海水淡化知识

1、水资源问题2、海水基本性质3、海水淡化方法二、蒸馏法海水淡化技术1、多效蒸发技术2、多级闪蒸技术一、概论筑龙给排水1、RO海水淡化预处理工艺2、RO海水淡化技术的优化设计3、RO海水淡化系统中的能量回收装置四、高性能不锈钢在海水淡化的应用

三、反渗透海水（RO）淡化技术筑龙给排水

1.1、水资源问题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，并且大量流失；绝大多数水存在于大海，其次是冰山。地球上97.5%的水是咸水，只有2.5%是淡水。淡水中，近70%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，难以开采利用。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1%，约占地球上全部水的0.007%。

一、概论筑龙给排水1983年竣工的“引滦入津”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紧缺；大连市完成的“引碧入连”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“引黄济青”工程，每年为青岛提供黄河水1亿多立方米，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，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高，部分沿海城市的供水仍然不能满足发展需要。筑龙给排水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，如今却面临严重的沙化现象。在额济纳旗，年降水量仅37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，等待它的命运也许就是下一个罗布泊。《中国地图》给人们提供了新的信息希望。在中国的大陆的东面是海洋—渤海、黄海、东海。而渤海离锡林郭勒最近，直线距离不到500千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？“海水西送”终究只是痴人说梦，还是有可能变成现实的梦想呢？

筑龙给排水YellowRiverYangtzeRiver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筑龙给排水1.2、海水基本性质筑龙给排水1.3、海水淡化方法海水淡化方法：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：离子交换多效蒸发多级闪蒸反渗透电渗析冷冻法蒸馏法膜法其他方法海水淡化技术离子交换多效蒸发多级闪蒸反渗透电渗析冷冻法蒸馏法膜法其他方法海水淡化技术图3海水淡化方法筑龙给排水蒸馏法（又称热法）：原理是加热-蒸发-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VC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，如此循环。筑龙给排水二、蒸馏法海水淡化技术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淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，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。筑龙给排水2.1、多效蒸发技术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。图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预处理后，由泵依次送入预热器进行预热，然后进入第1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管间，同时回收热量，直到最后的冷凝器K，形成产品水抽出。最后的浓盐水从末端Dn的底部排出。筑龙给排水图4竖管降膜多效蒸发流程筑龙给排水2.1、多效蒸发技术的优缺点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，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：①.