海水淡化技术及其现状（共9篇）（共9篇）
1.海水淡化技术及其现状 篇一
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浅析我国海水淡化技术发展历程
由于我国早期的**，是我国的科技一度落后在国际水平之后，早在1958年，石松等元老级研究员首先在我国开展膜电渗析海水淡化工艺研究。早在五年前，美国C.E.Reid建议美国将反渗透海水淡化技术研究列入国家计划。起步上已早于我国。
紧随起后1967年，我国国家科委组织全国在水处理等领域的各类精英会战海水淡化。
1970年，会战主力汇集我国的浙江省杭州市，组织了全国第一个淡化研究室。这期间，他们一直用电渗析技术进行研制海洋监测专用微孔滤膜，建成了世界最大的电渗析淡化站—西沙永兴岛淡化站。一度在海水淡化方面成为世界领军人物，值得所有国人骄傲。
1982年，中国海水再利用协会批准在杭州成立。但是，因为经历了十年浩劫，还是衰弱下去了。此时，远在大洋彼岸的美国新型淡化技术已经赫然问世。领先世界各国。成为海水淡化领域的霸主。
1984年，中国开始对膜技术重视了，但是，美国的复合膜已经大面积商业化并投入到国家和民用中去了。
1992年，国家为了追赶膜方面技术与世界的差距，国家科委组建国家液体分离膜工程技术研究中心，开始悄悄研制国产反渗透膜。
关于海水淡化成本，目前主流的海水淡化技术主要是反渗透、多级闪蒸和低温多效，其中反渗透运行成本最低，耗电4度左右，再加上化学品费。直接运行成本就是这两种，如电费按0.6元/度计，如再考虑人工、维修、反渗透膜更换等费用，运行成本一般在3-4元/吨淡水。由此算来海水淡化成本还是比较低的，但是尽管如此，节水意识还是不可少的。
世界上淡水资源不足，已成为人们日益关注的问题。有人预言，19世纪争煤，20世纪争油，21世纪可能争水。
中国有关海水的淡化产业虽基本具备了产业化发展条件，但创新能力、装备的研发能力、等方面与国外仍有较大的差距。当前最重要的是尽快形成中国淡化水设备市场的完整产业链条。海水淡化成本降低，发展膜与膜材料、等核心技术，研发具有自主知识产权的新工艺、新装备和新产品，提高关键材料和核心设备的国产化，增强自主建设大型工程的能力。
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2.海水淡化技术及其现状 篇二
1 天津市水资源现状分析
天津市多年平均水资源量为15.69亿m3,人均水资源占有量仅为160 m3,属于极度缺水地区;地表水资源开发利用率高达70%,用水紧张状况由来已久。由于本地水源不足,天津市长期以来依赖引滦、引黄等外调水源,这些水源占市区供水量的90%以上;再生水和海水淡化等非常规水源开发利用有限,主要用于城市杂用水、农业灌溉和补充部分沿海地区生产、生活用水等。2014年底南水北调工程建成通水后,为天津市新增供水约8.6亿m3,中心城区实现了引滦、引江的双水源配置,保障了一定时期的用水需求。
作为我国最早引进海水淡化工程的地区[2],经过多年发展,截至2013年底,天津市已建成海水淡化工程规模约31.7万t/d,位列全国首位[3]。然而海水淡化水实际使用量却相对较少,2013年为3 142万m3,其中北疆电厂供水957万m3,包括456万m3电厂自用水,供给开发区泰达水厂343万m3以及汉沽龙达水厂158万m3;大港新泉海水淡化工程专为解决百万吨乙烯项目用水问题,通过专用输水管道全年供水2077万m3;大港电厂年供水量108万m3,主要用于自身锅炉用水和部分罐装纯净水销售。天津市主要海水淡化工程及其年供水量如表1所示。
2 天津市用水及海水淡化需求预测
现状条件下,以引滦、引江等外调水源为主的供水体系基本满足了天津市今后一段时期的用水需求。但随着海上丝绸之路的建设,沿海城市的扩大开放和加速发展,未来天津市需水量还将快速增长。根据水资源不同用途,结合天津市国民经济发展指标和用水状况,从生活、生产和生态环境三方面预测2020年全市用水需求,并通过对供水能力的分析,预测海水淡化水作为补充水源的需求量。
2.1 用水需求量预测
2.1.1 社会经济指标
根据《天津市城市总体规划》和人口、农业、工业等专项规划,到2020年,全市常住人口预计将达到1 350万人,其中城镇人口1 210万人,城镇化水平达90%;农业灌溉方面,耕地保有量不低于43.7万hm2,有效灌溉面积约为37.5万hm2;工业生产方面,工业生产总值预计将突破60 000亿元,工业增加值达到16 000亿元,年均增长速度在14%以上。
2.1.2 用水定额
随着节水工程的实施和管网设施的不断完善,生活和工业用水定额逐渐降低。预计到2020年,城镇和农村居民综合生活用水定额分别约为243 L/(人·d)和105 L/(人·d);灌溉用水有效系数将提高至0.8[4,5],75%保证率条件下平均灌溉用水量约为3075 m3/hm2;工业用水重复利用率保持在93%以上,万元工业增加值取水量预计下降至11 m3左右[6]。
2.1.3 用水需求
以社会经济指标和用水定额为变量,采用需水定额法、弹性系数法等对天津市居民生活、工农业生产和生态环境用水量分别进行预测计算,并考虑供水普及率、管网设施和相关政策实施等情况,计算得2020年平水年(50%保证率)条件下,全市居民生活、农业灌溉和工业生产需水量分别为6.32亿m3、12.64亿m3和10.48亿m3,需水总量约为40.9亿m3。
2.2 供水能力分析
天津市地表水及入境水多年平均径流量为27.68亿m3,保证率为50%、75%和95%条件下产水量分别为24.43亿m3、15.35亿m3和6.81亿m3。由于产水区下垫面变化、上游取用水和调蓄能力的增加,地表水可供水量逐渐减少。预计到2020年,天津市50%、75%和95%条件下地表水可供水量分别为9.63亿m3、7.24亿m3和2.30亿m3[7];全市地下水可开采资源量7.34亿m3,其中矿化度小于2 g/L的浅层淡水4.50亿m3,根据《天津市地下水压采方案》和管理要求,地下水可供水量不超过3.4亿m3;对于外调水源,南水北调中线工程计划分配水量约8.6亿m3,南水北调中线、引滦工程组合供水后,50%、75%和95%条件下可分别提供15.23亿m3、14.83亿m3和13.14亿m3的可用淡水[7]。另外,再生水等非常规水源的开发利用力度逐渐加大,可增加供水量约9.7亿m3。综上所述,2020年天津市各水源可供水总量约37.96亿m3。
2.3 海水淡化需求预测
