海水淡化的化学方法十篇

海水淡化的化学方法篇1

一、现状

海水利用主要有三个方面：一是海水直接利用，即以海水为原水，直接替代淡水作为工业用水和生活用水。二是海水淡化，即利用海水脱盐生产淡水。三是海水化学资源的综合利用，即从海水中提取化学元素、化学品及深加工等。我国海水利用的重点是海水淡化和海水直接利用，在海水淡化的同时，要注重海水资源的综合利用。具体来说，在海水淡化方面，一是用于城镇居民和海岛军民的生活用水，二是用于工业企业生产用水，特别是作为锅炉补充水等工业用高纯水。在海水直接利用方面，一是沿海地区重点行业(如电力、钢铁、石油石化、化工等高用水行业)的工业企业以海水为原水替代淡水作为工业用水如冷却水等；二是将海水用于大生活用水(如海水冲厕等)。同时，积极开展海水化学资源综合利用，发展循环经济模式，培育海水利用产业链。

我国海水利用起步较早、发展慢，但“十五”时期有了较快的发展。目前，日产5000吨反渗透法海水淡化工程和日产3000吨蒸馏法海水淡化工程已具有商业化建设和运行经验，一些关键技术取得突破，并拥有自主知识产权，万吨级正在进行示范；海水直流冷却技术得到推广应用，海水循环冷却技术进入每小时万吨级产业化示范阶段，海水脱硫技术已在沿海火电厂开始应用。据初步统计，到2005年底我国已建成运行的海水淡化水日产量已达12万吨，海水直流冷却水年利用量已近480亿立方米，由于技术水平不断提高，海水淡化成本迅速下降，吨水成本已经降至5―7元。

(一)产业化基础已经具备

1、技术日趋成熟

我国海水淡化技术的研究起步较早，1967―1969年全国组织海水淡化会战，同时开展电渗析(ED)、反渗透(RO)和蒸馏等多种海水淡化技术方法的研究。1981年建成西沙200立方米／d电渗析海水淡化装置；1997―2000年期间，先后建成了500立方米／日、1000立方米／日反渗透海水淡化装置；2003年，山东荣成日产10000吨级反渗透海水淡化示范工程一期5000立方米／日机组建成投产；2004年，低温多效海水淡化示范工程项目3000立方米／日低温多效海水淡化装置在青岛的黄岛电厂建成。经过近40年的研发和示范，我国海水淡化技术已日趋成熟，为大规模应用打下了良好基础。我国已成为世界上少数几个掌握海水淡化先进技术的国家之一。近年来，我国在核能海水淡化，以及在引进、消化和再创新海水淡化先进技术和装备制造等方面做了大量工作。

海水作为工业冷却水，目前国内外都仍以直流冷却为主，且主要用于滨海火电、核电、化工和冶金等企业。海水直流冷却，是指原海水经换热设备进行一次性冷却后，即排放的过程。该技术有80多年的发展历史，有关防腐蚀、防海洋污损生物附着技术已基本成熟。海水循环冷却，是指原海水经换热设备完成一次冷却、再经冷却塔冷却后，循环使用的过程。其技术关键是海水缓蚀剂、阻垢分散剂、菌藻杀生剂、防盐雾飞溅的海水冷却塔和填料等。该技术始于上世纪70年代，是海水冷却技术的主要发展方向之一。

2、应用规模逐步扩大

据不完全统计，截至2006年6月底，我国已建成投产的海水淡化装置总数为41套，合计产水能力12．0394万立方米／日，但工程产水量尚不足产水能力的一半，大约5万立方米／日。已建成投产的41套海水淡化装置，主要分布在山东、辽宁、浙江、河北和天津等地(见表1)。

在国内已建成投产的海水淡化装置中，反渗透法和低温多效蒸馏法为主流，其产水量占总产水量的95％，另外，多级闪蒸蒸馏法(MSF)约占5％，而电渗析法(ED)和压汽蒸馏(VC)合计尚不足1％。

从我国实际应用情况来看，反渗透海水淡化技术主要应用于市政供水，而对于要求提供锅炉补给水和工艺纯水，且有低品位蒸汽或余热可利用的电力、石化等企业，则一般采用低温多效蒸馏技术。

在海水冷却方面，我国沿海相当一些火力发电、核电、化工和石油炼化企业都采用了海水直接冷却技术，主要是直流冷却，少数是循环冷却。在海水替代淡水方面做出了贡献，节省了大量淡水资源，而且，应用规模不断扩大。

3、关键技术和配套装置已有基础

能量回收、变频控制等技术的应用，使反渗透海水淡化工程能耗大幅降低。1997年以来，我国先后采用了透平式能量回收装置和压力交换式能量回收装置等，而我国具有自主知识产权的能量回收技术和装置已进入开发阶段。

我国还自行研究和开发了连续微滤或超滤技术用于预处理中；在杭州和贵阳建立了二条反渗透复合膜生产线，设计膜生产能力达200万平方米／年；研究开发了海水淡化复合膜组器；海水淡化用膜压力容器已基本实现国产化；已具有了较强的海水淡化工程设计成套能力。

在海水直流冷却方面，我国已完全具备自主设计、自主制造的能力；在海水循环冷却方面也基本具备自主设计和制造能力。

(二)产业化发展态势良好

1、各级政府高度关注

党中央、国务院高度关注制约我国经济社会可持续发展的水资源短缺问题，提出“开源节流并举，节约优先”的节水方针，大力提倡节约和替代淡化资源，并积极支持海水利用产业。

2000年，海水利用被列入国家计委、国家经贸委联合的《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》；2001年，海水利用作为先进环保和资源综合利用领域的高技术，被列入国家计委、科技部联合的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》；2003年，海水利用被写入《全国海洋经济发展规划纲要》中；2005年，国务院颁布了《国务院关于做好节约型社会近期重点工作的通知》(国发[2005]21号)文件，明确提出要推进沿海缺水城市海水淡化和海水直接利用。2005年8月18日，国家发展改革委、国家海洋局和财政部联合了《海水利用专项规划》。

沿海地区各级政府和有关领导也十分重视和支持海水利用发展，积极筹划制定有关海水利用的规划

和措施。浙江省2005年初正式成立了由分管副省长任组长、省级有关部门参加的省海水淡化产业发展协调小组。天津市成立了由市领导挂帅的天津市海水淡化领导小组，组织制定海水淡化发展规划及相关的法律政策，统筹、协调和指导海水淡化产业的发展。青岛市编制并了全国第一部地方性海水利用规划《青岛市海水淡化产业发展规划》。