传热系数高，所需的传热面积少；②.动力消耗低；③.操作弹性大；④.热利用效率高。而其主要缺点有：①.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。②.设备的结构比较复杂。筑龙给排水2.1、低温多效蒸发技术图5低温多效蒸发流程筑龙给排水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液。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。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中以浓缩液的形式离开该效组。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。筑龙给排水这种蒸发和冷凝过程沿着一串蒸发器的各效一直重复，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段被海水冷却液冷凝。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却下来，同时把热量传给热回收效的主体中去。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出并输入到储液罐中。筑龙给排水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２０ｐｐｍ。如果安装两级捕沫网，产品水盐含量可小于５ｐｐｍ。像蒸馏水一样，浓缩海水从第一效呈阶梯状流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，浓盐水经浓盐水泵打入大海。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，并用蒸汽喷射器或机械式真空泵抽出。筑龙给排水图6IDE公司维京群岛工程筑龙给排水2.2、多级闪蒸技术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。ＭＳＦ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。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。筑龙给排水图7多争级闪蒸技万术流程筑龙给适排水2.2考、多效联蒸发技凭术的优根缺点多级闪蒸猪与其他淡扑化技术相石比，具有电如下的优叼点:①.由脑于此方骨法加热牛与蒸发益过程分对离，并鬼未使海缠水真正枝沸腾(矿仅是表富面沸腾首)，从究而大大铁改善了社一般蒸从馏的结馒垢问题工；②.技着术成熟借可靠，溪运行安裙全性高椅，特别勤适合于迟大型的照海水淡痒化应用轧；③.设抽备机构灾简单，蒙投资成僚本较低铃。而其主途要缺点黑有:①.大量双海水的循良环和流体宝的输送，葵导致操作应成本升高判；②.与秤多效蒸葬馏法相朵比，需混要较大西的热传荷面积；③.总境是与发势电站联遗合使用奸。筑龙给屿排水三、反渗要透(RO垦)海水淡假化技术反渗透是也利用压力饰使溶液中罚的水通过蹈半透膜而外分离出来酬，因为它获和自然渗峡透的方向秧相反，故坚称为反渗壤透。与蒸为馏法相比里，反渗透汽法具有以殿下突出的埋优点:①.反渗未透海水淡记化过程不佩发生相变结化，所以统，它是最各节能的海埋水淡化方沉法；②.设艳备简单英，效率晓高；③.占挺地面积番小；④.操腰作方便沸，控制绣容易；⑤设备投造资低，建挤设周期短年。其主要俘缺点是笑对进水嘴水质要写求较高垒。筑龙给排注水图8琴RO海伸水淡化流题程图筑龙给黎排水3.1、RO海滚水淡化太预处理呈工艺1、海水捞预处理的瞎目的2、S艳WRO秋中传统仰预处理况方法存袄在的问摩题3、新狼型海水短预处理饰技术（1）垂微滤(硬MF)肿技术（2）超顺滤(UF犯)技术（3）纳披滤(NF驰)技术（4）纳熟滤集成技场术筑龙给舟排水1、海水寻预处理的哀目的海水中杏悬浮物第、胶体羞物质和屈可溶性墙有机高姥分子聚鸣集在膜娘表面会松使膜受气到污染凭；微生喝物和细芳菌会使胖膜受到烘侵袭；点微生物碍和细菌油的残体摸还会以过固体形毯式析出盆，使膜带性能变刊坏；水转的温度善、pH搂值、余谣氯含量烧、压力艘等参数野的劣化唉会引起维膜水解谜、氯化瞒；由溶革质引起槽的膜结超构变化柴还会导砌致膜的浓透水率过下降。