在抑制需求和进一步挖掘本地水源潜力、增加外调水源、提高供水能力的前提下,2020年天津市若为平水年份(50%保证率)仍存在近3亿m3的水资源供需缺口无法解决,若遇枯水年份供需缺口将更大,淡化水作为补充水源的供水需求已十分迫切。海水淡化供水不受地域、气候限制,是水资源开源增量的有效途径。通过提高海水淡化工程规模、扩大淡化水利用范围,可在不改变现有供水格局的前提下,满足新增用水需求。未来天津市将扩建北疆电厂二期工程和南港工业区“海水淡化与工业制盐一体化”项目,新增海水淡化工程规模约50万t/d,按照80%产能计算,工程建成后可为天津市新增供水2.3亿m3/a,加上海水直接利用对淡水的有效替代,可有效填补水资源供需缺口,满足全市生产、生活和生态用水需求,实现水资源合理配置和可持续利用。
3 海水淡化经济价值测算
海水淡化水属再生型水资源,具有与水资源相同的自然、社会、环境属性和经济价值,具体表现为:作为市政供水的补充水源,满足居民生活用水需求;为工业提供高品质生产用水,避免因缺水导致的产量减少等问题,提高工业产值;对海水淡化后的副产品浓海水进行综合利用,可以获得高纯度、高附加值的化工产品,促进循环经济发展。
3.1 补充生活用水经济价值
从市场角度而言,海水淡化水补充生活用水的经济价值可以通过等值替代的民用自来水价格来反映,即用替代水量和现行自来水水价进行核算。但由于水价是市场经济条件下将水作为一种商品而制定的买卖关系中的度量衡,无法完全反应水资源的稀缺性和资源价值。为充分体现生活用水的实际价值而非价格,选取目前水资源价值计算中较常用的比例分摊法,通过计算水资源在劳动力恢复所需的各类生活资料中的贡献率,获得淡化水供给生活用水的经济价值。具体计算方法如下:
式中:V为生活用水经济价值,元/m3;I为城乡居民可支配收入,元;w为人均年用水量,m3;E和ε分别为恩格尔系数和水对劳动力恢复的贡献率。
现状年(2013年),天津市城市人均可支配收入为32 658元。随着经济的发展、生活水平的不断提高,预计到2020年,人均可支配收入将达到近80 000元;用水量方面,根据近10年天津市用水量变化趋势可见,随着居民节水意识和用水效率的不断提高,人均综合用水量呈下降趋势,预计到2020年人均年用水量将从现状的161 m3下降至110 m3。E是评价贫富国家生活水平的重要标准之一。根据天津市经济发展水平和居民消费结构,2013年和2020年E分别取为36.6%和30%。对于ε,相关研究成果较少,目前仅限于定性研究,通常直接采用0.3的定性分析数值[8]。
根据上述参数计算,现状年和2020年,海水淡化水补充生活用水的经济价值分别为22.27元/m3和65.45元/m3,相当于目前天津市居民自来水水价的4.5倍。而居民水费支出仅占家庭可支配收入的2.42%,低于3%~5%的标准比例,这也反映出目前水价未充分体现水资源价值的管理现状。
3.2 供给工业用水经济价值
从价值角度而言,工业生产过程实质是从生产要素的投入到产品产出的过程。工业用水作为生产要素之一,其经济价值也应通过产出的产品价值来体现。工业用水量与所能产生的产值之间的关系可以用生产函数表示。运用经济学中经典的柯布-道格拉斯(Cobb-Douglas)生产函数公式,建立以资金、劳动力和水资源为投入要素的函数关系,计算得工业用水的经济价值如下[9]:
式中:P为产出产值,亿元;K为资金投入量,亿元;L为劳动力投入量,万人;W为水资源投入量,亿m3;α,β,τ分别为资金、劳动力、水资源投入的产出弹性,反映资金和劳动力投入变化后引起产出的变化程度;A为效率系数;τ'为工业用水弹性系数。
公式中天津地区工业总产值、固定资产投资、从业人数和工业用水量等参数,由2003—2013年《天津市统计年鉴》和《天津市水资源公报》中获得。将固定资产投资、从业人数、用水量作为自变量,工业总产值作为因变量,利用EVIEWS软件经回归分析拟合生产函数,获得参数A,α,β,τ数值分别为0.029 9、0.392 1、1.507 9和0.237 2,相关系数R=97.52%,拟合结果优度较高。通过生产函数计算得到τ'为0.11,即1%的工业用水可以获得0.11%的工业产值。以2013年工业产值和用水量数据为基础,折合工业用水的经济价值约为96.8元/m3。
3.3 浓海水综合利用经济价值
浓海水综合利用是指利用海水淡化副产品———浓海水提取各种化学元素及对其进行深加工等利用方式。利用浓海水化学物质浓度高的特性,不仅可以提高盐化工企业的生产效率,同时解决了浓海水排海可能产生的环境问题,实现了资源、能源的梯级利用和零排放。
天津北疆电厂海水淡化项目每年向厂区附近的长芦汉沽盐场排入浓海水5 300万t,可产盐约100万t,释放22 km2的盐田土地。按照目前天津市原盐270元/t的市场价格计算,浓海水仅制盐一项产品的年收益就将达到2.7亿元。预计到2020年,海水淡化工程扩建后产盐量将翻一番,浓海水综合利用的经济价值也将超过5亿元。
4 结语
海水淡化是天津市重要的补充和优势水源,也是水资源开源增量的有效途径。2020年,随着人口增长、经济发展对水资源需求量的不断增加,天津市近3亿m3的水资源供需缺口需要海水淡化水开源补充。海水淡化水为居民生活、工业生产供水产生的经济价值分别为65.45元/m3和96.80元/m3,另外通过浓海水综合利用还将额外获得5亿元收益。以2013年为例,海水淡化水为居民生活和工业生产供水量分别为0.0501亿m3和0.2641亿m3。依据本文方法测算,全年海水淡化供水产生的经济价值总量约为29.38亿元。在天津市城市和经济发展进程中,海水淡化不仅发挥了重要的基础资源保障作用,还具有可观的经济价值。
摘要：对天津市用水需求和供水能力进行分析估算。结果表明:为填补水资源供需缺口,预计到2020年,全市对海水淡化水的需求量约为3亿m3,海水淡化工程规模将达到80万t/d。根据海水淡化水用途,运用比例分摊、生产函数等计算方法,量化测算得海水淡化水用于居民生活、工业生产和浓海水综合利用的经济价值分别为39.75元/m3、96.8元/m3和2.7亿元/a。研究成果旨在为充分认识海水淡化水的经济效用和价值,科学决策海水淡化产业发展提供参考。
关键词：海水淡化,经济价值,需求预测,天津市
参考文献
[1]阮国岭,冯厚军.国内外海水淡化技术的进展[J].中国给水排水,2008,24(20):86-90.
[2]潘献辉,阮国岭,赵河立,等.天津反渗透海水淡化示范工程(1 000 m3/d)[J].中国给水排水,2009,25(2):73-77.
[3]2013年全国海水利用报告[R].北京:国家海洋局科学技术司,2014.
[4]纪涛,苏丽娜,西伟力,等.天津市再生水利用现状的调查与研究[J].环境科学与管理,2007,32(6):30-33.
[5]天津市农业节水灌溉发展“十二五”规划[R].天津:天津市水务局,2012.
[6]天津市工业经济发展“十二五“规划[R].天津:天津市经济和信息化委员会,2012.
[7]天津市节水型社会建设试点规划[R].天津:天津市水务局,2006.
[8]王欢.基于边际效用理论的水资源价值研究[D].北京:北京工业大学,2012.
