太阳能海水淡化

太阳能海水淡化太阳能净化水的前景及意义淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一。人体的60％是液体，其中主要是水。水对人体健康至关重要，地球表面积约为5．1亿平方公里，其中海洋面积就占据了它的70．8％。海洋的平均深度约为3800米，所以地球上的总水量约有近14亿立方公里。然而，由于含盐度太高而不能直接饮用或灌溉的海水占据了地球上总水量的97％以上，仅剩的不到3％的淡水，其分布也极其不均，它的3／4被冻结在地球的两极和高寒地带的冰川中，其余的从分布上说，地下水也比地表水多得多(多37倍左右)。剩下的存在于河流、湖泊和可供人类直接利用的地下淡水已不足0．36％。人均占有量就非常少。我国人均占有水量只居世界的第108位。我国海岸线长，一些岛屿和沿海盐碱地区以及内陆苦咸水地区均属缺乏淡水的地区。在这些地区淡化水非常重要。而常规的方法，如蒸馏法、离子交换法、渗析法、反渗透膜法以及冷冻法等，都要消耗大量的燃料或电力。太阳能淡化水的起源第二次世界大战中，美国国防部制造了许多军用海水淡化急救装置，供飞行员和船员落水后取水用，这种装置实际上是一种简易的太阳能蒸馏容器。海水淡化的技术对于传统的海水淡化技术若按照运行原理进行区分，大致可分为两类：【1】相变过程，包括多级闪蒸（MSF）、多效沸腾（ME）和蒸汽压缩（VC）；【2】渗析过程，包括反渗透膜法（RO）和电渗析法（ED）。太阳能净化水装置世界上第一个大型的太阳能海水淡化装置，是于1874年在智利北部的LasSalinas建造的。它由许多宽1．14米，长6l米的盘形蒸馏器组合而成，总面积47000米。在晴天条件下，它每天生产2．3万升淡水(4．9升／米·天)。这个系统一直运行了近40年。海水淡化系统<1>海水取水装置<2>水力循环澄清池<3>多介质过滤器<4>保安过滤器<5>反渗透膜处理系统<6>能量回收装置<7>多级离心泵以及加药装置等组成。装置分类人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。<1>被动式太阳能蒸馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。目前，比较理想的盘式太阳能蒸馏器的效率约在35％，晴好天时，产水量一般在3～4kg／m左右。如果在海水中添加浓度为172．5ppm的黑色萘胺，蒸馏水产量可以提高约30％。<2>主动式太阳能蒸馏系统被动式太阳能蒸馏系统的一个严重缺点是工作温度低，产水量不高，也不利于在夜间工作和利用其它余热。在主动式太阳能蒸馏系统中，由于配备有其它的附属设备，使其运行温度得以大幅提高，或使其内部的传热传质过程得以改善。而且，在大部分的主动式太阳能蒸馏系统中，都能主动回收蒸汽在凝结过程中释放的潜热，因而这类系统能够得到比传统的太阳能蒸馏器高一至数倍的产水量。发展状况上世纪90年代，天津大学、西北工业大学、西安交通大学等单位也加入到了太阳能海水淡化技术研究的行列，西北工业大学提出的“新型，高效太阳能海水淡化装置”；天津大学提出的“回收潜热的太阳能蒸馏器”；中国科学技术大学提出的“降膜蒸发气流吸附太阳能蒸馏器”等等。本世纪之后，西安交通大学、北京理工大学等提出了“横管降膜蒸发多效回热的太阳能海水淡化系统”，试制出了多个原理样机，并对样机进行实验测试和理论研究。清华大学等单位在借鉴国外先进经验的基础上，对多级闪蒸技术在太阳能海水淡化领域的应用进行了探索，试制出了样机，并在我国的秦皇岛市建立了主要由太阳能驱动的实际运行系统，取得有益的经验。科威特已建成了利用220m：的槽形抛物面太阳能集热器及一个7000升的贮热罐为多达l2级的闪蒸系统供热的太阳能海水淡化装置，每天可产近l0吨淡水。有报道指出，在各类多级沸腾蒸馏系统中，多级堆积管式蒸发系统最适合以太阳能作为热源。这种装置有许多优点，其中最主要的一点是它能在输入蒸汽量为0～100％之间的任何一点稳定运行，并能根据蒸汽量自动调整工作状态。而且它所需的供热温度在70～IO0~C之间，很容易用槽形抛物而或真空管型太阳能集热器达到。国外太阳能淡化水的发展日本政府出资85％建设了冲绳和福冈两大反渗透海水淡化示范工厂。通过工程示范使日本东丽、日东电工和东洋纺等反渗透膜、配套装备生产企业和工程公司走向全球。

以色列政府通过控制SOOT(兴建一营运一拥有一移转)或BOO(兴建一营运一拥有)模式促进海水淡化厂的建设，对本国企业给予资金支持并在合同中明确政府采购淡化水的最低购买量和价格，培育本国企业，提高其竞争能力。

韩国政府于2007年10月启动了支持斗山重工建设规模为2．7×104m3/d的反渗透海水淡化单机实验床的计划，该计划投资7600万美元，其中政府出资3200万美元，将于2010年完成，预期到2020年有109亿美元的出口合同回报。

中东淡化研究中心(MEDRC，MiddleEastDe．salinationResearchCenter)的成立说明海水淡化的研究已经成为世界关注的围际问题，在竞争中合作已成为发达国家的共识。

技术瓶颈重重技术难题，造成了目前传统的太阳能海水淡化装置的产水效率不高，年产淡水率仅约为1000公斤/平方米，利用太阳能作为海水淡化的能源还不具有竞争力。此外，由于太阳能集热器方面的成本投资高，也相应提高了单位水量的成本投入，造成太阳能海水淡化系统一方面是产水率较低，另一方面成本投资较大，成为制约太阳能海水淡化大规模产业化发展的缺陷。未来发展未来的太阳能海水淡化技术，在近期内将仍以蒸馏方法为主。利用太阳能发电进行海水淡化，虽在技术上没有太大障碍，但在经济上仍不能跟传统海水淡化技术相比拟。比较实际的方法是，在电力缺乏的地区，利用太阳能发电提供一部分电力，为改善太阳能蒸馏系统性能服务。淡水获取方式的成本比较（元/立方米)

<1>开采地下水限制开采量<2>远程调水引滦入津：2.3元/立方米(直接成本)<3>南水北调:5-20元/立方米(到北京平均水价)<4>海水淡化：4--7元/立方米(综合成本)<5>苦咸水：2--4元/立方米(综合成本)<6>自来水的价格一般为:1.5-2元/立方米一些太阳能净化水的设想我们可以利用潮汐蓄积海水。在涨潮时打开