2、沿海各地积极开展海水利用工作

青岛市作为国内最早开展海水利用的城市，近年来在国家有关部委的支持下，相继建成了一批国家海水利用示范工程。位于青岛的山东黄岛电厂3000立方米／d低温多效海水淡化装置建成投产，这是目前我国自行研发和建设的最大的热法海水淡化装置。2006年1月青岛市正式实施了《青岛市海水淡化产业发展规划》。《规划》提出了“把青岛建成全国海水淡化产业基地和国家海水淡化推广应用示范城市”的战略目标。

浙江省非常重视发展海水淡化。从省政府领导到相关部门、研究机构、企业和海岛军民都关心和积极参与海水利用工作。目前，全省已建成海水淡化设施12套，制水能力已达4万吨／日，全省直接利用海水规模约70亿吨／年。有关部门积极组织相关科研院校加强对海水淡化能量回收技术及装置、高性能中空纤维纳滤膜及其组件、亚海水淡化预处理技术与装置等一批关键技术、设备的研发。杭州水处理中心自行研发的反渗透海水淡化膜法处理工艺，已经达到5000立方米／日反渗透海水淡化工程的技术能力。

天津市因地制宜地对海水利用做了全面规划。一是对淡化水准确定位。将淡化水主要用于滨海地区电力、石油、化工企业及高纯水用户，部分纳入城市自来水管网，供城镇居民用水。二是强化浓海水综合利用。积极促进海水淡化与原盐生产相结合，将浓海水用于制盐。三是注重海水利用技术研发和具有自主知识产权的配套装备加工制造基地建设。

大连市注重用水结构的优化，将海水作为重要水源之一，注重海水利用规模的不断扩大，特别是在电力、石油石化等企业的应用。目前，大连市正进一步扩大海水利用规模，特别是在工业企业中大规模利用海水淡化替代淡水，也把海水淡化作为对城市供水的重要补充水源。

山东省发挥海水资源丰富的天然优势，把开发利用海水资源作为解决该省特别是沿海地区缺水问题行之有效的途径。一是海水利用量逐步增加。二是依靠科技进步、开展典型示范。采取引进、消化吸收与自主创新相结合的办法，加快科技攻关和成果转化。通过海水利用示范项目的实施，解决了长岛、崆峒岛军民生活用水问题，对建设海岛、保卫海岛具有十分积极作用。

上海市在海水利用技术研发和装备制造方面有着优势和历史，目前也已编制完成了国家科技部、市科委联合重大攻关项目《海水淡化新技术及重大示范工程建设》的项目建议书。河北国华沧东发电有限责任公司(原黄骅电厂)引进国外技术建立了我国目前最大的日产2万吨的低温多效海水淡化装置。辽宁则以大连、葫芦岛2个城市为重点发展海水淡化。广东、福建等地也开展了大量工作，积极发展海水利用产业。

3、依据循环经济模式，发展海水利用产业

根据《国务院关于加快发展循环经济若干意见》(国发[2005]22号)的精神，沿海各省区市按照科学发展观的要求，紧紧围绕建设资源节约型和环境友好型社会这个重点，近年来，以循环经济理念为指导，依托沿海工业园区建设，集成海水淡化、海水冷却和海水化学资源综合利用技术，提出了各具特色的海水利用产业链建设构想，努力推进产业结构调整。

天津市在滨海地区坚持全面、协调、可持续的科学发展观，遵循循环经济理论，开发浓海水制盐技术，以海水淡化为龙头，同步发展浓海水制盐及海水化学资源提取，发展海水综合利用产业，提高海水淡化产业综合效益，减少因浓海水排放对环境的污染，节省盐田面积，拓展滨海新区发展空间。

河北省唐山曹妃甸工业区，结合大规模建设钢铁、石油、化工、电力等企业，积极发展以海水淡化、卤水制盐以及提取其他有用化学成份相结合的复合型海水利用产业链条。

辽宁省以中盐营口盐业集团和锦州盐业集团有限公司为龙头，开发海水制盐新工艺，充分利用海水淡化、海水循环冷却外排的浓缩海水制盐，并实现对钾、溴、镁、锂的提取等延展性开发利用。

浙江省把海水作为海岛“第一”水源，明确提出要实施海岛淡化工程，主要解决海岛及沿海居民的生活和生产用水。目前，浙江省岱山本岛、嵊泗泗礁岛、大洋山岛、蚂蚁岛等岛屿正在建设400―4000吨／日的中小型海水淡化工程。

二、问题

经过多年的努力，特别是“十五”时期的发展，我国海水利用产业已具备发展基础，而且发展势头良好，但是发展水平与国外海水利用发达的国家相比还有较大的差距。以海水淡化为例，随着社会的需求和技术的发展，国外海水淡化工程不断向大型化、规模化方向发展，无论是多级闪蒸(MSF)，还是多效蒸馏(MED)和反渗透(RO)，其规模均已从最初的几百立方米／日发展到现在的几十万立方米／日。目前，世界上最大的多级闪蒸海水淡化厂是建于沙特阿拉伯的shuaiba海水淡化厂，日产淡水46万立方米；世界上最大的低温多效海水淡化厂是建于塔维拉酋长国的塔维拉A1低温多效海水淡化厂，日产淡水24万立方米；世界最大的反渗透海水淡化厂是建于以色列南部地中海岸工业区的阿什凯隆海水淡化厂，日产淡水33万立方米。另外，世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，发电量为656MW，日产水量为45．4万立方米，其中，MSF产水28．4万立方米／日，RO产水17万立方米／日。

在海水淡化规模不断增加的同时，海水淡化成本也逐渐降低，典型的大规模反渗透海水淡化吨水成本已降至48美分。且在成本的组成上，运行及维护、能源消费和投资成本均逐年下降，目前各占总成本的1／3。

国外应用海水淡化技术的国家在不断增加建设规模、降低生产成本的同时，还不断在集成化、深层化方向上对海水淡化技术进行开发。其中，水电联产、热膜联产等多种技术相结合的集成化可有效降低海水淡化生产成本，是未来海水淡化技术的主要发展趋势。

我国海水淡化虽然起步较早，但存在发展慢、规模小、市场竞争力不强等问题，主要表现在：一是海水淡化发展慢、规模小。我国海水淡化水日产量还很少，尚未成为沿海地区的重要水源；海水淡化装置仍属于千吨级规模。二是海水淡化成本仍相对较高。海水淡化吨水成本虽已降到目前的5―7元，但相对于大部分沿海城市偏低的自来水价格而言，仍然偏高，这是制约海水淡化发展的最直接和最主要因素之一。其主要原因是：(1)对海水利用的重要性认识不足；(2)具有自主知识产权的关键技术较少；(3)设备制造及配套能力较弱；(4)缺乏统筹规划和政策法规的引导；(5)我国水