3.海水淡化对环境的影响 篇三
除了技术需要提升，大规模海水淡化对生态的影响也需深入研究。海水淡化从海水中提取原水，产生淡水之后将浓盐水排放回大海。它对于环境的影响通常表现在以下方面：其一是取水的影响。海水淡化工程取水会吸入部分海洋生物，不可避免会对生物数量造成破坏，如鱼类和较小的海洋物种。解决的办法通常是水电联产，利用电厂现有的取水和排水管路，乃至于用电厂排水作为淡化的进水，以避免额外从海洋汲取海水及海洋生物（如青岛的黄岛电厂海水淡化）。
其二是浓水排放的影响。海水淡化后排入海洋中的污物包括10种成分，分别是：金属腐蚀物、阻垢剂、杀生剂（主要是氯和次氯酸盐）、氯化后形成的有机化合物、脱氧剂、酸、浓缩液、消泡剂、防腐剂、热（主要是热法海水淡化）。由于环境友好型药剂的开发应用，药剂对海洋环境的影响可望控制在一定范围内。但浓缩液和热污染的处置办法目前还局限于用海水稀释，再进一步利用海洋的扩散能力进行消除。从长远看，避免排放污染的根本途径在于进行综合利用、实现零排放。
4.海水淡化设备项目可行性研究报告 篇四
海水淡化设备项目可行性研究
报告
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。
无论是海水淡化，还是苦咸水脱盐，给水预处理是保证反渗透系统长期稳定运行的关键。在制定海水预处理方案时应充分考虑到：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。周期性涨潮、退潮，海水中夹带大量泥沙，浊度变化较大，易造成海水预处理系统运转不稳定。海水具有较大腐蚀性，对系统中所采用的设备、阀门、管道件的材质要作一定筛选，耐腐性能要好。
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可行性研究报告大纲（具体可根据客户要求进行调整）第一章 海水淡化设备项目总论
1.1海水淡化设备项目概况
1.1.1海水淡化设备项目名称
1.1.2海水淡化设备项目建设单位 1.1.3海水淡化设备项目拟建设地点
1.1.4海水淡化设备项目建设内容与规模 1.1.5海水淡化设备项目性质
1.1.6海水淡化设备项目总投资及资金筹措
1.1.7海水淡化设备项目建设期
1.2海水淡化设备项目编制依据和原则
1.2.1海水淡化设备项目编辑依据 1.2.2海水淡化设备项目编制原则 1.3海水淡化设备项目主要技术经济指标 1.4海水淡化设备项目可行性研究结论
第二章 海水淡化设备项目背景及必要性分析
2.1海水淡化设备项目背景
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2.1.1海水淡化设备项目产品背景 2.1.2海水淡化设备项目提出理由 2.2海水淡化设备项目必要性
2.2.1海水淡化设备项目是国家战略意义的需要
2.2.2海水淡化设备项目是企业获得可持续发展、增强市场竞争力的需要
2.2.3海水淡化设备项目是当地人民脱贫致富和增加就业的需要
第三章 海水淡化设备项目市场分析与预测
3.1产品市场现状
3.3市场形势分析预测
3.4行业未来发展前景分析
第四章 海水淡化设备项目建设规模与产品方案 4.1海水淡化设备项目建设规模
4.2海水淡化设备项目产品方案
4.3海水淡化设备项目设计产能及产值预测
第五章 海水淡化设备项目选址及建设条件
5.1海水淡化设备项目选址
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5.1.1海水淡化设备项目建设地点 5.1.2海水淡化设备项目用地性质及权属 5.1.3土地现状
5.1.4海水淡化设备项目选址意见 5.2海水淡化设备项目建设条件分析
5.2.1交通、能源供应条件 5.2.2政策及用工条件
5.2.3施工条件
5.2.4公用设施条件 5.3原材料及燃动力供应
5.3.1原材料 5.3.2燃动力供应
第六章 技术方案、设备方案与工程方案 6.1项目技术方案
6.1.1项目工艺设计原则 6.1.2生产工艺
6.2设备方案
6.2.1主要设备选型的原则 6.2.2主要生产设备 6.2.3设备配置方案
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6.2.4设备采购方式 6.3工程方案
6.3.1工程设计原则
6.3.2海水淡化设备项目主要建、构筑物工程方案
6.3.3建筑功能布局 6.3.4建筑结构
第七章 总图运输与公用辅助工程 7.1总图布置
7.1.1总平面布置原则
7.1.2总平面布置 7.1.3竖向布置
7.1.4规划用地规模与建设指标 7.2给排水系统
7.2.1给水情况
7.2.2排水情况
7.3供电系统 7.4空调采暖
7.5通风采光系统
7.6总图运输
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第八章 资源利用与节能措施
8.1资源利用分析
8.1.1土地资源利用分析 8.1.2水资源利用分析
8.1.3电能源利用分析
8.2能耗指标及分析 8.3节能措施分析
8.3.1土地资源节约措施 8.3.2水资源节约措施
8.3.3电能源节约措施
第九章 生态与环境影响分析
9.1项目自然环境
9.1.1基本概况
9.1.2气候特点
9.1.3矿产资源
9.2社会环境现状
9.2.1行政划区及人口构成 9.2.2经济建设
9.3项目主要污染物及污染源分析 9.3.1施工期
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9.3.2使用期
9.4拟采取的环境保护标准 9.4.1国家环保法律法规 9.4.2地方环保法律法规 9.4.3技术规范
9.5环境保护措施
9.5.1施工期污染减缓措施 9.5.2使用期污染减缓措施
9.5.3其它污染控制和环境管理措施
9.6环境影响结论
第十章 海水淡化设备项目劳动安全卫生及消防 10.1劳动保护与安全卫生
10.1.1安全防护 10.1.2劳动保护 10.1.3安全卫生 10.2消防
10.2.1建筑防火设计依据
10.2.2总面积布置与建筑消防设计 10.2.3消防给水及灭火设备 10.2.4消防电气
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10.3地震安全
第十一章 组织机构与人力资源配置
11.1组织机构
11.1.1组织机构设置因素分析 11.1.2项目组织管理模式
11.1.3组织机构图
11.2人员配置
11.2.1人力资源配置因素分析 11.2.2生产班制 11.2.3劳动定员
表11-1劳动定员一览表
11.2.4职工工资及福利成本分析
表11-2工资及福利估算表 11.3人员来源与培训
第十二章 海水淡化设备项目招投标方式及内容
第十三章 海水淡化设备项目实施进度方案
13.1海水淡化设备项目工程总进度
13.2海水淡化设备项目实施进度表
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第十四章 投资估算与资金筹措
14.1投资估算依据
14.2海水淡化设备项目总投资估算
表14-1海水淡化设备项目总投资估算表单位：万元
14.3建设投资估算
表14-2建设投资估算表单位：万元
