海水淡化常识介绍

1、l1、水资源问题l2、海水基本性质l3、海水淡化方法l4 海水淡化的现状及市场二、蒸馏法海水淡化技术二、蒸馏法海水淡化技术l1、多效蒸发技术l2、多级闪蒸技术一、概论一、概论1.11.1、水资源问题、水资源问题l世界上的水对于人类来说，似乎发生和存在于错误的时间、世界上的水对于人类来说，似乎发生和存在于错误的时间、错误的地点和错误的质量。降水都集中在雨季，并且大量流错误的地点和错误的质量。降水都集中在雨季，并且大量流失；绝大多数水存在于大海，其次是冰山。地球上失；绝大多数水存在于大海，其次是冰山。地球上97.5%97.5%的水的水是咸水，只有是咸水，只有2.5%2.5%是淡水。是淡水。 淡水中

2、，近淡水中，近70%70%冻结在南极冰盖冻结在南极冰盖和高山冰川中，其余大部分是土壤中的水分或深层地下水，和高山冰川中，其余大部分是土壤中的水分或深层地下水，难以开采利用。难以开采利用。 江河、湖泊、水库及浅层地下水等较易于开江河、湖泊、水库及浅层地下水等较易于开采供人类直接使用，但其数量不足世界淡水的采供人类直接使用，但其数量不足世界淡水的1%1%，约占地球，约占地球上全部水的上全部水的0.007%0.007%。一、概论一、概论l1983 1983 年竣工的年竣工的“引滦入津引滦入津”工程，通过三次加压将滦河工程，通过三次加压将滦河水引入天津，极大的缓解了天津市的工业生产和生活用水水引入天津

3、，极大的缓解了天津市的工业生产和生活用水紧缺；大连市完成的紧缺；大连市完成的“引碧入连引碧入连”工程，将碧流河水引入工程，将碧流河水引入大连缓解了大连市的用水紧张；山东青岛的大连缓解了大连市的用水紧张；山东青岛的“引黄济青引黄济青”工程，每年为青岛提供黄河水工程，每年为青岛提供黄河水 1 1 亿多立方米，为青岛市亿多立方米，为青岛市的经济发展和生活水平提高提供了保障。以上措施的采取，的经济发展和生活水平提高提供了保障。以上措施的采取，使我国的沿海城市和地区的供水状况得到较大改善，但是，使我国的沿海城市和地区的供水状况得到较大改善，但是，由于我国沿海经济的快速发展以及人民生活水平的较大提由于我国

4、沿海经济的快速发展以及人民生活水平的较大提高，部分沿海城市的供水仍然不能满足发展需要。高，部分沿海城市的供水仍然不能满足发展需要。本文由天津科霖沃特环境科技有限公司整理发布l渤海能解内蒙古之渴吗？渤海能解内蒙古之渴吗？ 干旱，缺水，风沙，已成为内蒙古气候的写照，严重制干旱，缺水，风沙，已成为内蒙古气候的写照，严重制约着当地的工农业生产和经济发展。锡林郭勒，在蒙语中约着当地的工农业生产和经济发展。锡林郭勒，在蒙语中意为丘陵地带的河，历史上也确曾是水草茂盛的好地方，意为丘陵地带的河，历史上也确曾是水草茂盛的好地方，如今却面临严重的沙化现象。在额济纳旗，年降水量仅如今却面临严重的沙化现象。在额济纳旗

5、，年降水量仅3737毫米，原本处于额济纳盆地底部的居延海居然全部干涸，毫米，原本处于额济纳盆地底部的居延海居然全部干涸，昔日的额济纳绿洲正逐渐消失在人们的视野中，等待它的昔日的额济纳绿洲正逐渐消失在人们的视野中，等待它的命运也许就是下一个罗布泊。命运也许就是下一个罗布泊。 中国地图中国地图给人们提供了新的信息希望。在中国的大给人们提供了新的信息希望。在中国的大陆的东面是海洋陆的东面是海洋渤海、黄海、东海。而渤海离锡林郭勒渤海、黄海、东海。而渤海离锡林郭勒最近，直线距离不到最近，直线距离不到500500千米我们为什么不能把渤海的水千米我们为什么不能把渤海的水引入蒙古高原，甚至西部内陆呢？引入蒙古

