浅析太阳能海水淡化的发展过程

摘要：

本文按照在海水淡化过程中能源的来源方式不同，分常规能源和太阳能两个方面对海水淡化的研究进展进行了综述。着重介绍了太阳能海水淡化技术中的盘式海水淡化法和增湿海水淡化技术中存在的优缺点以及各国研究者所做出的改进方式以及实验研究成果。并对太阳能海水淡化技术目前存在的问题及发展趋势提出了一些建议。

关键词：

地球上拥有丰富的水资源，海水覆盖面积达71%，但不能直接用于生活用水和饮用水。地球上淡水资源只占水资源总量的2.5%，其中可供人类支配的淡水资源不足0.36%错误！未找到引用源。。第二次工业革命以来，化工、制造、电力等工业的兴起，使得人类对水资源的需求量大增，淡水资源日显不足；特别是进入20世纪以来，世界人口急剧增加，环境污染和生态破坏严重，城市化和人口集中等因素均给淡水供应带来巨大压力，人类无节制的开采及管理不善更加剧了水资源的供需矛盾。据测算，以目前世界人口的增长速度，至2025年世界人口将达85亿，届时淡水供需矛盾将更加突出错误！未找到引用源。。

通过海水制取纯水已有百年历史，二战后海水淡化技术进入实用化、工业化阶段，技术日臻成熟，为解决淡水短缺问题提供了新的途径。本文作者按照在海水淡化过程中能源的来源方式不同，分两个方面给我们介绍了海水淡化的研究进展，并重点介绍了太阳能海水淡化技术中的盘式海水淡化法和增湿海水淡化技术中各国研究者所做出的研究成果。

1 海水淡化研究进展

1．1 常规能源海水淡化技术

人类很早便开始利用海水来制取纯水，阿拉伯人在16世纪便通过蒸馏海水获取饮用水；至19世纪末英国已相继发明了管式蒸馏器、喷膜蒸发等技术，并开始对闪蒸技术进行研究；二战期间压汽蒸馏技术已开始应用于船舶和海外离岛的淡水供应，多效蒸馏装置也开始装备至战舰上；二战后阿拉伯地区石油开采为大型海水淡化机组的应用提供了契机，1957年多级闪蒸在中东地区大规模应用，1975年低温多效进入工业化应用，1980年反渗透淡化技术解决膜技术难题，并很快成为市场份额最高的淡化技术错误！未找到引用源。。

能．　境　太阳能膜蒸馏海水淡化技术研究和发展状况　曾辉１，３　王永青２，３　ｆ１集美大学轮机工程学院２集美大学机械工程学院　３集美大学福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心　福建厦门　３６１０２１）　摘要　太阳能膜蒸馏海水淡化技术是以太阳能为驱动能源、基于膜蒸馏过程的新型海水淡化技术。介绍了太阳能膜蒸馏　海水淡化技术的原理．总结并分析了国内外研究发展状况，指出了其优势所在和发展前景。　关键词　海水淡化　太阳能膜蒸馏研究发展状况　中图分类号：ＴＫ５１９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—９０６４（２０１３）０２—０３１—０４　０　引言　随着世界人１２１增加、人类生活方式的变化，淡水资源的　匮乏越来越引起人们的关注和重视　海水淡化作为一种开源　增量技术．已成为解决淡水资源问题的重要途径。常用的海　水淡化方法有反渗透、多级闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏，后３　者属于热蒸馏方法。反渗透系统由电能／机械能驱动。近年在　膜组件性能、能量回收技术等方面得到了长足发展。造水成　本大幅下降．其产水容量已占海水淡化总容量的６０％左右。　热蒸馏海水淡化方法目前主要用于电一水联产．即利用电厂　较低温度的热能来生产淡水．此外．该方法非常适合于工业　余热回收和太阳热能、地热能等的有效利用。　膜蒸馏（Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ－－ＭＤ）是一种新型热蒸馏　海水淡化技术。在膜蒸馏系统中，疏水微孔高分子膜把不同　温度的溶液分隔开．热侧的水蒸汽在膜两侧水蒸汽压力差的　作用下通过膜孔进入冷侧后冷凝下来．形成淡水。根据膜组　件冷侧蒸汽收集一冷凝方式的不同．通常将膜蒸馏形式分成　四类：直接接触式膜蒸馏（ＤＣＭＤ）、减压膜蒸馏（ＶＭＤ）、气隙　式膜蒸馏（ＡＧＭＤ）和吹扫气膜蒸馏（ＳＧＭＤ），如图１所示。该　技术具有产水水质高、结构紧凑、易模块化等特点，且操作温　度较低．通常在６０—９０％　太阳能作为一种取之不尽的绿色　能源．通常的低温集热系统就能达到膜蒸馏过程需要的热源　温度。在能源紧张和水资源匮乏的时代背景下，利用太阳能　驱动膜蒸馏系统来淡化海水可收到节能、环保双重效益。本　文将介绍其原理和特点．总结国内外研究与发展状况．并指　盐　水　溶　液　、、、　＼　／　Ｃ　～　Ｐ　。～＼～　（减压膜蒸馏’ｆ栗　（气隙式膜蒸馏）占晶　｛产　；（吹扫气膜蒸馏）　膜　恤　Ｐｈ，　丰斗坡主体的温度．压力　浓度；Ｔｈｍ　Ｐｈｔａ，曲ｍ—料渡侧Ｊｌ【：丧霹　的量度　压力，浓度；ｔｃｍ，Ｐ∞一＾空囊Ｉ的温度，压力　图ｌ膜蒸馏原理示意图　基金项目：福建省教育厅资助科技项目（ＪＡ１０１９３）　作者简介：曾辉（１９８５～），男，硕士研究生。研究方向：海水淡化。　２０１３．Ｎｏ２．　出未来的发展方向　ｌ　太阳能膜蒸馏海水淡化系统原理及流程　根据太阳能与海水的换热方式．太阳能膜蒸馏海水淡化　系统可分为２种：太阳能直接加热型、太阳能间接加热型。图　２所示为太阳能直接加热型系统，主要由太阳能集热器、膜　组件、冷凝器、淡水收集罐、泵、海水预热器、水箱等设备组　成　进料海水通过海水预热器预热后进入水箱，太阳能集热　器直接对水箱中海水加热：一定温度的热海水进入膜组件进　行膜蒸馏过程，实现盐、水分离，蒸汽通过膜孔后实现冷凝，　产品淡水由淡水收集罐收集：未通过膜组件的浓盐水经过回　热后排出　图３所示为太阳能间接加热型系统，又称双回路　系统．太阳能集热器对水箱内的流体工质加热．进料海水与　流体工质在海水加热器中换热后．进入膜蒸馏系统进行海水　淡化过程　