14.4基础建设投资估算
表14-3基建总投资估算表单位：万元
14.5设备投资估算
表14-4设备总投资估算单位：万元
14.6流动资金估算
表14-5计算期内流动资金估算表单位：万元
14.7资金筹措
14.8资产形成第十五章 财务分析
15.1基础数据与参数选取
15.2营业收入、经营税金及附加估算
表15-1营业收入、营业税金及附加估算表单位：万元 15.3总成本费用估算
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表15-2总成本费用估算表单位：万元
15.4利润、利润分配及纳税总额预测
表15-3利润、利润分配及纳税总额估算表单位：万元 15.5现金流量预测
表15-4现金流量表单位:万元 15.6赢利能力分析
15.6.1动态盈利能力分析
16.6.2静态盈利能力分析
15.7盈亏平衡分析
15.8财务评价
表15-5财务指标汇总表
第十六章 海水淡化设备项目风险分析
16.1风险影响因素
16.1.1可能面临的风险因素 16.1.2主要风险因素识别
16.2风险影响程度及规避措施 16.2.1风险影响程度评价
16.2.2风险规避措施
第十七章 结论与建议
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17.1海水淡化设备项目结论
17.2海水淡化设备项目建议
5.海水淡化技术及其现状 篇五
【报告来源】前瞻网
【报告内容】2014-2018年中国海水淡化产业深度调研与投资战略规划分析报告（百度报告名可查看最新资料及详细内容）
报告目录请查看《2014-2018年中国海水淡化产业深度调研与投资战略规划分析报告》
企业成功的关键就在于，是否能够在需求尚未形成之时就牢牢的锁定并捕捉到它。那些成功的公司往往都会倾尽毕生的精力及资源搜寻产业的当前需求、潜在需求以及新的需求！
随着水资源缺乏现象越来越严重，海水淡化行业日益受到政府的重视，国内优秀的海水淡化企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的海水淡化企业迅速崛起，逐渐成为海水淡化行业中的翘楚！
本报告利用前瞻长期对海水淡化产业跟踪搜集的资讯，全面而准确地为您从行业的整体高度来架构分析体系。报告从当前海水淡化产业的宏观背景出发，主要分析了国内外海水淡化产业的发展现状；海水淡化技术发展状况；海水淡化设备细分市场现状及需求趋势；海水淡化工程项目进展情况；国内重点省市海水淡化产业发展状况；国内外海水淡化行业的领先企业的经营状况；国内外海水淡化行业的发展趋势及前景预测；并在针对目前海水淡化产业的发展问题提出了战略性的发展建议和投资建议。同时，佐之以全行业近5年来全面详实的一手市场数据，让您全面、准确地把握整个海水淡化产业的最新动向和发展趋势，从而在竞争中赢得先机！
本报告最大的特点就是前瞻性和适时性。报告通过对大量一手市场调研资料的前瞻性分析，深入而客观地剖析中国当前海水淡化产业的发展现状，并根据海水淡化产业的发展轨迹及多年的实践经验，对海水淡化产业未来的发展趋势做出审慎分析与预测。是海水淡化设备生产企业、工程建设企业、科研单位准确了解海水淡化产业当前最新发展动态，把握市场机会，做出正确规划决策和明确企业发展方向不可多得的精品。也是业内第一份对海水淡化产业全方位发展现状以及行业重点企业进行全面系统分析的重量级报告。
6.太阳能海水淡化技术研究进展 篇六
淡水是人类赖以生存和发展的基本物质之一。目前, 全世界大约三分之一的人口生活在缺水地区。到2025年, 这个数字将会增加到三分之二。虽然地球表面四分之三的面积是被水所覆盖, 其中97.3%的水是不能饮用的海水, 其余2.7%的水为淡水, 淡水中90%分布在地球两极的冰川里, 可供人类生产生活的用水仅剩下0.27%。
目前一些解决淡水资源短缺的有效措施只能改善对现有淡水的使用, 并没有使淡水资源增加, 唯一增加淡水资源的方法就是对海水进行淡化处理。过去的几十年, 海水淡化技术得到了很大的发展, 其中多效蒸馏法、反渗透法和多级闪蒸法在工程上都有较大规模的应用[1]。然而传统的海水淡化技术投资高, 能源消耗大, 所消耗能量主要来自石油和煤炭等化石燃料, 在此过程中又造成了新的污染。太阳能是一种分布广、储量多的可再生能源, 将太阳能技术与传统海水淡化技术相结合, 将成为21世纪解决水资源紧缺的有效措施。
1 太阳能海水淡化系统的分类
太阳能海水淡化主要借助太阳所产生的热能或电力, 使具有一定浓度的海水重新组合。其分类如下:
一是利用太阳所产生的热能驱动海水发生相变并进行分离, 对分离的水蒸汽进行冷凝, 产生淡水。此种方法又可以分为直接法和间接法:直接法是在太阳能集热器中将收集到的热能用于海水淡化;间接法是将太阳能集热器与海水淡化系统分开, 海水吸收热量蒸发, 蒸汽在海水淡化系统中生成淡水。太阳能蒸馏系统还可以分为主动式和被动式两类, 主动式太阳能蒸馏系统是通过外部太阳能集热系统将热能输入到系统中提高蒸馏器的蒸发作用。如果没有外部热能输入的则为被动式太阳能蒸馏系统。主动式太阳能蒸馏系统可以使用聚光集热装置, 使得运行温度得到提高, 在海水淡化系统中蒸汽的汽化潜热得到了利用、回热装置的使用和传热传质的强化使得系统整体效率得到了提升, 是目前太阳能海水淡化技术研究的重点方向。被动式海水蒸馏系统早在1872年由瑞典工程师Wilson在智利北部建造使用, 晴天每天可产淡水23吨。
二是利用太阳能产生的直流电场使海水中的离子定向迁移, 通过离子交换膜实现溶质和溶剂的分离, 达到海水淡化的目的。也可以利用太阳能独立光伏发电系统或并网光伏发电系统产生的电力驱动高压泵, 利用反渗析原理实现海水淡化的目的。
2 传统太阳能海水淡化系统的研究
传统太阳能海水淡化系统又称为被动式太阳能海水淡化系统, 装置中不存在任何利用电能驱动的动力单元, 也不存在利用附加的太阳能集热器等部件进行主动加热的太阳能海水淡化装置。这类系统设计简单、综合成本较低、不需要专业维护人员维护, 但也存在单位采光面积产水量较低的缺点, 这主要是由于:
(1) 装置中海水的总热容量太大, 减缓了装置中海水温度的增加速率, 减少了装置出水时间和出水量;
(2) 水蒸汽的凝结潜热未被利用, 这部分热量还使得盖板温度升高, 减小了与海水的温差, 减弱了凝结速度;
(3) 系统中采用自然对流换热形式, 没有太高的传热传质效率, 限制了系统的总体效能。
张小艳等[2]对多级迭盘式太阳能蒸馏器进行了实验研究, 利用多级迭盘结构对凝结潜热进行重复利用, 强化冷凝效果, 通过比较单级、两级、三级的单位能耗产水率, 发现在较高温度段 (>70℃) 运行时, 性能更理想。V.Velmurugan[3]等在传统太阳能海水蒸馏盘中安装肋片, 使得吸收太阳能的有效面积增大, 加快了海水温升的速度, 提高了系统的产水率, 经过理论和实验对比研究, 发现安装肋片后的系统产水率增加了45.5%。A.E.Kabeel[4]将太阳能蒸馏器底盘设计成半球形, 在半球形底盘内铺设涂成黑色的棉质材料, 利用毛细效应尽可能减少盘内海水容量, 减小海水热惰性, 增加了海水蒸发的有效面积, 并将玻璃盖板设计成金字塔形, 由四面倾角为45°的玻璃盖板组成, 增大了海水吸收的光能, 避免了太阳移动造成的阴影对海水蒸馏器的不利影响。经过实验研究, 发现系统在晴天的平均产水率为4.1L/m2, 系统最大瞬时效率为45%。
