海水淡化技术方法及具体应用分析（一）多级闪蒸技术法多级闪蒸技术法主要是将海水加热到一定温度时再引入到蒸汽室，闪蒸器室的压力控制在小于热盐水温度相对应的饱和蒸汽压时，热盐水将会快速的气化，促使直接降低热盐水的温度，所形成的蒸汽冷凝后直接化为淡水。

该技术设备具备简单实用性优势，其防污垢性能良好。

其不仅常在海水淡化处理中得到广泛应用，且在电力、石油化工等行业也都十分普及，应用效果十分显著。

（二）低温多效法所谓的低温多效法指的是盐水的最高蒸发温度约为70℃的海水淡化处理技术，主要特点是将水平管降膜蒸发器联合起来并分成若干组，运用一定量的蒸汽输入通过无数次的蒸发和冷凝，进而得到高于蒸汽量很多倍的蒸馏水。

目前成熟的海水淡化技术主要包括低温多效蒸馏和膜反渗透法两种方式，两者生产淡水的成本大致相当。

以下通过参考有关案例，对海水淡化的成本进行分析。

相关案例的数据（单位：元/立方米）如下表所示：上述案例中各海水淡化装置的单位成本约为8000~10000元/(立方米/天)。

根据预测，到2015年，我国反渗透海水淡化装置的吨水投资可下降到4200元/ (立方米/天) ，低温多效蒸馏下降到5500元/ (立方米/天)。

按工程综合造价5000元/立方米/天估算，则年产1亿立方米淡水的装置投资约为20亿元（以年运行6000小时计算）。

随着淡化装置规模的增大，单位成本还有一定的下降空间。

综合分析，大规模海水淡化的单位成本大约可降到3元左右。

但随着海洋污染加剧，海水淡化的成本也将随之增加，淡水产出率也会相应下降。

（注：上述4个案例均不在渤海范围内，渤海由于污染严重，制水成本相对要高一些）随着海水淡化技术的发展，生产1立方米淡水的成本已降至5元以下，且随着技术的不断更新及装置规模的扩大，最终的生产成本有望降至3元以内。

此处为成本水价，不包括输水成本，相当于水厂的取水成本。

输水管道建设成本及输水过程中的损耗等都将大于海水淡化的制水成本；即使仅输送到北京市区，综合分摊的单位输水成本已超过3元（具体分析略）。

由于淡化海水的水质远高于一般饮用水标准，与直饮水或桶装水并无实质的区别。

因而无需再处理即可直接进入城市自来水或直饮水管道；相比于长距离调水后再处理而言，两者的综合成本相当。

此外，与调水工程所不同的是，海水淡化的水源地建设不会淹没土地及产生移民问题，建设成本高度可控，建设周期比较短，且治水成本呈现不断下降的趋势，可以根据具体的需求分阶段建设。

海水淡化只能作为城市供水的补充水源，而不可能完全替代传统水源。

由于制水及输送的成本较高，所造成的生态破坏也不容忽视，因而淡化海水只适合替代饮用水及高纯度工业用水，以此作为调节地区用水结构和用水方式的手段，并不适合大范围推广使用。

海水淡化的主要3种方法海水淡化(sea water desalination)是人类追求了几百年的梦想，古代就有从海水中去除盐分的故事和传奇。

海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。

由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。

那么，海水淡化的主要3种方法是哪3种呢？下面一起来了解。

海水淡化的主要3种方法全球海水淡化技术超过20 余种，包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。

从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。

一般而言，低多效具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点;反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高;多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点，但能耗偏高。

一般认为，低多效蒸馏法和反渗透膜法是未来方向。

预计“十二五”期间，我国海水淡化将达到150万-200万吨/日，是现有产能的三、四倍，投资规模将达到200亿元左右。

低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的蒸馏淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入首效，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，然后通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。

多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。

其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。

低温多效蒸馏技术由于节能的因素，发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高首效温度，提高装置单机造水能力;采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。