海水淡化技术1102

1、海水淡化技术介绍海水淡化技术介绍 n早在15世纪，航海部门就曾以简易的蒸馏装置来解决 在长期航行中的淡水供应问题。二战期间，出于战争 的需要，用蒸馏法淡化海水的技术有较大的发展，已 用于供应战舰和岛屿的淡水。 n从20世纪50年代以来，随着经济的发展和人口的增长， 淡水供应逐渐紧张，造成有些沿海城市严重缺水。因 此海水淡化的技术，成为开发新水源的重要途径之一。 经过半个多世纪的发展，海水淡化技术日臻完善，成 本不断降低，目前已经在经济上具备竞争力，逐步得 到广泛应用，海水淡化技术不仅能够解决淡水总量的 问题，而且具有开辟新的永久性的淡水资源的意义。 SWRO 前前 言言 SWRO 海水淡化工艺

2、比较海水淡化工艺比较 n热法 多级闪蒸（MSF）和多效蒸（MED） 特点： 有规模优势；可利用电厂热能；能 耗高 n膜法 反渗透法（SWRO） 特点： 耗能低 ；出水水质高；设备 投资省；建设周期短；占地面积小； 运行成本低； 海水淡化主要工艺耗能比较 SWRO 海水淡化现状及趋势海水淡化现状及趋势 n目前世界淡化水总产量已达2 300104m3/d， 且仍以年10%30%的增长率攀升 n目前主要集中在中东海湾国家和以色列，及美 国、俄国、日本、意大利、西班牙等发达国家 n目前海水淡化仍以热法为主，但反渗透海水淡 化技术已经成为主导，市场占有率增速迅猛 n 海水淡化成本逐步降低，市场竞争力日益

3、提高 SWRO 海水淡化主要工艺市场占有率海水淡化主要工艺市场占有率 n目前海水淡化 以仍以热法为 主，但反渗透 海水淡化技术 已经成为主导 技术，市场占 有率增速迅猛 SWRO 大型海水淡化工程一览表大型海水淡化工程一览表 国家处理规模m3/d签约年 特立尼达岛136，0001999 西班牙65，0001998 西班牙56，4001997 塞浦路斯40，0001997 日本40，0001997 西班牙42，0001996 沙特阿拉伯90，9091993 沙特阿拉伯128，0001992 沙特阿拉伯56，8001991 反渗透工艺反渗透工艺 Country Total Capacity m3/

4、d Contract Year UAE122,6001998 Bahrain136,2001997 India48,0001996 Kuwait109,1041994 Saudi Arabia454,0001993 Saudi Arabia280,0001993 Qatar150,0001993 UAE73,8001993 UAE345,6001992 Iran120,0001992 UAE272,7601991 Saudi Arabia144,0001990 Qatar45,5401990 蒸发工艺蒸发工艺 SWRO 反渗透法海水淡化技术反渗透法海水淡化技术 n反渗透技术是二十世纪六十年代兴

5、起海水淡化技术 n反渗透是一种压力驱动的膜分离技术，由于淡化过程 中没有相变，因此具有显著的节能特征 n原理： n优质的膜元件 n合理的预处理系统 n合适的高压泵和能量回收装置 n完善的控制系统以进行监测和控制 n科学的材料和防腐措施以防止管路和系 统的腐蚀 n 开放式取水，除保证污染指数（SDI） 外，须杀菌灭藻以防止微生物的侵害 SWRO 海水淡化海水淡化工艺的技术关键工艺的技术关键 SWRO 海水水质状况海水水质状况 海水是一个复杂的稀溶液体系，含有海水是一个复杂的稀溶液体系，含有80多种化学元素，总溶解固形多种化学元素，总溶解固形 物高达物高达3.45%，其中常量元素形成的无机盐如表，

6、其中常量元素形成的无机盐如表 组成NaClMgCl2MgSO4CaSO4KClNaBr 质量(%)2.680.320.220.120.070.008 海水中大量的钙镁离子所形成的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物海水中大量的钙镁离子所形成的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物 等容易在海水淡化过程中成垢。等容易在海水淡化过程中成垢。 研究表明，在研究表明，在850C以下形成碳酸钙垢的倾向大，以下形成碳酸钙垢的倾向大，85-1160C之间之间 Mg(OH)2的倾向大。的倾向大。 SWRO 常规工艺流程常规工艺流程 SWRO 反渗透装置工艺流程图反渗透装置工艺流程图 SWRO 反渗透抗污染膜元件反渗透抗