3 太阳能与传统海水淡化技术相结合的研究
与传统的海水淡化技术相结合, 是太阳能海水淡化技术的研究重点。传统的海水淡化技术, 有着成熟的设计方案、工程经验。在传统海水淡化系统中配备太阳能系统及其他附属装置, 对内部的传热传质过程进行强化, 对系统在蒸汽凝结过程中释放的潜热进行回收, 因而这类系统的产水量比传统太阳能蒸馏系统要高数倍。目前, 太阳能与海水淡化技术结合需要考虑以下几个方面:
(1) 太阳能的能量不稳定性对传统海水淡化系统的影响, 尤其是对造水比的影响;
(2) 是否需要对海水进行预处理;
(3) 发展利于太阳能技术与海水淡化装置耦合的储能装置, 降低淡化水成本。
目前世界上海水淡化方法中最具有技术优势和商业竞争力的是多级闪蒸法、多效蒸馏法和反渗透法, 它们代表了不同的淡化理念和淡化思路, 下文将分别从多级闪蒸和多效蒸馏两个方面来阐述太阳能与海水淡化方法的结合以及研究进展。
3.1 太阳能多级闪蒸海水淡化技术
多级闪蒸海水淡化技术是海湾地区国家普遍使用的一种淡化技术。中等规模太阳能多级闪蒸海水淡化系统最近才开始投入使用。多级闪蒸海水技术具有运行特性简单和易于规模控制等优点, 但该技术存在的缺点是要求负荷稳定, 需要对各级压力进行精确控制, 而且各级之间的正常运行有一定时间差。鉴于太阳能集热具有不稳定性, 有些学者就认为传统多级闪蒸海水淡化技术很难适应太阳能作为热源的不稳定条件, 一些学者为了改进系统提出了要对进料海水温度进行调节, 避免太阳能的波动给系统带来的不利影响。Atlantis公司的“自动闪蒸”系统成功将多级海水淡化系统与多变热源相结合, 系统中安装级内被动压力调节系统, 不使用任何机械或电子控制单元就能解决太阳能与多级闪蒸海水淡化系统的匹配问题, 并能在30℃～90℃范围内工作。
3.2 太阳能多效蒸发海水淡化技术
与多级闪蒸海水淡化技术相比, 多效蒸发海水淡化技术具有更多适合与太阳能结合的优点: (1) 多效蒸发海水淡化技术对进料海水温度要求不高, 可以利用低温热源 (65℃～70℃的蒸汽或水) , 工作过程不需要大量海水循环利用, 因而所需的动力设备较少[5]; (2) 设备腐蚀情况要好于太阳能多级闪蒸海水淡化系统, 节省了使用大量化学除垢剂费用; (3) 多效海水淡化技术的性能系数与效率之间对应关系比较严格。所以多效蒸发海水淡化技术最适合与太阳能技术相结合。
早在1984年, 阿布扎比建造的一座太阳能平板集热器供热多效蒸发海水淡化系统, 装置造水比是12.4。但是由于太阳能集热系统效率低, 影响了太阳能多效蒸馏海水淡化系统的大规模工程化应用, 开展这方面的研究就成为国内外学者关注的热点。Jimmy Leblanc设计安装了一台3效太阳能多效蒸馏海水淡化装置, 装置热量由盐度梯度太阳集热池来提供, 系统第一效蒸汽温度稳定保持在68℃, 日产水量在2300L左右。刘业凤等[6]根据潮汐能和太阳能特点, 结合多效蒸发海水淡化技术, 提出了一种新型太阳能多效蒸发海水淡化装置, 利用太阳能集热器来提供热能, 潮汐能代替水泵和真空泵来提供动力, 大量降低系统电力消耗。
4 结语与展望
海水淡化技术是一项能源密集的高新科技, 是解决淡水短缺的最有效途径。太阳能是清洁友好的可再生能源。因此, 将太阳能利用技术与海水淡化技术有机结合将是海水淡化发展的一个热点。但在发展中应避免形成以能源换水源→加重能源紧缺和环境污染 (尤其是水质污染) →水源更加紧缺的恶性循环[7]。将太阳能海水淡化系统运行过程真正优化为大自然水循环过程, 成为最经济环保的生态新技术。
为了降低太阳能海水淡化成本, 提高装置效率, 改善技术耦合性。应从以下几个方面开展工作:
(1) 研发新型海水淡化材料和太阳能收集系统, 改进现有系统来提高效率和降低成本;
(2) 发展新的海水淡化技术, 在探索新技术过程中, 将多种海水淡化技术进行耦合和集成。
参考文献
[1]Akili D.Khawaji, Ibrahim K.Kutubkhananh, Jong MihnWie.Advances in Seawater Desalination Technologies[J].Desalination, 2008, 221:47-56.
[2]张小艳, 郑宏飞, 张联英.多级迭盘式太阳能蒸馏器的实验研究[J].水处理技术, 2003, 29 (8) :233-235.
[3]V.Velmurugan, M.Gopalakrishnan, R.Raghu et al.Singlebasin solar still with fin for enhancing productivity[J].EnergyConversion and Management.2008, 49:2602-2608.
[4]A.E.Kabeel.Performance of solar still with a concave wickevaporation surface[J].Energy, 2009, 34:1504-1509.
[5]M.A.Sharaf, A.S.Nafey, Lourdes.Exergy and thermo-economic analyses of a combined solar organic cycle with multieffect distillation (MED) desalination process[J].Desalination, 2011, 272:135-147.
[6]刘业凤, 赵奎文.潮汐能太阳能多效蒸馏海水淡化装置的研究[J].太阳能学报, 2009, 30 (3) :311-314.
7.海水淡化技术及其现状 篇七
我国反渗透海水淡化技术的研究始于20世纪60年代,截至2013年底其在海水淡化总装机容量( 90. 08万吨/日) 中占比达到63. 67%［3］。然而,由于自然禀赋、社会经济条件、技术发展水平的不同, 反渗透海水淡化技术在我国沿海不同地区的发展前景呈现出一定差异性。科学评价不同地区反渗透海水淡化技术发展潜力,对合理布局产业,推动技术进步和产业发展具有重要意义［4］。因此,从促进并保障产业健康发展角度,亟需开展反渗透海水淡化技术发展潜力评价研究。
1反渗透海水淡化技术简介
反渗透是与自然渗透现象相反的过程。用只允许溶剂透过而不允许溶质透过的半透膜隔开纯溶剂和溶液,纯溶剂会自然地透过半透膜到达溶液侧, 这种现象称为渗透。当渗透达到平衡,即膜两侧化学位平衡时,半透膜两侧溶液产生的位能差称为渗透压［5］。在溶液侧施加压力,当施加的压力超过溶液的渗透压时,溶剂的流动方向会发生逆转,透过半透膜,在另一侧形成稀溶液,而在加压的一侧形成浓度更高的溶液［6］,这种现象即为反渗透。反渗透海水淡化技术即利用反渗透现象,使水分子透过反渗透膜而盐分被截留,从而生产淡水。反渗透过
程原理如图1所示。反渗透海水淡化系统一般包括取水、预处理、反渗透脱盐、后处理等环节( 如图2) 。取水工程取得的原水,经预处理除去悬浮固体及其他有害杂质后,由高压泵加压进入反渗透膜组件,完成淡水和浓海水分离。透过反渗透膜的淡水根据用户要求进行适当后处理制成产品水,未透过膜组件的浓海水则排出系统。由于浓海水压力仍然较高,为降低能耗,在浓海水排放管路上安装能量回收装置回收余压能量［8］。反渗透膜组件、高压泵以及能量回收装置是反渗透海水淡化系统的三大关键设备。总体上,反渗透海水淡化技术以压力为驱动力,无相变,能耗低; 装置紧凑,占地较少,建造快并且费用低; 操作和控制容易,维修方便,适应产能范围宽,应用范围广泛。但反渗透海水淡化技术也存在膜元件需定期更换,预处理要求严格,温度降低产水量下降等不足［9］。