资源开发利用市场机制不完善。

(一)规模小、成本高、发展慢

目前，我国海水淡化的规模和单机淡化能力都比较小，一般在3000立方米／日以下，最大为5000立方米／日。除技术和材料等原因外，规模小也使成本居高不下。相反，由于成本较高，供水市场很难打开，淡化规模也就不易扩大，从而阻碍了海水淡化的发展。因此，必须采取有效手段打破这个怪圈。从政策、法规标准和市场等多个角度入手，促进技术进步，提高技术创新和装备制造能力；加强管理，提高生产运营和质量管理水平。不断降低成本，逐步扩大规模，加快我国海水利用步伐。

一般认为，国内海水淡化的成本为5元／立方米左右。作者认为，吨水5元的成本，可能只是单纯的制水成本，尚不包括材料消耗和运营成本，更不包括管网建设成本等。按目前国内的技术条件、淡化规模、管理水平和水质情况，淡化成本最低应在7～8元／立方米。即使考虑各地相关情况及各类优惠因素，目前淡化成本也得5－7元／立方米。但是，即便如此，相对由自来水制成锅炉补充水8―11元／立方米的成本，海水淡化水仍有竞争优势。因此，海水淡化(包括海水直流冷却技术的应用)可由工业用水切入应用市场。

目前，我国海水淡化规模过小，尚为千吨级。作者认为，从技术水平和应用需求等方面考虑，经济合理的海水淡化装置规模等级可设有两个基本级：供海岛军民生活用的万吨级和供大陆沿海生产生活用的十万吨级，其他规模可根据基本级进行组合。

(二)产业化发展需要政策推动

我国沿海地区经济发达、淡水资源短缺，海水利用市场潜力较大。如何将这个市场潜力变成实际需求，则需要我们做许多工作，包括技术创新、装备和材料的自主研发和制造、生产运营和管理、资金投入与合理使用等。而基于我国目前海水利用在关键技术、装备和材料、生产运营和管理以及资金筹措等方面的情况，要发展海水利用产业，必须借助于政策的推动。要走“政府引导、政策支持、市场运作、经济合理”的海水利用发展模式。

三、政策思考

目前，我国海水淡化产业发展的主要任务是，充分认识海水淡化的重要意义；加快海水淡化技术、装备研发及推广应用；建立和完善海水利用政策法规体系和管理服务体系等；不断扩大海水利用规模，优化用水结构，使海水真正成为沿海地区的重要水源之一，到2010年末，我国海水淡化能力达到80－100万立方米／日，以海水利用促进沿海地区经济社会的可持续发展。

为完成以上主要任务，实现海水淡化发展目标，我们必须制定相关政策措施，促进、引导和规范海水淡化的发展。以下是我们目前的一些政策思考。

(一)政策措施

1、加大沿海地区工业用海水的力度

严格限制在沿海地区新建以淡水为水源的高用水项目，加强市场准入管理，强化源头控制。沿海地区火电、石油石化、化工、冶金等高用水企业的新建或改扩建工程新增用水应优先使用海水及海水淡化水。鼓励和提倡采用水电联产、综合利用等海水利用模式。“十一五”期末海水利用替代淡水比例达到20％左右。

2、鼓励和支持海水淡化水进入市政管网

凡有条件的地方，要允许海水淡化水进入市政供水管网；甚至可采取分质供水方式，提高海水淡化水的效益。各级政府对公益性海水淡化工程及配套的供水管网建设给予总量不低于60％的资金支持。

3、建立新型水价形成机制

认真贯彻落实国务院关于水价改革的有关精神，加大水价改革力度，建立反映资源稀缺性的新型水价形成机制，通过合理调整水价及其结构，促进海水淡化水的生产和使用。海水淡化水进入城市供水管网，其价格由各地按照《城市供水价格管理办法》的有关规定制定。

4、制定海水淡化税收优惠政策

对海水利用企事业单位在研究开发、专用设备购置和生产等方面，予以一定的税收优惠政策支持。具体政策内容如对企业从事海水淡化与利用研究开发费，在按实际发生额扣除的同时，允许再按实际发生额50％在税前加计扣除；对海水淡化与综合利用企业购置的专用设备，允许实行加速折旧；对国家鼓励的海水淡化生产企业，从生产经营之日起，免征一定期限的企业所得税等由国务院财税部门会同有关部门研究制定。

5、加大海水淡化投融资力度

各级政府要安排财政性资金加大对海水利用科技创新、工程示范和产业发展的投入支持力度。鼓励社会投资主体采用BOT等特许经营方式投资或与政府授权的企业合资建设海水淡化工程；鼓励采用海水淡化水水费等质押贷款方式，积极尝试以各种方式拓宽海水淡化工程建设的融资渠道。

6、保障海水利用项目用海用地

要按照全国海洋功能区划的要求，在认真调查的基础上，开展海水利用功能区选划，合理划定特殊和一般工业用水区，为海水淡化提供用海保障。海水淡化项目用海应缴海域使用金享受优惠政策。保障海水淡化项目的建设用地，对于公益性海水淡化项目可采取行政划拨方式予以提供。运营企业在合同期限内拥有划拨土地规定用途的使用权。

7、加大海水利用技术自主创新力度

开展海水淡化关键技术攻关，加强海水利用的基础理论和前沿技术研究。推动国际海水淡化技术的交流与合作。加快海水淡化重点实验室、工程技术研究中心等科技基础条件平台建设步伐。充分发挥企业的技术创新主体作用。加快海水淡化技术成果的转化和推广。

8、加快海水利用装备产品自主制造的步伐

国家支持开展海水淡化关键组件和成套装备产品的自主制造，并有针对性地安排一批重大技术装备自主化依托工程，提高拥有自主知识产权的装备市场占有率。财政投资支持的海水淡化重点工程，应优先采购自主制造的装备产品。

(二)管理协调

1、加强组织领导

有关部门要抓紧落实促进海水淡化产业发展的各项配套措施。加强对财政性海水淡化资金的管理和监督，确保资金到位、合理使用；组织实施海水淡化示范工程；定期有关海水淡化的相关信息；沿海地区要根据《海水利用专项规划》的总体要求，因地制宜，编制本地区的海水利用专项规划，并纳入当地国民经济与社会发展规划。