7、污染膜元件 RO膜元件是海水淡化技术的核心，我们采用目前世界上最先进 的高脱盐型抗污染海水淡化膜，保证在高产水量的同时达到高 出水水质 该膜具有以下特点： l脱盐率高 稳定脱盐率99.7% l膜通量大 单支产水量23m3/d l抗污染力强 lPH 适应范围广 2-11 l适应温度高 中心管 盐水密封 进水 进水 产品水 透过层 反渗透膜 进水隔网 浓水 产品水 SWRO 卷式卷式RO膜元件的结构图膜元件的结构图 SWRO 反渗透抗污染膜元件反渗透抗污染膜元件 海 水 产品水 支撑层支撑层 聚砜 45um RO膜截面图 (UHR-FE SEM) 超薄脱盐层超薄脱盐层 交联芳香族聚酰胺 0.3um

8、 基层基层 无纺布 聚酯层 100um 0.5um 系统回收率系统回收率 （海水浓度以（海水浓度以35000mg/l） RO膜元件的耐压能力膜元件的耐压能力 (MPa) 0103020405060 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 高压中空醋 酸纤维素膜 ( 1998年年) 中空聚酰胺膜 (1969年年) 高压中空聚酰胺膜 (1992) 超高压卷式聚酰胺复合膜超高压卷式聚酰胺复合膜 35,000 mg/L 海水浓度 卷式聚酰胺复合膜 (1978-1979年年) 卷式聚酰胺复合膜 (1998) SWRO 海水淡化膜的发展趋势海水淡化膜的发展趋势 n传统颗粒过滤器 n活性炭过滤器

9、n石英砂过滤器 n机械过滤器 SWRO 预处理方法预处理方法-（一）（一） n超滤系统 n超滤是利用多孔材料的拦截能力，以物理截留 的方式去除水中一定大小的杂质颗粒。在压力 驱动下，溶液中水、有机低分子、无机离子等 尺寸小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的 另一侧，溶液中菌体、胶体、颗粒物、有机大 分子等大尺寸物质则不能透过纤维壁而被截留， 从而达到筛分溶液中不同组分的目的。该过程 为常温操作，无相态变化，不产生二次污染。 SWRO 预处理方法预处理方法-（二）（二） SWRO 预处理方法预处理方法-（二）（二） SWRO 预处理方法预处理方法-（二）（二） 将胶体污染及细菌污染可能性降至最低

10、 设计反渗透和超滤系统时，膜的通水量可增加20-40% 可使膜的使用寿命延长至7-8年 减少化学清洗费用，降低运行成本 相同的产水量的情况下，RO膜一次性投资减少20% 超滤作为反渗透预处理的优点超滤作为反渗透预处理的优点 SWRO 能量回收装置能量回收装置-PX系统系统 PX能源回收装置与传统的透平式、 涡轮式能源回收装置相比的特点： n能源转换率高达97% n投资费用更省 n运转费用最低 n吨水电耗最低可达2KWH 简单的设计 结构 n只有一个 活动部件 n无震动 n无阀门 n无活塞 n无计时器 n无电控器 SWRO 能量回收装置能量回收装置-PX系统系统 SWRO 能量回收装置能量回收装

11、置-PX系统系统 2500m3/d 海水淡化工程实例 SWRO 能量回收装置能量回收装置-PX系统系统 标准的杀菌工艺标准的杀菌工艺 什么是生物污染防护？什么是生物污染防护？ n 膜被有机物、无机物、微生膜被有机物、无机物、微生 物污堵；（物污堵；（80%的海水淡化的海水淡化 会有此问题）会有此问题） n 40%都是微生物（生物污都是微生物（生物污 染）；染）； n 如何防止生物污染如何防止生物污染 n 应用可耐氯的反渗透膜；应用可耐氯的反渗透膜； n 使用新的氧化杀菌剂；使用新的氧化杀菌剂； n杜邦公司的杀菌工艺（非常规）杜邦公司的杀菌工艺（非常规） n 1989年年 氯胺在进水池和膜氯胺在进水池和膜 上杀菌，当时膜较少有问题；上杀菌，当时膜较少有问题； n 1995年年 间歇在海水进水中间歇在海水进水中 加氯，在膜处不杀菌（或注入加氯，在膜处不杀菌（或注入 SBS缓冲加入）缓冲加入） SWRO 生物污染防护生物污染防护 SBS* 亚硫酸钠亚硫酸钠 SWRO 生物污染防护方法生物污染防护方法 10000m3/d 海水淡化工程 6000m3/d 海水淡化工程 SWRO 能量回收装置能量回收装置-PX系统系统 以浙江华能电厂 为例: 设计出力: 1440t/h 吨水/小时设备 投资： 6-10万人民币 SWRO 工程投资分析工程投资分析