6、高原，甚至西部内陆呢？“海水西送海水西送”终究只是终究只是痴人说梦，还是有可能变成现实的梦想呢？痴人说梦，还是有可能变成现实的梦想呢？ 图1 中国地理环境筑龙给排水0100200300400500600700800900北京天津河北山东辽宁吉林黑龙江河南山西内蒙古陕西图2 中国北方地区各省市水资源量分布图(单位:亿m3)地下水资源量地表水资源量水资源总量1.21.2、海水基本性质、海水基本性质1.31.3、海水淡化方法、海水淡化方法l海水淡化方法：将海水中的盐分和水分进行分离，生产生海水淡化方法：将海水中的盐分和水分进行分离，生产生活或工业用水的过程。其主要方法如下：活或工业用水的过程。其主要

7、方法如下：离子交换离子交换多效蒸发多效蒸发多级闪蒸多级闪蒸反渗透反渗透电渗析电渗析冷冻法冷冻法蒸馏法蒸馏法膜膜 法法其他方法其他方法海海 水水 淡淡 化化 技技 术术离子交换离子交换多效蒸发多效蒸发多级闪蒸多级闪蒸反渗透反渗透电渗析电渗析冷冻法冷冻法蒸馏法蒸馏法膜膜 法法其他方法其他方法海海 水水 淡淡 化化 技技 术术图3 海水淡化方法l蒸馏法（又称热法）：原理是加热蒸馏法（又称热法）：原理是加热-蒸发蒸发-冷凝。除了多效冷凝。除了多效蒸发和多级闪蒸之外，蒸馏法还有蒸汽压缩法蒸发和多级闪蒸之外，蒸馏法还有蒸汽压缩法VC法是将法是将蒸发过程自身产生的二次蒸汽，经压缩提高温度，再作为蒸发过程自身

8、产生的二次蒸汽，经压缩提高温度，再作为加热蒸汽使用，其设计思想是为了提高热效率。海水经泵加热蒸汽使用，其设计思想是为了提高热效率。海水经泵提升压力后供人冷凝器作为冷却水冷凝蒸发器中获得的蒸提升压力后供人冷凝器作为冷却水冷凝蒸发器中获得的蒸汽，此时海水温度升高，作为蒸发器给水供人蒸发器，工汽，此时海水温度升高，作为蒸发器给水供人蒸发器，工作蒸汽进人蒸汽喷射器与部分蒸发器内获得的蒸汽混合后作蒸汽进人蒸汽喷射器与部分蒸发器内获得的蒸汽混合后从喷射器排出，排出后的压缩蒸汽作为热源进人蒸发器内从喷射器排出，排出后的压缩蒸汽作为热源进人蒸发器内的蒸发管中，加热蒸发器内的海水，使其蒸发获得二次蒸的蒸发管中，

9、加热蒸发器内的海水，使其蒸发获得二次蒸汽，原蒸汽在冷凝器内冷凝后即得到淡水。蒸发器内未蒸汽，原蒸汽在冷凝器内冷凝后即得到淡水。蒸发器内未蒸发的海水通过泵排出。二次蒸汽作为下一过程的热源，如发的海水通过泵排出。二次蒸汽作为下一过程的热源，如此循环。此循环。 二、蒸馏法海水淡化技术二、蒸馏法海水淡化技术l蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸馏法海水淡化技术是最早投人工业化应用的水的方法。蒸馏法海水淡化技术是最早投人工业化应用的淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水

10、环境中也适用，产水纯度高。与膜法海水淡化技术相比，蒸境中也适用，产水纯度高。与膜法海水淡化技术相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大，是当前海水淡化的主流水质要求低、装置的生产能力大，是当前海水淡化的主流技术之一。技术之一。2.1、多效蒸发技术、多效蒸发技术l多效蒸发是最古老的淡化方法之一，在多级闪蒸诞生以前一直是淡化多效蒸发是最古老的淡化方法之一，在多级闪蒸诞生以前一直是淡化市场的主导。多效蒸馏是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生市场的主导。多效蒸馏是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生的

11、二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一有效蒸发器中冷的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一有效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行。凝成蒸馏水，如此依次进行。l图图4 4为竖管降膜多效蒸发流程。从冷凝器后分流出来的原料海水经过为竖管降膜多效蒸发流程。从冷凝器后分流出来的原料海水经过预处理后，由泵依次送入预热器进行预热，然后进入第预处理后，由泵依次送入预热器进行预热，然后进入第1 1效蒸发器的效蒸发器的顶部，并按要求分配到传热管的内壁，管外为加热蒸汽。蒸发出来的顶部，并按要求分配到传热管的内壁，管外为加热蒸汽。蒸发出来的二次蒸汽同下降的盐水在分离室中实现汽液分离，二次蒸汽经过除沫二次