搞通过预虹处理去控除海水云中悬浮叠物、有走机物、角胶体物列质、微赶生物、多细菌及侦某些有螺害物质提(如铁悉、锰、谷钙等)真，可北以减缓叮膜污染葡，延长弯膜的寿支命，保供证反渗范透系统博长期稳升定运行盼。筑龙给排简水2、SWR床O中传腔统预处勉理方法撇存在的背问题1）为耍去除海漂水中存呈在各种矩细菌和繁海藻类浴物质，哗SW申RO系笋统常规洞预处理泰工艺为挤石英砂建过滤(塌或无烟包煤、锰潮砂等多怒个介质鱼过滤)时、活诞性炭过定滤、3叛μm～堵10μ团m精密病过滤，额有时还标有软化甜器。去叨除细菌惰的效果制不理想向，不能嗽确保R拜O给水恩无菌。再有时被午活性炭杯吸附的音有机物兵还含有霞细菌繁袍殖的温景床。2）为了投控制海水屑中各种微开生物的繁赞殖，常增具设NaC显lO发生邻器，有时撞还加Cu骆SO4狐控制海藻让。但是聚披酰胺(凳PA)这RO膜堡对氯敏感批，易被氯偶氧化而降匙解。醋酸扶纤维素(串CA)翠RO膜耐桃氯虽好些材，但在某役些金属离爆子存在时似，也易被驴氯氧化而亿降解。而哥且CA膜处还易被细翼菌污染，商并成为细钓菌的培养稳源和繁殖扯地。因此业，这两类眼膜组件的骆给水均需牛除氯处理众，通常采泉用NaH劲SO3候去氯，3）常规时预处理方撒法的工艺乒冗长，先醒是对给水见间歇式加锡氯，再加犹絮凝剂和想凝聚剂，帖然后经二嫩级压力多警介质过滤起器去除已极絮凝的液胜体物质，贵接着添加谈阻垢剂和真NaHS意O3，痛再经过保青安过滤器葡，这样就具造成处理声工艺冗长迹和处理成羞本增加。筑龙给排有水3、新惯型海水好预处理工技术（1）男微滤(雷MF)莫技术（2）当超滤(沃UF)锄技术（3）纳菜滤(NF布)技术（4）牌纳滤集萄成技术筑龙给排押水（1）宣微滤(言MF)匆技术MF技果术是一坟种新型眠膜处理睡技术，拳以连续缓微滤(除Co览nti仅nuo湿us集Mic划rof遣ilt低rat狡ion忠)黎CMF小PRO骄为代裙表，采宫用0.致2μ拼m孔径回的中空碑纤维膜溉，材质趋为聚丙括烯、磺词化聚醚生砜或醋世酸纤维上，由内线向外死样端过滤次。该膜映可使胶蜡体颗粒随和细菌答数量减藏少几个繁数量级链，提高方净化水塘的水质性，并可青在很低树的横流失速下运赶行。采顽用连续澡微滤C瞎MF代灭替传统使的单介军质或多随介质过裁滤器、荐活性炭上过滤器锈等进水号的预处记理方法旬，不需瞎加入絮款凝剂、稀杀菌剂蛇和余氯穷脱除剂田等化学午药品，奏不但免买除了介军质和活逝性炭的携频繁更廊换，而穿且也省逗去了保章安过滤险器，并往且连续描膜过滤睡的出水猪的SD穴I值奴小于3疑，浊度引小于0庙.2录NTU雪，T星SS小惯于1m巾gPL粱，大肠蜂杆菌小恋于3个犯PL，仔颗粒粒鸭径<峰0.杀2μm万，能洗够达到有反渗透董系统对斑进水水俭质的要哀求。与枯传统预贡处理方灯法相比崇，采用荣连续微练滤技术郑改进了医反渗透挺系统的编进水水海质，延罩长了反浙渗透膜粮的使用家寿命，板提高了靠系统的带回收率关，大大展减少设镜备占地市面积，挣减少操顺作费用列，降低趟劳动强坏度，并娘可以有或效的实监现微滤招过程的顷自动化终控制。筑龙给勺排水（2）超掀滤(UF赶)技术超滤技妹术是一参种以机露械筛分稿原理为缸基础，慨以膜两总侧压差弦为驱动唱力的膜符分离技虑术。它辩的筛分添孔径小贺，可截秀留水中无的细菌吹、病毒等、胶体帖、大有灾机分子鞋、油脂糊、蛋白受质、悬称浮物等虾。超滤野技术有掠中空、抢卷式、列平板、默管式等贪几种组没件类型摩，其中伐中空纤清维膜是获超滤技柴术中最剧为成熟辈与先进顺的一种论形式，赢这种新嘴型的毛摸细管型董UF膜脉(中空每纤维膜胜)可以孟处理高先度污染小的表层影海水。迈该型U衔F膜器毅的特点柿是具有今频繁、肺短时、哪自动清棒洗毛细竹管膜的纷功能，泛且具有痕在较低茅的错流驳流速下亡运行的桃能力。筐该UF娱膜截留限分子质挨量为(开15楼0～市200黎)×警103炮u，温可确保潜RO在巷高通量刘和高截辉留率下避操作，懂低压过姑滤和反屿洗，反里洗水更许容易处灿理，水洽回收率扰为65宇%，勺产水量码提高1罩0%虚，过滤步水质显疤著提高览，减少便运行费展用，减械少了化情学药剂脚投加量驾，该预辣处理能迎耗低[臭13口，1耍4]哀。B昼re弯han直t[赞15亮]等用陈中空纤斑维UF群膜预处价理表层堤海水，变其UF炸出水S至DI抄<昏1，且夕出水水施质非常抗稳定，但而传统宿的双重个介质过钓滤仅能显降到2惹.5哪左右，反且水质秀不稳定宣。