2反渗透海水淡化技术发展潜力评价指标体系构建
反渗透海水淡化技术发展潜力,既与技术本身特性相关,也受外部条件影响,因此发展潜力的评价,既要评价技术发展程度,又要衡量其经济性, 同时还要分析社会条件、环保要求对发展的影响。 指标体系是评价的基础,其设计的科学性、全面性、 有效性对评价结果的准确性和有效性有重要影响。 本文从技术成熟度、经济合理性、社会需求、环境影响四个方面进行分析,遵循科学性、系统性、可操作性、定性与定量相结合等原则,建立4个层级的反渗透海水淡化技术发展潜力评价指标体系,如图3所示。
2. 1技术成熟度
2. 1. 1原水水质。原水水质是指由水源地取来的原料海水的物理、化学、生物学等方面的性质。原水水质对于海水淡化厂的选址、工艺方法的确定、取水及预处理工艺的选择有着重要的影响。根据各水质指标对反渗透海水淡化技术的影响程度,选取总溶解固体( TDS) 、温度、p H、溶解氧、油类作为评价指标。
TDS: TDS是经过过滤的原水水样中的溶盐、有机物和胶体物质的总量［5］。原水TDS对渗透压有影响,原水TDS越高,渗透压也越大,在进水压力不变情况下,产水量将减少,若要保持产水量不变, 就需提高操作压力［6］。同时,溶解的无机盐的量对脱盐率有一定影响,无机盐含量越高,透盐率越高, 导致脱盐率下降; 溶解的有机物则会富集到膜表面, 造成膜污堵,影响膜的渗透性能,并减少膜的使用寿命［6］。因此,原水TDS不但对反渗透膜性能有影响,还关系到反渗透海水淡化系统的运行成本。
温度: 温度对膜元件的性能,如产水量、脱盐率及膜污染有影响。温度升高,海水粘度降低,扩散性能增加,浓差极化减弱,因此产水量随温度升高而增大。当温度低于5℃ 时,反渗透膜基本无法运行［6］。对于冬季水温过低的高纬度地区,应当采取提高温度的措施。温度升高不但可提高水的扩散性能,溶质的扩散性能也得到了提高,使得离子透膜性能增强,脱盐率下降。此外,温度升高会抑制无机盐的结晶析出,降低其在膜表面结垢,延长膜使用寿命。
p H: 原水p H对系统的影响主要有两方面,一是膜材料稳定性,膜材料有适宜p H范围,超出此范围,膜材料可能发生水解等反应; 二是水中碳酸钙结垢倾向,原水中碳酸盐可通过酸化加以分解,降低原水在浓缩过程产生的碳酸盐结垢［7］。因此,通常对原水进行p H调节,将其控制在设定范围内。
溶解氧: 溶解氧是指溶解在海水中的分子态氧的含量［10］,其值是表征水体污染程度的重要指标。 原水受到污染,将增加反渗透海水淡化系统处理负荷,甚至影响系统正常运行。
油类: 海洋油类主要污染源为近岸的工业污水、 城市生活污水、港口设施作业废水排放、船舶航行作业、运输事故、溢油事故及采油废水排放等［11］。 反渗透膜对油类去除率较高,但被截留的油类易富集在膜进料侧,通过静电或疏水作用吸附于膜表面, 形成有机垢,导致膜表面被污染,降低膜的分离性能和使用寿命。
2. 1. 2取水及预处理。取水及预处理决定了反渗透膜元件进水水质及系统的稳定运行,并对产水成本产生影响。将该因素进一步细化为取水方式和预处理工艺两个评价指标。
取水方式: 海水取水方式大致可分为海滩井取水、深海取水、浅海取水等类型［12］。取水方式的选择及取水构筑物的建设对整个海水淡化厂的投资、 制水成本、系统稳定性及生态环境都有重要影响, 通常需要综合考虑海水淡化厂的投资、建设规模、 海水淡化工艺对水质要求,并在取水海域水文水质、 地质条件、气象条件、自然灾害等进行深入调查的基础上合理选择取水方式。
预处理工艺: 预处理是指膜分离之前的处理过程［5］。常见的预处理技术有混凝、沉淀、过滤、气浮、超/微滤等。原水预处理是反渗透系统安全运行的关键,关系到反渗透膜元件的寿命［7］,通常根据取水水质以及反渗透膜元件进水要求进行优化设计。
2. 1. 3技术特性。技术特性是指反渗透系统关键设计参数及其性能特点。能够反映反渗透海水淡化技术发展水平的关键设计参数以及性能特点的指标主要有反渗透膜脱盐率、反渗透膜使用寿命、产品水回收率、装置规模灵活性、操作复杂性、操作弹性等。
反渗透膜脱盐率: 反渗透膜脱盐率是单元设备进水和产水含盐量的差值与进水含盐量之比［13］,是反渗透膜材料主要特性参数之一,表征膜元件脱除原水含盐量的能力。
反渗透膜使用寿命: 反渗透膜使用寿命是指正常使用条件下,膜或膜元件维持预定性能的时间［5］。 膜元件使用寿命除与膜材料本身性质有关外,还受运行环境影响,其与膜更换成本直接相关,使用寿命越长,运行成本越低。
产品水回收率: 产品水回收率是产水量与原水总量的百分比［5］。回收率大小对投资费用和运行费用有很大影响。在一定程度内,提高回收率,可减少原水量从而减少取水工程、预处理设备及相应水泵容量,并可减少化学药剂用量,因此可降低投资费用和运行费用。但回收率进一步提高,受到操作压力和浓水盐度的限制,操作压力提高将使压力设备投资费用以及产水电耗增加,浓水含盐量增加将影响产品水水质,并且膜污染风险提高［7］。
装置规模灵活性: 装置规模灵活性是指反渗透海水淡化技术对不同产水规模的适应能力。装置规模灵活性越大,应用范围越广。
操作复杂性: 操作复杂性是指反渗透海水淡化系统流程的复杂程度及操作的便利性,其关系到工程运行过程中所需的劳动力数量及技能水平。流程越简单,操作越便利,越有利于降低工程运行成本。
操作弹性: 操作弹性是指反渗透海水淡化装置能够正常运行的产水量范围,以相对于额定产水量百分比表示。操作弹性反映了反渗透海水淡化系统变负荷运行的能力,操作弹性越大,越能适应淡化水需求量波动的场合。
2. 1. 4能量消耗。反渗透海水淡化系统需消耗能量,耗能大小既是技术发展水平的体现,也与经济成本密切相关。由于反渗透海水淡化系统主要耗能形式为电力,并且采用能量回收装置回收能量,因此选择单位产水电耗、能量回收率作为评价指标。
单位产水电耗: 单位产水电耗是指反渗透海水淡化装置生产单位重量产品水的耗电量。单位产水电耗是反渗透海水淡化技术发展程度的关键指标之一,并且由于电力成本在产品水总成本中约占三分之一比例,单位产水电耗对产水品成本有很大影响。
能量回收率: 能量回收率是指能量回收装置输出总能量与输入总能量的比值［14］。采用能量回收装置回收浓海水的压力能对降低反渗透海水淡化技术能耗非常重要,并且其是反渗透海水淡化系统三大关键设备之一。能量回收率则是能量回收装置关键技术参数,反映其发展水平。
2. 1. 5产品水水质。反渗透海水淡化产品水水质主要控制指标为细菌总数、大肠杆菌、色度、p H、 TDS、总硬度、挥发酚、硅、硼、钠、铁、氯离子、 硫酸根、氟化物等［15］。目前商业化反渗透膜脱盐率均可达99% 以上,能够有效截留细菌、病毒、有机物等物质,产品水水质纯净,因此本研究选择TDS、 p H作为反渗透海水淡化系统产水水质控制的关键指标,其中TDS关系到产品水的用途,p H则对产品水输送安全以及用途均有影响。同时,由于目前商业化应用的反渗透膜脱硼率较低,产品水中硼含量较高,作为饮用水和灌溉水时可能对人体和动植物生长产生危害［16］,近年来反渗透海水淡化技术产品水脱硼问题引起了广泛关注,因此,将硼含量也列入评价指标体系。