2、强化监督管理

各有关部门要加强对海水淡化建设项目的环境影响评价；建立健全海水淡化项目的技术方案论证、评审和后评估制度；完善海水淡化标准体系和质量监督体系。

3、加强宣传交流

要加大海水利用宣传力度，提高对海水利用重要性的认识；加强海水利用技术和项目管理经验的培训；广泛开展海水利用技术的交流和推广应用；积极开展相关技术、管理及信息的咨询服务工作，为发展海水利用提供基础保障。

4、发挥中介优势

海水淡化的化学方法篇2

关键词：海水淡化；真空冷冻；蒸馏；反渗透

随着世界各国经济的高速发展以及人口的迅速增长和集中，世界各国对水的需求日益增加，而地球上的淡水资源非常有限，淡水资源缺乏已成为全球性的问题。在寻求淡水资源方面各国纷纷把目光投向大海。据统计目前世界已有100多个国家水，其中严重缺水的已达20个，严重影响着人类生存和社会发展［!］。海洋中水的储量为1338×107亿m3,占全球的96.8，有着巨大的水资源，如何把它变为能被人类利用的淡水，成为急需解决的问题。

海水淡化就是要将高盐度的海水通过一系列的过程转变为低盐度的海水。目前海水淡化的主要方法有：1）真空冷冻—汽相冷凝海水淡化新技术是依据海水的三相点理论，使海水同时蒸发与结冰得一种低能耗，轻腐蚀结垢的海水淡化方法；2）蒸馏法工艺简单易于实现，但存在能耗多、成本费用高的缺

点；3）反渗透海水淡化方法是膜分离法的一种，即利用反渗透膜的分离作用使海水脱盐，过程中不存在相变，因此与蒸馏法相比能耗较低，有着很大的发展前途，成为世界高科技竞相开发的热点。

随着海水淡化技术的提高及成本的大幅度下降，世界各地正在兴建或计划兴建许多大型海水淡化工厂，一个海水淡化的新时代已经来临。

1真空冷冻及其特点

1.1真空冷冻原理

海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点，平衡被破坏，三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理，以水自身为制冷剂，使海水同时蒸发与结冰，冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜法相比，能耗低，腐蚀、结垢轻，预处理简单，设备投资小，并可处理高含盐量的海水，是一种较理想的海水淡化法［!］。国外早在20世纪60年代就已开始研究，但目前为止尚没有商业化，主要原因在于过程中产生的三相点蒸汽难以去除和冰晶的输送、洗涤较难。华东理工大学研究开发的真空冻—汽相冷凝海水淡化技术采用低温金属表面，使三相点蒸汽直接冷凝成冰的方法，成功的解决了蒸汽的去除问题，并在实验室完成了小型试验装置。真空冷冻—汽相冷凝海水淡化技术工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤，淡

化水产品可达到国家饮用水标准。

1.2工艺研究

1.2.1脱气

由于海水中溶有的不凝性气体在低压条件下将几乎全部释放,且又不会在冷凝器内冷凝。这将升高系统的压力，使蒸发结晶器内压力高于二相点压力，破坏操作的进行。显然减压脱气法适合本系统。

1.2.2预冷

海水脱气后可与蒸发结晶器内排出的浓盐水和淡化水产生热交换，预冷至海水的冰点附近。

1.2.3温度和压力

它们是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。

1.2.4冰—盐水是一固液系统

普通的分离方法均可使冰—盐水得到分离，但分离方法不同，得到的冰晶含盐量也不同。实验结果表明减压过滤方法得到的冰晶含盐量比常压过滤方法得到的冰晶含盐量低得多。

1.2.5蒸汽冷凝

在蒸发结晶器内，除海水析出冰晶以外，还将产生大量的蒸汽，这些蒸汽必须及时移走，才能使海水不断蒸发与结冰。

2蒸馏法海水淡化及其特点

2.1蒸馏法原理

把海水加热使之沸腾蒸发，再把蒸汽冷凝成淡水的过程即为蒸馏法。蒸馏法是最早采用的淡化法，其优点是结构简单、操作容易，所得淡水水质好等。蒸馏法有很多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等。

2.2蒸馏法特点

多效蒸发是一种较早应用的海水淡化法，由于结垢和腐蚀等问题，后被多级闪蒸法所取代。

2.2.1多级闪蒸

多级闪蒸是一种在20世纪50年展起来的海水淡化法，其原理是海水经过预热后，进入闪蒸室，该闪蒸室的压力低于将要进入的盐水所对应的饱和蒸汽压力，盐水进入后即因过热而进行闪蒸。闪蒸出的蒸汽冷凝后即为淡水。由于它的安全可靠，因此发展迅速，中东许多产油国所建的海水淡化工厂，大多采用多级闪蒸法，并且与发电厂结合。如阿联酋建造了世界上最大的多级闪蒸海水淡化厂，就是与发电厂联合生［2］。

2.2.2压汽蒸馏

利用机械压缩机把蒸汽压缩、升压和升温（温度升高10℃左右），并作为加热和使海水蒸发的热源，因此压汽蒸馏在运行后不需外部提供加热蒸汽，靠机械能转化为热能，过程效率高、比能耗低，而且过程不需冷却水，结构紧凑，但压汽机造价较高，容易腐蚀、结垢难于进一步大型化。

2.2.3膜蒸馏

热海水接触憎水微孔膜，由于膜另一侧温度较低，相应的饱和蒸汽压亦低，膜面上的海水蒸发并透过膜的微孔到低压侧并在冷凝面凝结为纯度较高的淡水。膜只起到汽水分离器和增加蒸发面积的作用。

3电渗析

电渗析是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜，从而达到溶质和溶剂分离的过程。电渗析主要有频繁倒机电渗析（EDR）、填充离子交换树脂电渗析，电渗析过程对不带电荷的物质如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力。因此电渗析用于淡化制备饮用水不是最理想的方法。

4海水反渗透淡化

反渗透海水淡化是一种以压力为驱动力的膜分离过程，是当今海水淡化领域研究、开发的热点［3］。

4.1国际反渗透淡化技术发展现状

目前反渗透膜的脱盐率高于99.3，透水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力不断提高。反渗透海水淡化的技术进步表现在如下方面：

4.1.1反渗透膜的性能明显提高

目前的反渗透复合膜系采用芳香族聚胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，盐的透过率大约是1978年的四分之一。