12、蒸汽同下降的盐水在分离室中实现汽液分离，二次蒸汽经过除沫器后引至下一效加热。剩下的盐水则因两效间的压差作用而流入下一器后引至下一效加热。剩下的盐水则因两效间的压差作用而流入下一效蒸发器。各效所生成的蒸馏水也沿压力温度降低的的方向流经各效效蒸发器。各效所生成的蒸馏水也沿压力温度降低的的方向流经各效管间，同时回收热量，直到最后的冷凝器管间，同时回收热量，直到最后的冷凝器K K，形成产品水抽出。最后，形成产品水抽出。最后的浓盐水从末端的浓盐水从末端DnDn的底部排出。的底部排出。 筑龙给排水图4 竖管降膜多效蒸发流程2.1、多效蒸发技术的优缺点、多效蒸发技术的优缺点l虽然多效蒸馏法是最早使用的海水淡

13、化技术，但由于虽然多效蒸馏法是最早使用的海水淡化技术，但由于结垢和腐蚀结垢和腐蚀等问等问题，一直未得到广泛的应用。随着低温多效蒸馏技术的出现和发展，题，一直未得到广泛的应用。随着低温多效蒸馏技术的出现和发展，其所占的市场份额正不断扩大。与多级闪蒸相比，多效蒸馏法具有以其所占的市场份额正不断扩大。与多级闪蒸相比，多效蒸馏法具有以下的优点：下的优点：l. .传热系数高，所需的传热面积少；传热系数高，所需的传热面积少；l. .动力消耗低；动力消耗低；l. .操作弹性大；操作弹性大；l. .热利用效率高。热利用效率高。l而其主要缺点有：而其主要缺点有：l. .由于海水在加热表面上沸腾，容易在传热管壁上

14、结垢，需要经常由于海水在加热表面上沸腾，容易在传热管壁上结垢，需要经常进行清洗和采用严格的防垢措施。进行清洗和采用严格的防垢措施。l. .设备的结构比较复杂。设备的结构比较复杂。 2.1、低温多效蒸发技术、低温多效蒸发技术图5 低温多效蒸发流程l进料海水在排热冷凝器中被预热和脱气，之后被分成两股物流。一股进料海水在排热冷凝器中被预热和脱气，之后被分成两股物流。一股物流作为冷凝液排弃并排回大海，另外一股物流变成蒸馏过程的进料物流作为冷凝液排弃并排回大海，另外一股物流变成蒸馏过程的进料液。液。l料液经加入阻垢分散剂之后被引入到热回收段各效温度最低的一组中。料液经加入阻垢分散剂之后被引入到热回收段各

15、效温度最低的一组中。喷淋系统把料液喷淋分布到各蒸发器中的顶排管上，在沿顶排管向下喷淋系统把料液喷淋分布到各蒸发器中的顶排管上，在沿顶排管向下以薄膜形式自由流动的过程中，一部分海水由于吸收了在蒸发器内冷以薄膜形式自由流动的过程中，一部分海水由于吸收了在蒸发器内冷凝蒸汽的潜热而汽化。被轻微浓缩的剩余料液用泵打入到蒸发器的下凝蒸汽的潜热而汽化。被轻微浓缩的剩余料液用泵打入到蒸发器的下一组中，该组的操作温度要比上一组高一些，在新的组中又重复了蒸一组中，该组的操作温度要比上一组高一些，在新的组中又重复了蒸发和喷淋过程。剩余的料液接着往前打，直到最后在温度最高的效组发和喷淋过程。剩余的料液接着往前打，直到

16、最后在温度最高的效组中以浓缩液的形式离开该效组。中以浓缩液的形式离开该效组。l生蒸汽输入到温度最高一效的蒸发管内部，在管内发生冷凝的同时，生蒸汽输入到温度最高一效的蒸发管内部，在管内发生冷凝的同时，管外也产生了与冷凝量基本相同的蒸发。产生的二次蒸汽在穿过浓盐管外也产生了与冷凝量基本相同的蒸发。产生的二次蒸汽在穿过浓盐水液滴分离器以保证蒸馏水的纯度之后，又引入到下一效的传热管内，水液滴分离器以保证蒸馏水的纯度之后，又引入到下一效的传热管内，第二效的操作温度和压力要略低于第一效。第二效的操作温度和压力要略低于第一效。l这种蒸发和冷凝过程沿着一串蒸发器的各效一直重复，每这种蒸发和冷凝过程沿着一串蒸发