太阳能海水淡化的新技术发展现状

摘要：当前水资源的严重匮乏已成为全球性的问题，并严重制约着社会、经济的快速发展。联合国教科文组织公布过的一组数据指出:在未来相当长的一段时间内，将会有2400万至7亿人面临缺水危机而背井离乡，到2030年，如果缺水问题无法得到有效解决，全球半数人口将会生活在严重缺水的环境中［1］。虽然地球上水资源总量大，但是淡水资源仅占到了2.5%，而实际上可供人类使用的淡水资源仅占到地球上水资源总量的0.26%。我国水资源总量约为28000亿m3，占世界水资源总量的6%左右，由于人口众多，人均占有量仅为世界人均占有量的1/4，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。据有关报道指出，我国约有360多个县级以上的城市存在缺水问题，随着我国经济的发展，水资源供给压力会进一步扩大，严重地影响着城市的建设和社会的发展。

关键词：海水淡化；太阳能；太阳能收集器

太阳能电驱动海水淡化主要指利用光伏发电原理将太阳能转化为电能，然后用电能驱动高压水泵压缩海水进行反渗透来完成海水淡化。海水被高压水泵送入到反渗透(ＲO)系统中，反渗透膜只能使淡水通过，而盐分则会通过旁路系统排除，ＲO装置能量回收率大于50%，脱盐率可达到90%以上。

1太阳能海水淡化装置的分类

利用太阳能进行海水淡化，主要利用太阳能的热效应和光效应。利用太阳能热效应驱动的海水淡化方法，即将收集到的太阳热能驱动海水发生相变进行分离，又可分为直接法和间接法两大类：直接法是将集能部分和脱盐部分集于一体，间接法是将集能部分和海水蒸馏部分分开，热量通过工质运送。Tiwari也提出将太阳能蒸馏系统分为主动式和被动式两种。被动式海水淡化的装置中不使用电能驱动元件，工作温度较低，产水量小；主动式太阳能蒸馏使用了附加设备，运行温度提高，加上回收了蒸汽的冷凝潜热，效率大大提高，受到了世界各国的广泛重视。利用太阳能光效应海水淡化就是利用光电效应产生电能后驱动渗析过程生产淡水。光伏发电系统按其应用形式可分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统两大类。目前太阳能光效应海水淡化的关键问题包括光伏电池技术、光伏发电成本以及与海水淡化系统的对接等。

天津市滨海新区海水淡化产业发展前景浅析

发布时间：2011-11-14 信息来源：《中国发展》

作者：屈涵 南开大学环境科学与工程学院

引言

水是关系社会经济发展和国家安全的重要战略资源。 世界淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。海水资源是水资源的重要组成部分，开发利用海水资源，实现水资源的优化配置、合理使用、有效保护与安全供给，对于促进经济社会发展、提高人民生活水平和保障国家安全均具有重要的战略意义。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径，随着水资源短缺形势日益严峻，海水淡化水在一些沿海缺水国家和地区的经济和社会发展中发挥了重要作用。到2006年，世界上已有120多个国家和地区应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3 775万吨，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人口的供水问题。最大的蒸馏法和反渗透法海水淡化厂规模已分别达到日产水45万吨和33万吨，造水成本已接近0.5美元/吨。“向海洋要淡水”已经成为了公认的朝阳产业。

天津市是中国水资源重度缺乏地区，而随着天津滨海新区纳入国家发展战略，滨海新区将迎来快速发展的新阶段，对水资源的需求也将迅速增大。滨海新区东临渤海，海水资源量巨大，输水距离短，具有海水资源直接利用与海水淡化的优越条件。充分发挥濒临海洋的优势，走开发利用海水之路，是解决天津市淡水资源紧缺的有效途径。

1主流海水淡化技术简介

多级闪蒸（MSF）、低温多效蒸馏（MED）和反渗透（SWRO）是当今海水淡化三大主流技术。

多级闪蒸技术是指加热后的海水，依次通过多个温度、压力逐级降低的闪蒸室进行蒸发冷凝的蒸馏淡化方法。多级闪蒸技术上成熟可靠，运行成本适中，特点是适合大规模生产。主要发展趋势为单机容量进一步扩大，采用聚羧酸酯等新型防垢、抑垢和分散剂，可提升运行温度；采用新型奥氏不锈钢代替镍基合金，进一步提高运行可靠性、稳定性；目前MSF法能耗通常为10kwh-14kwh/m3淡水。此法虽有能耗较高的缺点，但仍将在未来海水淡化领域中继续发挥重要的作用。