2. 2经济合理性
经济合理性是表征反渗透海水淡化产品水成本的指标。反渗透海水淡化技术要得到大规模应用, 其产水成本应能够被用户所接受,成本越低,越容易得到用户认可,发展潜力越大。产水成本经济性通过建设期的单位投资费用和运营期的单位运行成本体现。单位投资费用包括设备投资、土地费用、 建设安装费用; 单位运行成本包括电力成本、维护成本、药剂成本、膜更换成本、管理成本以及劳动力成本。单位投资费用及单位运行成本与反渗透海水淡化技术水平、工艺设计有关,并且随区域社会、 经济发展水平不同而存在差异。
2. 3社会需求
2. 3. 1发展需求。发展需求是指区域对反渗透海水淡化技术发展的需求程度。当地对淡化水需求越迫切,越有利于反渗透海水淡化技术的发展。发展需求要考虑淡化水需求现状,应用现状以及未来应用空间,由此选择水资源短缺量、淡化水出口路径、 区域发展协调性作为评价指标。
水资源短缺量: 以人均水资源量表征。在缺水地区,人均水资源量越低,其淡水资源供需缺口越大,越需要采用反渗透海水淡化技术解决缺水问题。
淡化水出口路径: 该指标反映反渗透海水淡化工程产品水应用情况。有稳定淡化水用户的地区, 能够保证淡化水销路,有利于反渗透海水淡化工程建成后持续运行。
区域发展协调性: 区域发展协调性是指反渗透海水淡化工程与周边社会、经济发展的协调程度。 其与区域城镇化建设、经济及工业发展规划等协调程度越高,越能促进反渗透海水淡化技术的发展。
2. 3. 2政策支持。政策支持是指为促进反渗透海水淡化技术发展而制定及实施的鼓励措施,如纳入地区规划、技术研发投入、财税政策支持等。
地区规划: 当地政府将海水淡化纳入地区相关规划,列为优先发展产业,制定并实施专项规划, 反映了政府对反渗透海水淡化技术及产业的重视程度,能够激发更多社会力量进入该领域,有利于技术及产业的发展。
技术研发投入: 对当地反渗透海水淡化技术研发予以倾斜资助,如优先立项,设为重点研究项目等,可为反渗透海水淡化技术研发创造良好的环境, 鼓励并引导更多科研力量参与技术研发。技术研发投入力度越大,越有利于反渗透海水淡化技术发展。
财税政策支持: 当地政府部门对反渗透海水淡化工程实施的鼓励支持政策,包括税收减免、水价补贴、支持配套设施建设等,可为反渗透海水淡化工程建设及运营提供一定程度的保障,有利于反渗透海水淡化技术的产业化,促进技术的工业实践和发展。
2. 3. 3能源供给。反渗透海水淡化系统运行需要能源支持,因此,当地能源状况对反渗透海水淡化技术的发展有一定影响,根据反渗透海水淡化系统用能特点,选择电力和可再生能源作为评价指标。
电力: 反渗透海水淡化工程以电力为主要能源, 当地电力资源情况,如电价、稳定程度,是反渗透海水淡化产业化发展的影响因素之一,电力稳定并且电价低廉的地区,有利于反渗透海水淡化技术产业化发展。
可再生能源: 反渗透海水淡化技术可与风能、 太阳能等可再生能源相结合,以减少燃煤、石油等不可再生能源的消耗。可再生能源丰富的地区,有利于反渗透与可再生能源耦合技术的发展。
2. 4环境影响
随着社会公众环保意识的提高,反渗透海水淡化技术环境影响的关注度逐渐提高。环境影响对技术以及产业的发展方向有重要影响。反渗透海水淡化技术的环境影响主要是浓海水排放和装置噪音, 同时,反渗透海水淡化工程用海要考虑当地的用海要求。
2. 4. 1排水水质。反渗透海水淡化系统产生淡水的同时,一部分未透过反渗透膜的进水以浓海水形式排出系统。浓海水的水质与原海水有一定差异,直接排海会对排海海域的海洋环境,尤其是海洋生态环境造成负面影响。温度和盐度是目前浓海水排海问题普遍关注的指标,其超出原海水越高,直接排海的环境影响越大。
2. 4. 2装置运行噪音。反渗透海水淡化系统的高压泵、能量回收装置等设备运行时噪音较大,产生噪声污染,可能对操作人员及附近居民造成影响,通常应远离人口聚居区并采取一定的降噪措施,使装置噪声符合国家相关要求。因此,反渗透海水淡化工程选址、工艺设计需考虑装置噪音的影响。
2. 4. 3用海要求。由于反渗透海水淡化系统存在的环境影响,在选址时需降低环境影响并符合国家及当地环保要求,主要考虑用海海域水动力条件、环境敏感区、与海洋功能区划协调性。
用海海域水动力条件: 不同海域由于海岸类型、 海底地貌以及气候等的不同,水动力条件存在差异, 影响着浓海水排海后与海水混合速度。将排水口设在水动力条件较好的海域,有利于浓海水与海水迅速混合,降低环境影响。
环境敏感区: 环境敏感区是指具有典型性、代表性海洋生态系统所在海域,珍惜、濒危海洋生物天然集中分布区,具有重要经济价值的海洋生物生存区域及有重大科学文化价值的海洋自然历史遗迹和自然景观等。根据《海洋环境保护法》相关规定, 反渗透海水淡化工程取排水口应远离环境敏感区。
与海洋功能区划协调性: 海洋功能区划是根据地理位置、自然资源概况、自然环境条件和社会需求等因素而划分的不同海洋功能类型区,用来指导海洋开发利用实践活动,保证海上开发的经济、环境和社会效益,是我国海洋管理的基础。反渗透海水淡化工程用海海域应符合国家及地方海洋功能区划。
3结语
8.迪拜大力发展海水淡化产业 篇八
迪拜酋长国淡水供应主要依靠地下水源和海水淡化, 其中农业灌溉用水的四分之三和居民日常生活用水的三分之一以上均来自地下水源。但是最新研究结果表明, 长期大量开采地下水源已使该地区地下蓄水层水质严重退化, 井水盐碱化趋势明显, 对当地农业生态环境已构成了潜在危险。另一方面, 由于迪拜气候炎热少雨, 年平均降水量仅为42毫米, 且蒸发量极大, 因而地下水资源长期无法得到有效补充, 蓄水层水位大幅度下降。鉴于此, 迪拜政府近年来大力倡导以“建立循环发展模式”为核心的生态效益型经济发展政策, 在借助举办各类国际环保博览会提升居民节水观念的同时, 依靠海水淡化及废水循环处理作为居民生活用水和工业生产用水的主要来源, 加大了对海水淡化和污水净化项目的金融投资与政策扶持力度, 以便刺激、推动自身水资源产业的繁荣发展, 并积极推广更为环保节能、融发电与海水淡化于一体的热蒸馏脱盐生产技术。据悉, 在朱梅拉棕榈岛、杰布阿里工业区等地一系列大型海水淡化项目建成投产后, 迪拜酋长国淡化水使用比例有望增长至全部用水量的95.6%。
迪拜酋长国发展海水淡化的主要措施:
一是在海水淡化工程项目建设过程中, 积极鼓励外国公司在本地投资建设水电联合企业, 对合资水电企业进口的相关发电设施和供水设备只征收4%的低额关税, 并保障外国企业可拥有40%的股权。有关专家认为, 此举可在保证政府对淡化水控制权的前提下, 通过引入市场竞争机制, 有效降低海水淡化工程的建设和运行成本, 增强本国在海水淡化领域的技术设备和研发能力, 提升对水资源产业的管理开发水平。
9.平海电厂海水淡化系统介绍 篇九
平海电厂共装有上海电气集团生产的2×1000MW超超临界发电机组, 电厂使用的工业冷却水、锅炉补给水、生活用水、消防水、闭式冷却水等淡水均通过海水淡化制取。海水淡化系统采用双膜法, 即超滤+反渗透工艺, 一级反渗透设计制水能力696m3/h, 二级反渗透设计制水能力200m3/h, 日产淡水量可达16704吨。目前整套系统已经运行了14个月。
1 平海海水淡化工艺流程
2 海水取水口
海水取水方式有多种, 大致可分为海滩井取水、深海取水、浅海取水三大类。通常, 海滩井取水水质最好, 深海取水其次, 而浅海取水则有着建设投资少、适用性广的特点。