17、器的各效一直重复，每效都产生了相当数量的蒸馏水，到最后一效的蒸汽在排热效都产生了相当数量的蒸馏水，到最后一效的蒸汽在排热段被海水冷却液冷凝。段被海水冷却液冷凝。l第一效的冷凝液被收集起来，该蒸馏水的一部分又返回到第一效的冷凝液被收集起来，该蒸馏水的一部分又返回到蒸汽发生器，超过输入的生蒸汽量的部分流入到一系列特蒸汽发生器，超过输入的生蒸汽量的部分流入到一系列特殊容器的首个容器中，每一个容器都连接到下一低温效的殊容器的首个容器中，每一个容器都连接到下一低温效的冷凝侧。这样使一部分蒸馏水产生闪蒸并使剩余的产品水冷凝侧。这样使一部分蒸馏水产生闪蒸并使剩余的产品水冷却下来，同时把热量传给热回收效的主体

18、中去。冷却下来，同时把热量传给热回收效的主体中去。l如此产品水呈阶梯状流动并被逐级闪蒸冷却。放出的热量如此产品水呈阶梯状流动并被逐级闪蒸冷却。放出的热量提高了系统的总效率，被冷却的蒸馏水最后用产品水泵抽提高了系统的总效率，被冷却的蒸馏水最后用产品水泵抽出并输入到储液罐中。出并输入到储液罐中。 l这样生产出的产品水是完全的纯水，它不含任何污染物，这样生产出的产品水是完全的纯水，它不含任何污染物，平均含盐量小于。如果安装两级捕沫网，产品平均含盐量小于。如果安装两级捕沫网，产品水盐含量可小于。水盐含量可小于。l像蒸馏水一样，浓缩海水从第一效呈阶梯状流入一系列的像蒸馏水一样，浓缩海水从第一效呈阶梯状流

19、入一系列的浓盐水闪蒸罐中，闪蒸冷却以回收其热量。经过冷却之后，浓盐水闪蒸罐中，闪蒸冷却以回收其热量。经过冷却之后，浓盐水经浓盐水泵打入大海。浓盐水经浓盐水泵打入大海。l不凝性气体从每一根冷凝管中抽出，并从一效流到另一效。不凝性气体从每一根冷凝管中抽出，并从一效流到另一效。这些不凝性气体最后在排热冷凝器的最冷端富集，并用蒸这些不凝性气体最后在排热冷凝器的最冷端富集，并用蒸汽喷射器或机械式真空泵抽出。汽喷射器或机械式真空泵抽出。图6 IDE公司维京群岛工程2.2、多级闪蒸技术、多级闪蒸技术l闪蒸是指一定温度的水在环境压力低于该温度所对应的饱和蒸汽压时闪蒸是指一定温度的水在环境压力低于该温度所对应的

20、饱和蒸汽压时发生的骤然蒸发现象。闪蒸后的水温度降低以使其饱和蒸汽压与环境发生的骤然蒸发现象。闪蒸后的水温度降低以使其饱和蒸汽压与环境压力平衡。也是利用了这个原理，使加热至一定温度的盐水依压力平衡。也是利用了这个原理，使加热至一定温度的盐水依次在一系列压力逐渐降低的容其中闪蒸汽化，蒸汽冷凝后得到淡水的次在一系列压力逐渐降低的容其中闪蒸汽化，蒸汽冷凝后得到淡水的过程。该方法是在多效蒸馏的基础上发展而来的。相比多效蒸馏法多过程。该方法是在多效蒸馏的基础上发展而来的。相比多效蒸馏法多级闪蒸减少了垢的形成。级闪蒸减少了垢的形成。l由于多级闪蒸法得到淡水价格相对反渗透法的低，所以在全世界还有由于多级闪蒸法

21、得到淡水价格相对反渗透法的低，所以在全世界还有很多国家和地区使用该种方法。但是该方法只能用于海水淡化，并不很多国家和地区使用该种方法。但是该方法只能用于海水淡化，并不适用于苦咸水淡化。适用于苦咸水淡化。图7 多级闪蒸技术流程2.2、多效蒸发技术的优缺点、多效蒸发技术的优缺点l多级闪蒸与其他淡化技术相比，具有如下的优点多级闪蒸与其他淡化技术相比，具有如下的优点: :l. .由于此方法加热与蒸发过程分离，并未使海水真正沸由于此方法加热与蒸发过程分离，并未使海水真正沸腾腾( (仅是表面沸腾仅是表面沸腾) )，从而大大改善了一般蒸馏的结垢问题；，从而大大改善了一般蒸馏的结垢问题；l. .技术成熟可靠，