4.1.2功交换器的研制成功

一种新型能量回收装置已经成功地用于海水反渗透淡化系统上，这种交换器是1998年反渗透海水淡化技术的一个新里程碑。

4.1.3段间能量回收透平的成功应用

段间能量回收透平适合于盐含量较低的海水淡化系统，它可以增加系统的产水量或降低系统的能量消耗。

4.1.4微滤技术用于海水预处理［4］

采用微滤（或超滤）作为海水反渗透的预处理，不需加入絮凝剂、杀菌剂和余氯脱除剂等化学药品同时也省去了保安过滤器，此技术由于改进了进水水质，不仅延长了反渗透膜的使用寿命，而且有助于

提高系统的回收率、降低运行费用。

4.1.5纳滤技术在预处理中的应用［5］

沙特阿拉伯的SWCC,成功地开发出纳滤（NF）作为海水的预处理技术，用于脱除硬度和总溶解固体，从而提高海水反渗透的操作压力和系统的回收率，保证膜组件的运行安全。

4.1.6淡化成本的明显下降

由于膜的性能不断提高，高压泵和能量回收装置的性能持续进步，各种预处理新工艺的不断提出，促使设备的运行管理更为简单；更由于国际市场一体化的倾向，加大了海水淡化工程公司之间的竞争，使得设备的投资费用不断降低，从而使反渗透海水淡化的造水成本不断下降。

4.2国内反渗透海水淡化工程

据初步估计，国内运转产水量大于100m3／d的反渗透淡化装置总数量不少于500台。用于海水淡化的有浙江省山镇的500m3／d的反渗透淡化工程、浙江省泗县马迹山的350m3／d的反渗透淡化工程、以及辽宁省长海县的1000m3／d的反渗透淡化工程

等。

目前，国内海水所用反渗透复合膜均从国外进口，国产反渗透膜与国外产品还存在一定的差距。反渗透膜是海水淡化的核心，其国产化与产业化若不能解决，势必影响我国此领域将来的发展。淡化技术的关键在于反渗透膜具有较大的透水性和脱盐率，目前在海水淡化中使用的反渗透膜主要有醋酸纤维素系列膜（CA）和聚酰胺系列膜（PS）。它们均由有机高分子构成，虽然具有制作工艺简单、成本低等优点，但应用于海水淡化领域也存在着一些不足，如化学稳定性差、机械强度低等。这些缺陷限制了反渗透法处理海水技术的实用化和产业化。无机材料本身性能的优势，使得无机膜替代有机膜应用在这方面成为可能。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法，专家普遍认为反渗透海水淡化具有投资费省、能耗低等优点。

5结语

地球上的淡水资源危机今后将愈加严重，而海水淡化是解决水问题的唯一途径。海水淡化的成本是人们最关心的问题，鉴于自来水价格很低，因此淡化成本就不能太高。淡化水的成本是个很复杂的问题，它不仅与淡化方法有关，而且与工艺设计、选材、给水和淡化的水质、比能耗、地理、当地能源价格、投资来源、管理体制有密切关系。比较各种淡化方法，

反渗透淡化法的投资费和运行费都是低的。预计反渗透技术将是21世纪海水淡化的主要方法

参考文献：

1JBarduhn［J］ChemicalEngineeingProgress1975,71(111)80-87

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德能公司，分离膜技术应用论文集［C］1998

海水淡化的化学方法篇3

据了解，烟台属于严重缺水性城市，其水资源主要来源于大气降水，境内并没有客水。虽然烟台市年平均降水量约为650毫米，水资源总量约为30亿平方米，但人均水资源占有量仅为436平方米，尚不足全国人均占有量的1/5，更大大低于国际标准。虽然面朝大海，水资源总量丰富，但是烟台仍然是一个半干旱城市，严重缺乏淡水资源，因此，充分利用海水资源，向大海要淡水已经成为大势所趋，已经成为解决烟台水资源问题的战略性举措。但是海水淡化成本尚高，每吨淡化水的成本为五元左右，比工业用水成本高出一元左右，以至于无法将淡化水大规模推进市场。本文旨在法律技术层面研究海水淡化的市场化问题，将海水淡化产业推向市场，以切实解决烟台地区的淡水资源问题。

一、关于海水淡化的政策性文件

早在2005年，国家就曾联合国家发改委、财政部、国家海洋局等了关于利用水资源发展水资源的政策性文件《海水利用专项规划》该规划意在加强海水淡化利用，以企业为主体生产淡化水用于居民引水、生活用水、企业生产用水；高效可持续的提高海水资源的可利用率。

2011年的《国家“十二五”海洋科学和技术发展规划纲要》针对我国五年内的海洋科技发展进行了总体规划。“十二五”期间的重点工作是突破关键技术，培育和支持海洋战略性新兴产业的发展。全面开发利用海水成为相关的关键技术之一。开展实施海水淡化产业化项目，支持和鼓励沿海城市及海岛组织开展大规模的海水淡化产业化示范项目。

2012年，国务院办公厅印发《国务院办公厅关于加快发展海水淡化产业的意见》其中提出：要求到2015年，提高海水淡化所用材料、设备制造的自主创新率；海水淡化能力需达到的日产量以及海岛新增供水量的贡献率需提高；需建立起较为完善的海水淡化产业链模式，关键技术设备的研发制造能力努力达到国际先进水平。

二、影响海水淡化产业化发展的主要因素

烟台作为我国开展海水淡化项目较早的城市，淡化水的市场较大，但是烟台淡化水仍然存在规模小，竞争弱，发展慢等问题。影响烟台市海水淡化市场的主要原因有：

（一）自主创新能力薄弱。具有我国自主知识产权的技术较少，海水淡化的主要技术装备以及多种关键部件主要依靠进口，从而导致海水淡化的成本偏高。

（二）产业发展水平较低。海水淡化产业发展水平较低。我国海水淡化整体实力相对于国外有关方面处于劣势，国外十分关注我国海水淡化市场并积极采取措施抢占我国市场。烟台从事海水淡化的设备制造较少，企业规模较小，尚未形成海水淡化产业链。

（三）海水淡化相关政策不足。我国海水淡化产业发展的配套政策不完善，政策实施力度不够，可操作性差，我国《水法》中虽然有关于对海水淡化的表述，但是有关水相关法、海洋相关法中并未明确指出海水淡化应该由哪些部门主管。烟台缺乏良好的政策环境来支持海水淡化的发展，缺乏政府引导和政策支持，未能把海水淡化产业放到应有的战略高度，对海水淡化没有明确的定位。