筑龙给坛排水（3）俘纳滤(谦NF)充技术纳滤(但NF)坛技术是拾一种新朋型分子骑级膜分前离技术霞。其膜咳材料可抄采用多京种材料石，如醋魄酸纤维袖素、醋伟酸—三拜醋酸纤医维素、馆磺化聚鸦砜、磺慕化聚醚粱砜、芳甘香聚酰缠胺复合贿材料和怎无机材附料等，叉孔径倾在1n晃m以岔上，细一般在份1nm六～2n酒m；截盘留相对战分子量恢200票～10异00；齿对Na竭Cl的蚀截留率帖小于9熟0%共，截予留二价且的Ca沫2+渔、M茫g2帜+和虹SO2拿-4利离子和，大幅话度降低到了进料唤水的浊醋度、硬由度和T兽DS的嫁含量，肺解决了走传统海森水淡化极过程中乡丰存在结亩垢污染谱等许多控问题，横保证膜津组件的洲安全稳矛定运行辩，并大昏幅度提悬高水的嫩回收率骂。NF艰膜的最芽大特点透是膜本睛体带有屿电荷，群因而对醋有机物派具有良遇好的去闲除效果妖。其对动有机物腐的去除渐可用优召先吸附钻—毛细太管流原机理解释吗。膜本羊体带有腿电荷，仆这也使蛛它在很歪低操作巴压力下皇(仅0腔.5慢MPa狮)仍具饭有较高辨的脱盐崇率。另泄外，N圾F膜还差对无机摇离子进朽行选择水性分离辰，使得驱它特别善适合于副海水的壳脱盐处蹲理。有脊研究表栽明[卫19悲]，屈NF胖膜对细飘菌和病低毒等也柔具有好颈的去除哥性能；胁且不需孤添加剂丢；对色等度的去烤除也非叮常有效丸。筑龙给排最水（4）宽纳滤集丈成技术近年来，牵国外成功楼开发了将沾NF作为袭RO及M超SF的预悟处理，画组成了N割F-屯RO，役NF-僻MSF匠及NF捏-SW腥RO-院MSF尸集成淡化验技术。海暂水经NF寒技术处理甩后，去除容了80%睁以上的硬佛度，T汪DS下降筒了40%第左右，且委去除了所亏有的有机藏污染物，乏从而提高丈了SWR燃O的操作愿压力和整裹个系统的牲回收率(膀回收率可贺达60%脏左右)腰，且能袖保证SW隙RO膜痛组件的安脂全，长率期稳定运楼行。沙特阿拉锡伯盐水转因化公司(后Sal诵ineW帖ater匠Con泪ver2群sion害Cor造pora负tion授，SW卡CC)盛，进行的组NF-邪SWR酬O集成海拍水淡化实厘验，采用备4″×4幻玉0″的N湾F膜元件岁，与无N铲F预处理谅的SWR究O相比，元集成过程忌的SWR允O水回量收率，在庸4.0幕MPa压组力下为4凶8%，为恰相同压力忍下前者的淡3倍，在鄙516M流Pa压力体下为50汗%左右，牢为相同压钟力下前者荣的2倍，惨且经过N凶F处理过乱的SWR痕O进料中现TDS浓雪度已经很怨低。表明安采用纳滤狱预处理操针作压力可定有较大幅从度的降低籍，水回收荒率可有较遣大幅度的本提高。筑龙给耳排水3.2、移RO海暑水淡化技欠术的优化绵设计1、采用听反渗透技畏术进行海犁水淡化脱然盐率较高誉、产水量的较大；2、系驱统回收弊率的优趣化；3、泵效矛率、电机戴效率以及鹅能量回收诞装置效率湾的提升；4、单支寨压力容器娃的膜元件趋数量的增怕加；5、越诊来越严滨格的产晃水水质换要求，猛包括对臣硼含量族的要求淘；6、更加悦有效的两状级设计；7、采用抚海水直冷弦电厂的排巨放海水作袍为海水淡辫化系统的桂给水；8、膜法厉预处理技摄术，例如忧：微滤、屯超滤和纳很滤。筑龙给排甚水图9扣海水哪淡化RO乌系统通量陕分布筑龙给盲排水3.3绳、R猪O海水椒淡化系歼统中的槽能量回厌收装置反渗透含海水淡妙化系统仿浓缩水类具有较财高的压拨力，流罪量较大惯，含有姓巨大的教能量。草如何高扩效的回泥收这部窄分能量冤对于减滥低系统爆能耗是冬非常重小要的。躁目前的宽能量回走收装置基主要有渗:涡轮楚透平、迹涡轮增馒压器(如tur呼boc怎har含ger们)和压蒸力(功未)交换重器，其陕中涡轮健透平的崇能量回票收效率赌为35萍-70择%，涡攀轮增压永器的能福量回收端效率为战45-刃83%烂，而压孙力(功梦)交换烫器的能捆量回收鬼效率达蔑到了9斗5%左笑右。压怜力(功宰)交换廊器的出庙现是反描渗透海饲水淡化精技术的衬一个重咏大突破你。筑龙给耕排水图10露ER眼I能量慕回收装签置筑龙给排条水四、高性能不宵锈钢在海绍水淡化的需应用1、不锈形钢腐蚀的洪种类2、合伐金元素驼对于不万锈钢耐少腐蚀性忧的影响（1）铬匆元素（2）病镍元素（3）氮繁元素（4）为巨了增加其饭耐局部腐尘蚀的能力铃要增加铬狡、钼、氮跪元素的含退量3、影响逐海水淡化党用不锈钢订腐蚀的因肝素（1）粮水质（域氯离子邪浓度，兴预处理瓶工艺水确平）（2）晨运行温害度（3）结宰构（4）窄加工过棍程筑龙给烈排水4、在海纺水淡化上凭使用的双扭相不锈钢鸭的特性双相不于锈钢由讲奥氏体赚相和铁询素体相胁所组成弊，它在龟