22、运行安全性高，特别适合于大型的海技术成熟可靠，运行安全性高，特别适合于大型的海水淡化应用；水淡化应用；l. .设备机构简单，投资成本较低。设备机构简单，投资成本较低。l而其主要缺点有而其主要缺点有: :l. .大量海水的循环和流体的输送，导致操作成本升高；大量海水的循环和流体的输送，导致操作成本升高；l. .与多效蒸馏法相比，需要较大的热传面积；与多效蒸馏法相比，需要较大的热传面积；l. .总是与发电站联合使用。总是与发电站联合使用。三、反渗透三、反渗透(RO)海水淡化技术海水淡化技术l反渗透是利用压力使溶液中的水通过半透膜而分离出来，因为它和自然渗透的方向相反，故称为反渗透。与蒸馏法相比，反

23、渗透法具有以下突出的优点:l.反渗透海水淡化过程不发生相变化，所以，它是最节能的海水淡化方法；l.设备简单，效率高；l.占地面积小；l.操作方便，控制容易；l设备投资低，建设周期短。l其主要缺点是对进水水质要求较高。 图8 RO海水淡化流程图l海水淡化的现状海水淡化的现状l目前，全球海水淡化日产量约目前，全球海水淡化日产量约3500万立方米左右，其中万立方米左右，其中80%用于饮用水，解决了用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题，即世界上亿多人的供水问题，即世界上1/50的人口靠的人口靠海水淡化提供饮用水。全球有海水淡化厂海水淡化提供饮用水。全球有海水淡化厂13万多座，海水淡化万多座，海水淡化作

24、为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视；全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约家的重视；全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿亿立方米左右替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提立方米左右替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提盐盐5000万吨、镁及氧化镁万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴多万吨、溴20万吨等。海水淡化需万吨等。海水淡化需要大量能量，所以在不富裕的国家经济效益并不高。要大量能量，所以在不富裕的国家经济效益并不高。沙特阿拉伯沙特阿拉伯的海水淡化厂占全球海水淡化能力的的海水淡化厂

25、占全球海水淡化能力的24%。阿拉伯联合酋长国阿拉伯联合酋长国的的杰贝勒杰贝勒阿里阿里海水淡化厂第二期是全球最大的海水淡化厂，每年可海水淡化厂第二期是全球最大的海水淡化厂，每年可产生产生3亿立方米淡水。亿立方米淡水。 l我国海水淡化的发展我国海水淡化的发展l中国海水淡化技术是在政府支持和国家重点攻关项中国海水淡化技术是在政府支持和国家重点攻关项目驱动下发展起来的，目驱动下发展起来的，电渗析电渗析、反渗透和蒸馏法（多、反渗透和蒸馏法（多级闪蒸、压气蒸馏和低温多效蒸馏）等海水淡化技术级闪蒸、压气蒸馏和低温多效蒸馏）等海水淡化技术的研究开发，都取得相当大的进展。的研究开发，都取得相当大的进展。1958

26、年首先开年首先开展电渗析海水淡化的研究，展电渗析海水淡化的研究，19671969年国家科委年国家科委和和国家海洋局国家海洋局共同组织了全国海水淡化会战，会展主共同组织了全国海水淡化会战，会展主力在杭州成立了国内第一个海水淡化研究室力在杭州成立了国内第一个海水淡化研究室(国家海国家海洋局第二海洋研究所洋局第二海洋研究所海水淡化研究室海水淡化研究室,即国家海洋局即国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心的前身杭州水处理技术研究开发中心的前身),同时开展电渗同时开展电渗析、反渗透、蒸馏法等多种海水淡化技术的研究，为析、反渗透、蒸馏法等多种海水淡化技术的研究，为海水淡化事业的发展奠定了基础。海水淡化事业的发展奠定了基础。 l海水淡化市场分析海水淡化市场分析l世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。有人预言，世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。有人预言，19世世纪争煤，纪争煤，20世纪争油，世纪争油，21世纪可能争水。世纪可能争水。 l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作为水资源的开源增量