三、关于海水淡化产业化发展的对策

（一）加大政府对海水淡化的政策支持。（1）将海水淡化产业列入烟台市重要发展战略之一，并制定相应的产业政策，根据国务院制定的《海水利用专项规划》来制定符合烟台区域特征的地方性规章，应建立烟台市海水淡化相关小组，组织有关部门建立起有效的行政管理体系，以建立实质有效的产业鼓励政策，推动海水淡化产业的发展。（2）对使用海水的企业在研究开发、购置机器设备等方面授予税收优惠政策。明确海水淡化设施及建设可享受优惠政策及资金支持。把海水淡化项目作为公共设施建设项目，对于生产淡水的企业给以补贴支持。（3）烟台应通过投资和贷款等方面的优惠政策来鼓励更多企业进入海水淡化范畴，扩展海水淡化产业的投资融资渠道，鼓励更多拥有自主知识产权的企业进入海水淡化行业。（4）烟台市政府应该加大水价的改革力度，调整水价及其结构，合理确定淡化水的价格，以促进淡化水的推广和使用。并经由媒体公益广告的形式对海水淡化进行主题宣传，使市民对淡化水有一定的认识，有助于淡化海水进一步走向市场。

（二）对于企业方面，应加快建立行业规范标准，加强技术改革创新，研究具有我国自主知识产权的关键设备，以尽快提高海水淡化的核心竞争力。应建立切合社会主义市场经济条件下的企业模式，充分发挥市场在资源配置中的根本调节作用。

四、结语

大力发展海水淡化产业是扩大蓝色海洋经济区水资源供应量的有效方式，是解决烟台地区水资源短缺的重要手段。但同时应当意识到，烟台地区要大规模发展海水淡化产业仍面临许多挑战，由海水淡化所带来的一系列问题亦不容忽视。应通过加强政府管理、促进技术革新等方式降低海水淡化的成本和能耗，推进海水淡化市场化，并努力减少海水淡化对渤海海洋环境的影响。如此才能扬长避短，发挥海水资源丰富的优势，解决烟台的水资源短缺问题，为建设蓝色海洋经济区助一臂之力。

参考文献

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[2] 付健，王亦宁，钟玉秀.关于我国海水淡化利用管理体制的思考[J].水利发展研究，2012（01）.

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[4] 侯勇，王桂华.海水淡化技术现状与发展[J].吉林电力，2011（01）.

海水淡化的化学方法篇4

一、海水利用已成为国家优先发展产业

从去年9月开始，国家发改委会同国家海洋局着手编制《全国海水利用中长期专项规划》，经与专家多次会商，将进入征求意见阶段，有望年内出台。专家指出，海水淡化及综合利用是新兴朝阳产业，在我国具有广阔的发展前景，国家给予高度重视，将出台一系列政策措施和刚性规定，来推动海水淡化及综合利用向产业化方向发展。今年，国家发改委已将海水利用技术列入《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》，组织国债资金支持海水淡化及综合利用的科技攻关项目和环境资源示范项目。据了解，目前已有天津市开发区2万吨/日级海水淡化项目、青岛市黄岛电厂2×1万吨/日级（其中1万吨/日采取蒸馏法、1万吨/日采取反渗透法）项目、山东威海电厂2万吨/日级海水淡化项目等获得国家发改委批准建设，10至20万吨/日级项目已在选项之中。国家海洋局近期开展了“908”工程专项招标，计划从2004年至2009年投入19.8亿元开展专项调查，其中包括海岛及沿海地区淡水资源、大型用水企业等专项调查。专家指出，今后国家将重点支持海水利用大型化、产业化和综合性的示范项目，支持天津市建设海水利用和节水型城市示范园区。建议浙江省将海水淡化作为海岛的第一水源，建设部级的示范园区。

二、天津、青岛两市走在全国前列

天津、青岛两市均位于北方沿海严重缺水地区，海水利用和节水工作受到两市政府的高度重视。天津市已成立以戴相龙市长为组长的领导小组，办公室设在市发改委。目前该委组织有关部门加紧编制“天津市节水型城市实施计划”和“天津市海水淡化发展规划”。在计划安排的24个重点项目中，有一半是海水利用项目。计划到2007年使海水淡化达到20万吨/日，2010年达到50万吨/日。北京方面还在天津考察调研海水淡化进京项目。天津市大力开发中水回用，节水工作也走在全国前例。今年上半年，万元产值取新水25立方米，同比下降25%，只相当于全国平均水平的1/3；水重复利用率达到86%，比全国平均水平高出34个百分点。截止去年底，山东省已建成9500吨/日的海水淡化装置，占全国总量的57%，居全国首位。今年青岛市制订实施了“海水淡化产业化可行性方案”，除新建黄岛电厂3000吨/日低温多效蒸馏法海水淡化装置外，1万吨/日级的反渗透海水淡化装置可望年底开工建设。青岛市已在10多个行业推广使用海水达10亿立方米/年，替代淡水6000多万立方米/年。国家示范工程、20万立方米的海水冲厕小区已于今年下半年在青岛开工建设。

三、政府推动下的市场化、产业化运行机制正在形成

从1997年在我省嵊山岛建成全国首座500吨/日反渗透海水淡化项目，2000年分别在山东长岛县和我省嵊泗县建成1000吨/日项目，到去年底投产的山东荣城市万吨/日首期5000吨/日项目，均为国家或地方政府投资为主的科技示范项目。从天津、青岛两市考察情况来看，一个在政府推动下的市场化、产业化运行模式正在形成，具有竞争实力和广阔发展前景。其主要特点：

一是水价调整为海水利用市场化、产业化运作提供了空间。据天津市发改委介绍，近几年天津市的自来水价以每年0.50元的增幅调整，目前综合自来水价已达3.6元/吨。计划2005年调整到5元/吨左右，2009年调整到6.7元/吨左右。这不仅有利节约用水，也为海水淡化产业发展提供了市场空间。

二是在目前海水淡化综合成本仍高于自来水出厂价的情况下，海水利用项目主要与火力发电、热电用水以及污水处理生产中水相结合。发电和热电企业都是用水大户，锅炉用水使用高纯度水，价格较高，而且做过功的“乏汽”可用于蒸馏法海水淡化。天津市开发区利用污水处理生产再生水，分别供工业用水、市政杂用和园林绿化。