平海电厂位于广东省东部, 属于亚热带气候, 海水年平均温度21.2℃, 最高温度26.5℃, 年平均风速4.4m/s, 年平均相对湿度79%, 海域的水体含沙量很小, 水体含沙量分布规律不明显, 对应于潮位的涨落也无规律, 但总的来说, 底层水体含沙量明显大于表、中层水体含沙量, 最大含沙量多出现于底层。
根据夏季小、中、大潮三个航次含沙量资料统计, 水体含沙量基本上都在0.0150kg/m3以下, 各测站平均含沙量 (算术平均) 在0.0020~0.0083kg/m3之间, 大潮期平均水体含沙量明显大于中、小潮期平均水体含沙量。根据涨、落潮的平均含沙量的统计结果, 各站层涨、落潮平均含沙量互有大小, 量值差别不大, 实测最大含沙量为0.0671kg/m3。水体含沙量的平面分布, 在桑洲水道附近的水体含沙量略高于其他观测区域的水体含沙量, 这与该区域水流较强有关。大潮流速大, 全潮输沙也较大。最大涨、落潮流输沙分别为192.29kg/m2·d和172.33kg/m2·d;净输沙方向主要以偏南向为主, 且基本与余流方向相一致, 充分反映了余流对输沙的决定性作用。
平海电厂由于地处环境自然保护区, 海水水质优良, 含泥沙量小, 采用的浅海取水中引水渠式取水的取水方式即可满足海水淡化系统使用, 其特点是取水量不受限制, 最大原因是平海电厂循环水系统采用海水直流冷却, 因此修建了一条引水明渠, 在一定程度上解决了海水淡化系统的取水的需求, 同时引水明确有一定的沉淀澄清作用, 而循环水系统内设置的格栅、滤网等能截留较大的海生物。
3 海水预处理
目前, 世界上装机应用的海水淡化技术主要有反渗透法 (RO) 和蒸馏法, 蒸馏法包括多级闪蒸 (MSF) 、多效蒸发 (MED) 和压汽蒸馏 (VC) 等, 而原水预处理则是保证海水淡化系统长期稳定运行的关键之一, 以下是两种较为典型的预处理流程。
第一种, 海水 (加杀菌剂) →多介质过滤器 (加FeCl3、还原剂) →活性炭过滤器 (加硫酸阻垢剂) →保安过滤器→反渗透膜组件;
第二种, 海水 (加杀菌剂、FeCl3) →多介质过滤器→自动冲洗过滤器→超 (微) 滤装置→保安过滤器 (加硫酸、阻垢剂) →反渗透膜组件。
反渗透装置进水的处理是整套海水淡化系统的关键所在, 可以通过多介质过滤器、活性炭过滤器的组合, 也可以通过微滤、超滤工艺来除去水中大于0.2NTU以上的杂质, 在反渗透膜淡化工程中, 通常用污染指数SDI值表征水质好坏, 要求反渗透设备给水的SDI值小于5 (一般为3~5) , 一般通过混凝除去海水中的胶体、悬浮杂质、降低浊度。
超滤膜主要分为外压式和内压式。外压式超滤膜的代表公司西门子、MEMCOR、GE、泽能、日本旭化成等, 开发时都是以处理水的全流过滤为基础, 理念类似于滤料, 当滤料被污堵时, 可以用反洗的方式来恢复, 用加气洗的方式来提高水的回收率。内压式超滤膜的代表公司科式、海德能、欧科、诺瑞特等, 这些公司大都同时在生产反渗透膜和管式膜, 开发中空膜时总会有错流过滤和浓缩分离的理念。以至于甚至有公司提出了中空纤维超滤膜在工作的时候采用小错流能延缓污染发生这一说法。
平海电厂采用旭化成UNA-620A外压式超滤膜共8套, 每套84支, 制水能力8×250m3/h。其优点在于外压式膜, 断丝率低;可在pH值为14的碱液浸泡12小时;出水SDI控制在1~2;出水浊度通常在0.05~0.1NTU。
4 海水反渗透系统 (SWRO)
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术, 可以增加淡水总量, 且不受时空和气候影响, 水质好、价格渐趋合理, 可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法, 目前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场, 逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的方法。
通常, 我国反渗透海水淡化系统的操作压力一般在5.0~6.0MPa, 从膜组器中排放的浓海水压力仍高达4.8~5.8 MPa。如果按照通常40%的水回收率计算, 浓海水中约有60%的进料压力能量, 具有巨大的回收价值和意义。反渗透海水淡化能量回收装置的作用就是把反渗透系统高压浓海水的压力能量回收再利用, 从而大幅降低反渗透海水淡化的制水能耗和制水成本。按照工作原理, 能量回收装置丰要分为水力涡轮式和功交换式两大类。
水力涡轮式能量回收装置的优点:1) 投资成本低, 回收期短;2) 非常可靠-低噪音, 无震动, 使用管道少, 占地空间小, 可以放置在RO系统的任何地方, 安装灵活;3) 考虑使用能量装置后, 系统的整个设计流程基本不受影响;4) 安装能量回收装置后, 取代浓水控制阀;5) 操作简便。
功交换式能量回收装置的优点:1) 它效率最高的能源回收装置, 效率可高达95%以上。2) 低混合率、低压力损失、零外溢和低循环速度。在膜进口处的混合比率低于1%。3) 维护时间短。运行可靠性高。4) 在范围很广的流量与压力条件下能进行自动调整。5) 噪音小。
一级反渗透系统作为海水淡化系统的核心系统, 担负着将海水转变为淡水的重要角色, 是海水淡化系统中至关重要的组成部分。目前世界具有海水膜核心技术的厂家有陶氏、海德能、东丽等厂家, 平海电厂采用了2×455海德能和1×455陶氏海水膜组成7膜一管制的3×232m3/h的一级反渗透, PEI的能量回收装置。
海水淡化系统作为今后的淡水资源生力军, 在脱硼这一块是值得我们去关注的。我们从海水淡化系统开始运行, 并进行了硼这样关键指标的监测工作, 目前已有一些数据积累, 一级反渗透产水硼含量基本维持在0.4~0.8mg/L。
5 二级反渗透 (RO)
二级反渗透系统作为除盐、生活、消防等系统的供应水源, 在多个系统的衔接上起到了承前启后的重要作用, 既进一步净化了水质, 又有序的给各系统分配了水的份额。平海电厂采用了1×96海德能和1×96陶氏淡水膜组成6膜一管制的2×100m3/h二级反渗透。
6 防腐
海水淡化系统设备、管道、阀门都是与海水直接接触的, 其防腐工艺是整个系统稳定运行的关键所在, 现有的海水淡化系统一般采用管道衬塑、水箱衬胶以及重要原件用双相钢材质, 平海电厂同样采用了这种成熟的设计, 确保了海水淡化系统的运行。
7 总结
1) 在安装、调试、运行过程中, 遇到一些问题, 诸如高压泵抱死、水箱防腐等是今后海水淡化工程建设中需要特别注意的地方。
2) 平海电厂海水淡化系统经过1年多的运行, 设备运行基本稳定。
3) 至今为止平海电厂海水淡化系统一级淡水的运行成本约为6.56元/吨, 较自来水成本略微偏高, 但随着淡水资源日益紧张, 海水淡化技术的逐步完善, 海水淡化的成本将会远远低于自来水的造价。
4) 反渗透的脱硼效果的高低对海水资源利用有着深远的意义, 能在将硼的脱除率上取得突破性的进展, 将会预示着全球性的海水淡化时代的到来。
参考文献
[1]王生辉, 潘献辉等.海水淡化的取水工程及设计要点.
[2]孙育文, 周军海等.水淡化预处理系统选择.
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