海水淡化作為一種技術(shù),已歷經(jīng)數(shù)十年的研究,現(xiàn)在它已經(jīng)完全成熟,能耗指標(biāo)也大幅地降低了。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的淡化技術(shù)主要可分為蒸餾法和薄膜法兩大類。蒸餾法又可細(xì)分為多級(jí)閃化法(MSF)、多級(jí)蒸餾法(MED)和蒸汽壓縮法(VC)。薄膜法主要有電滲析法(ED)和反滲透法(RO)兩種方法。其他的淡化技術(shù)則有冷凍法(Freezing)及太陽(yáng)能蒸發(fā)法(Solar Still)等。在各種淡化技術(shù)中,以MSF法的單位產(chǎn)量最大,每單位機(jī)組的設(shè)計(jì)最高產(chǎn)量可達(dá)每日57600立方米。RO法及VC法的單位機(jī)組產(chǎn)量可達(dá)每日10000立方米。目前,全世界運(yùn)行中最大的淡化廠產(chǎn)量為每日470000立方米,它有20臺(tái)MSF機(jī)組,單機(jī)產(chǎn)量為每日23500立方米。 目前,全世界范圍內(nèi)仍以MSF法生產(chǎn)的淡水量較多,但RO法的占有比例有逐年增加的趨勢(shì),這是因?yàn)橛糜赗O法的逆滲膜的制作技術(shù)不斷改進(jìn),滲透膜的產(chǎn)量增加,能源消耗減小,使得RO法越來(lái)越受到市場(chǎng)的重視。 雖然海水淡化技術(shù)已經(jīng)完全成熟,但由于海水淡化的成本比其他淡水資源的成本仍偏高,所以到現(xiàn)在為止,這種技術(shù)還沒(méi)有在我國(guó)發(fā)展到商業(yè)化應(yīng)用的階段。目前在國(guó)內(nèi),不考慮初期的基建投資,淡化海水的成本為4.5~8.0元/噸。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展和市政供水價(jià)格的放開(kāi),利用海水淡化技術(shù)制取淡水必將大有市場(chǎng)。
電滲析淡化法(ED):電滲析法的原理是將很多的陰/陽(yáng)離子薄膜交錯(cuò)地串聯(lián)在一起,電解質(zhì)溶液則在膜間流動(dòng),兩側(cè)施加直流電的電壓之后,陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)而陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)。其中陰離子可順利通過(guò)陰離薄膜,但再往前移動(dòng)時(shí)卻被鄰近的陽(yáng)離子膜擋住。同樣,陽(yáng)離子也可以順利地通過(guò)陽(yáng)離子膜而無(wú)法通過(guò)陰離子膜。最終將分離得到低電解質(zhì)濃度的溶液(淡水)以及高電解質(zhì)濃度的溶液(鹵水)。電透析法所耗用的能源與溶液中鹽類含量成正比,實(shí)際的脫鹽率介于75%~99%之間。 此方法較少被應(yīng)用在海水淡化方面,因海水所含的TDS 較高,耗電能較逆滲透法高,經(jīng)濟(jì)效益較差,因此此方法多用于淡化堿水。 反滲透淡化法(RO):原海水通過(guò)R O膜之前必須先經(jīng)預(yù)處理,其目的是除去可能阻塞薄膜的物質(zhì)或破壞其構(gòu)造的成分,如氧化劑等。處理的方法包括凝集沉降、過(guò)濾及添加抑制結(jié)構(gòu)的藥劑等。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后,海水由高壓泵送至薄膜分離室,借助于半透膜可除去90%~99%的鹽類、95%~99%的有機(jī)物及將近100%的膠體如細(xì)菌、硅膠等。薄膜的組成通常包括兩個(gè)部分,一部分為海綿狀的多孔物質(zhì),可讓鹽類及水通過(guò)并支持半透膜;另一部分為厚度僅為數(shù)千分之一英寸的半透膜,只能允許水通過(guò)。一般商業(yè)應(yīng)用的滲透膜材質(zhì)可分為醋酸纖維及聚氨脂兩類。聚氨脂類的材質(zhì)通常擁有較長(zhǎng)的使用壽命。 反滲透淡化法耗費(fèi)的電能雖然較大,但它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40,與多級(jí)閃化法相比有以下優(yōu)點(diǎn):1.只耗費(fèi)電能,不需要蒸氣;2.設(shè)備系統(tǒng)模組化,安裝容易;3.淡化廠的興建周期較短,廠房占地面積小。 多級(jí)閃蒸海水淡化法(MSF):水在常規(guī)氣壓下,加熱到100℃才沸騰成為蒸汽。如果使適當(dāng)加溫的海水,進(jìn)入真空或接近真空的蒸餾室,便會(huì)在瞬間急速蒸發(fā)為蒸汽(以減壓的方式降低沸點(diǎn),產(chǎn)生水蒸氣)。利用這一原理,做成多級(jí)閃急蒸餾海水淡化裝置。此種淡化裝置可以造得比較大,真空蒸發(fā)室可以造得比較多,連接起來(lái),成為大型海水淡化工廠。這種淡化工廠,可以與熱電廠建在一起,利用熱電廠的余熱加熱海水。水電聯(lián)產(chǎn),可以大大降低生產(chǎn)成本?,F(xiàn)行大型海水淡化廠,大多采用此法。 蒸餾法:原理很簡(jiǎn)單,就是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里制備蒸餾水的原理。把海水燒到沸騰,淡水蒸發(fā)為蒸汽,鹽留在鍋底,蒸汽冷凝為蒸餾水,即是淡水。 這種古老的海水淡化方法,消耗大量能源,產(chǎn)生大量鍋垢,很難大量生產(chǎn)淡水。現(xiàn)代多級(jí)閃急蒸餾淡化使古老的蒸餾法煥發(fā)了青春。 多效蒸餾法(MED):多效蒸餾法是海水淡化技術(shù)中較早發(fā)展成功的方法之一,其原理是利用高溫蒸汽與海水的溫差進(jìn)行熱交換后,將蒸發(fā)出的水蒸汽冷凝并收集而成。但由于海水沸騰而造成管線容易積垢及其他因素,使得多效蒸餾法在應(yīng)用上不如多極閃化法占有率那么大。 根據(jù)工藝流程來(lái)區(qū)分,多效蒸餾法主要有以下兩種設(shè)備型式: 1.沉管式蒸發(fā)器; 2.管殼式蒸發(fā)器,又可分為垂直管蒸發(fā)器和水平管蒸發(fā)器。 壓汽蒸餾海水淡化法:壓汽蒸餾海水淡化技術(shù),是海水預(yù)熱后,進(jìn)入蒸發(fā)器并在蒸發(fā)器內(nèi)部分蒸發(fā)。所產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮提高壓力后引入到蒸發(fā)器的加熱側(cè)。蒸汽冷凝后作為產(chǎn)品水引出,如此實(shí)現(xiàn)熱能的循環(huán)利用。 冷凍法:即冷凍海水使之結(jié)冰,在液態(tài)淡水變成固態(tài)冰的同時(shí)鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端,其中蒸餾法會(huì)消耗大量的能源并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋垢,而所得到的淡水卻并不多;而冷凍法同樣要消耗許多能源,但得到的淡水味道卻不佳,難以使用。 |
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來(lái)自: 長(zhǎng)弓有心 > 《科技圖書(shū)館》