三是科研单位与投资公司、生产企业合作，通过组建股份制公司来开拓海水利用市场。天津海水淡化与综合利用研究所与杭州水处理技术研究开发中心均为国家海洋局所属的水处理技术科研开发机构，是我国目前最主要的两大海水利用科研开发单位。天津淡化所与泰达控投有限公司、泰达风险投资公司、天津国水设备工程公司联合组建天津泰达新水源科技开发有限公司，承担城市污水处理、再生水生产和海水淡化工程。青岛市华欧集团与天津淡化所共同组建华欧海水淡化有限责任公司，天津淡化所在两家公司中均采取技术入股形式，负责提供生产工艺设计和技术工作。今年获国家发改委批准的天津市开发区2万吨/日海水淡化项目和青岛市黄岛电厂2×1万吨级海水淡化项目分别由以上两公司承建。今年天津市还建立了中外合资膜生产基地，北大青鸟、清华大学与天津企业合作,准备上核能海水淡化项目，初步形成了海水利用市场化、产业化运作机制。

四、我国海水淡化技术日趋成熟

海水淡化有多种技术方法，目前世界上主要采取蒸馏法和反渗透两种方法。课题组实地考察了天津市大港电厂2×3000吨/日多极闪蒸和青岛市黄岛电厂3000吨/日低温多效两种蒸馏法装置，并与我国主要采用的反渗透膜法装置的技术经济指标进行了对比分析。大港电厂海水淡化装置是我国唯一使用的多极闪蒸装置，1986年以500万美元/套从美国进口，至今运行良好，但投资成本和维修成本高，存在严重的腐蚀问题，该厂正在用国产设备进行更换。黄岛电厂最近建成的3000吨/日海水淡化装置是我国第一套国产低温多效蒸馏法装置，设备投资为1800万元，目前正在试运行，产水量基本达到设计要求。技术专家将以上两种蒸馏法装置与我省嵊泗县反渗透法装置按统一经济指标进行成本分析，得出以下结论：多极闪蒸装置的运行成本4.95元/吨，综合成本如按商品价折算为7.71元/吨（由于电厂为自发电，实际运行成本可能还会低一些），成本明显偏高，不适合大范围推广使用。低温多效装置运行成本3.15元/吨，综合成本4.99元/吨。用二级反渗透法生产3000吨/日电厂锅炉补给水，设备投资1570万元，生产成本3.21元/吨，综合成本4.93元/吨。也就是说，在生产电厂锅炉补给水时，以上两种方法的投资成本、生产及综合成本基本相当，都具有投资较省、成本较低的优势。用一级反渗透法生产3000吨/日市政供水（优于自来水标准）或电厂大量使用的其它用水时，设备投资1200万元，生产成本2.38元/吨，综合成本3.72元/吨，反渗透法装置明显优于蒸馏法装置。与国外同类装置相比较，国产装置技术经济指标已达到国际水平，但投资成本和适用性要优于国外装置。有关专家认为，在我省发展海水淡化产业，不论是用于市政供水还是作为电厂用水，采用反渗透海水淡化法均比其它方法具有优势。

五、几点思考

课题组通过调研认为，以上两市的成功做法和经验值得我省沿海地区学习借鉴。现结合我省实际，提出如下建议：

一是转变思路，将海水淡化作为我省解决沿海地区水资源短缺的重要途径。两市政府在“引滦入津”、“引黄济青”工程引水，并将在“南水北调”中受益的情况下，大力推进海水淡化及综合利用工作，不仅能大幅度提升水资源供给，发展节水型经济，而且将形成一个新兴产业和新的经济增长点。为此，我省解决水资源短缺问题，应改变完全依靠调水工程、水库工程等单一模式，通过制定政策措施来发展海水淡化及综合利用产业，并将其列入“十一五”发展规划，科学合理地解决海岛、沿海严重缺水地区和浙北平原水质性缺水地区的水资源问题。

二是通过政策引导和项目示范，大力发展海水淡化等增水节水产业。我省海岛和沿海地区不仅严重缺水，而且又是未来经济发展特别是重化工业快速发展地区，水资源短缺是一个重要瓶颈。为此，应尽快制定一些钢性规定，如在沿海、海岛新建电厂必须通过海水淡化解决生产用水，有条件的电厂可上大型海水淡化装置，实行“电水联供”，从用水大户变成供水大户。沿海大型用水企业必须用海水作冷却用水、用膜技术装置进行中水回用等。通过争取国家国债重点建设项目和建立海水综合利用资金，重点支持嵊泗县乃至整个舟山市建设部级海水综合利用示范区，大力支持2万吨/日级以上的大型海水淡化示范工程和污水处理企业的再生水利用工程。

海水淡化的化学方法篇5

【关键词】浓海水；资源化利用；零排放

1 我国海水淡化浓海水资源现状

近年来，海水淡化技术迅速发展，可有效解决水资源危机。目前我国已引进多种海水淡化技术，主要包括以多级闪蒸（MSF）和低温多效（MED）为主的热法淡化工艺和以反渗透（RO）为主的膜法淡化工艺[1]，其中反渗透技术和低温多效技术占全国海水淡化工程技术的99%以上（图1）。

海水淡化技术普遍存在淡水回收率较低的问题，热法海水淡化和膜法海水淡化的回收率分别为15%～50%和30%～40%，其余大部分浓海水被直接排回大海[2]。浓海水中含有大量钠、钾、溴、镁和锂等宝贵的化学资源，从浓海水中提取化学资源，既可避免对环境的污染，又能创造一定的经济效益。

2 浓海水中提取常量元素

浓海水提钾技术主要包括化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法、离子交换法等。袁俊生等[3]研制出“改性沸石钾离子筛”核心技术并投入产业化，改性沸石对海水钾的富集率达200倍，钾肥质量达进口优质钾肥标准。张家凯等[4]开展了以天然沸石为富集剂的离子交换法海水提钾技术研究，在提取氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾等高附加值产品时取得一定进展。

水蒸汽蒸馏法和空气吹出法是目前海水提溴的主要方法，已经实现工业化生产，但仍存在生产成本过高和运行难以控制等缺点，因此研究学者将目光投入开发高效节能的提溴方法。近年来国内外相继提出“聚乙烯管式膜法”、“沸石吸附法”、“表面活性剂泡沫解吸法”、“离子交换吸附法”、“液膜法”、“气态膜法”等新型提溴方法[5-6]。吴丹等[7]设计了鼓气膜吸收法海水提溴过程，溴的提取率达90%以上。汪华明等[8]采用乳状液膜法开展了浓海水提溴实验研究，溴的提取率可达99.4%，显示出较好的发展前景。

浓海水中镁含量丰富，主要以氯化镁和硫酸镁为主。传统工艺获得镁盐以氯化镁为主，兼产一部分硫酸镁，这类产品附加值低，经济效益差。氢氧化镁化工方面作用突出，又是生产氧化镁、金属镁以及其他镁盐等精细化工品的基本原料，开发利用前景广阔。马敬环等[9]利用RO副产浓海水去除Ca2+后，采用氢氧化钠沉淀法和陶瓷膜洗涤分离相结合的方式制备高纯纳米级氢氧化镁，得到产品质量指标远优于氢氧化镁的化工行业标准。针对浓海水提镁过程中Ca2+的干扰，衣丽霞等[10]采用碳酸钠法对浓海水制备高纯氢氧化镁的钙杂质进行预处理，可达到80%以上的去除率。

3 浓海水中提取微量元素

锂及其化合物是重要的能源和核工业原材料，可用于生产锂离子电池和用于核聚变发电。目前，世界上商品锂主要产地是南美洲的巴西和智利，一些贫锂国家，例如日本和韩国，相继开展了从海水中提取锂的研究工作。目前，从浓海水中提取锂主要分为溶剂萃取法和吸附法，包括应用无定型氢氧化物吸附剂、层状吸附剂、复合锑酸型吸附剂、离子筛型氧化物吸附剂等[11]。我国对从浓海水中提取锂元素的研究主要集中在锂离子筛前驱体的制备及其性能研究，例如，Li4Mn5O12等[12]。

随着我国核能产业的发展，对铀资源的需求量不断增大。陆矿铀资源储量已不能满足产业迅速发展的需求，因此，海水提铀极具发展潜力。英国是最早开展海水提铀的国家，美国、日本等国家在此方面的研究水平最高。我国也在20世纪70年代开展海水提铀相关研究工作，相继研发出数种吸附剂。王君等在模拟海水的实验条件下，研发的吸附剂对铀酰离子的吸附容量高达3mg/g，其研究成果使从海水中提取铀向经济化时代迈出重要一步，并引发国际关注。

铷、铯在现代高科技产业中却扮演着重要的角色。铷和铯的原子很容易失去价电子，即使是可见光的微弱能量都可将其原子电离，因此它们是制造真空管和光电管的重要要材料，铯可以作为燃料，用于热离子发电和磁流体发电。目前，铷、铯的获得主要提取自陆矿的锂云母和铯榴石，对于铷、铯含量低的液体矿，如海水和盐湖卤水也是目前国际上研究的热点，一般采取吸附法和萃取法。

4 浓海水资源综合利用工艺耦合

基于以上浓海水化学资源单项提取技术，国内外学者不断优化浓海水利用中各元素的提取顺序及品种，研究各元素提取工艺接口条件，优化并集成浓海水提镁、溴、钾等技术，开展浓海水综合利用新工艺。张家凯等[4]在传统的海水综合利用基础上，提出浓海水综合利用新工艺流程，并建立了30m3/d浓海水综合利用全流程新工艺实验装置。装置不仅有手动操作系统，还设置了计算机监控系统（DCS），实现计算机对整个工艺过程中每个温度、压力、流量、密度等控制和测量点进行随时监控和数据的记录。浓海水的资源化利用，不仅可以获得良好的经济收益，更能保护海洋环境，其前景十分广阔。

【参考文献】

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海水淡化的化学方法篇6

关键词：沿海地区 海水淡化 海水直接利

前言

沿海地区是我国人口最多、经济最发达的地区，是我国对外开放的前沿和窗口。由于经济的持续发展和人民生活水平的提高，对水的需求量越来越大，对水质的要求越来越高，而水资源的严重污染，使本来紧张的水资源的供需矛盾更加尖锐化。滨海地区14个开放城市，有9个淡水供应不足，年缺水量60多亿立方米，特别是长江以北地区为资源性缺水，水资源严重短缺，其中青岛、烟台、天津、大连等沿海城市的水资源短缺问题严重制约了地区经济和社会的发展。一些岛屿，如舟山和长岛等的进一步开发，也受到水资源短缺的限制……

面对水资源的日趋紧缺，向占水总储量96.5%的海水要水，是势在必行的。海水利用技术包括海水中提取淡水和利用海水代替淡水等技术，即通常所讲的海水淡化和海水直接利用等，是解决沿海地区淡水资源短缺的重要措施。

1.海水淡化与饮用水供应

1.1 国内外概况

从海水中提取淡水的技术和过程称为海水淡化。海水淡化在国际上是40年代研究开发的，开始以蒸馏法为主，60年代又研究开发了反渗透技术，逐步形成了以蒸馏法和反渗透法（SWRO）为主的海水淡化产业。蒸馏法以多级闪蒸（MSF）为主，另外有低温多效蒸馏（LT-MED）和低温压汽蒸馏（VC）等。

海水淡化已成为中东和北非地区、加勒比海和地中海中诸多岛屿等经济发展的生命线。目前世界海水淡化产量为16.4×106m3/d（2000年），虽然MSF占海水淡化量的70%以上，但呈下降趋势，SWRO占14%，呈迅速上升趋势。基于反渗透膜的进步和能量回收技术的高效，SWRO能耗已降到3kWh/m3，所以具有极强的竞争力。近几年国际海水淡化招标中，RO法以投资省、成本低、占地少、投产快等优势而屡屡夺标。

我国于1958年开展电渗析（ED）海水淡化的研究，1967-1969年组织了全国海水淡化会战，奠定了膜法和蒸馏法海水淡化的基础。经科技攻关，使海水淡化技术（反渗透和低温多效）取得长足的进步。1987年大港电厂从美国引进二套3000m3／d MSF海水淡化装置，与离子交换法结合，解决锅炉补给水的供应。近年来，相继建成数座500-2500 m3/d 反渗透海水淡化厂，对我国沿海地区，特别是发电厂、缺水城镇和岛屿的经济发展，已开始发挥其独特的作用。

1.2海水淡化技术简介

RO主要以高脱盐率的中空纤维膜组件和卷式膜组件为关键部件在压力下进行淡化。RO海水淡化厂最大规模达20万m3/d，由海水提取系统、预处理系统、反渗透系统、后处理系统、能量回收系统、供电系统和控制监测系统等构成，这可解决城市用水问题。反渗透中型淡化厂200-2000m3/d很适于岛屿用水的供应。日产1-20m3的小型RO器适于舰船、渔船、海上钻井平台和岛屿上的个体用户的需求。由于膜脱盐率高，通量大，以及先进的能量回收装置，单级即可高效地将海水淡化为饮用水。

多级闪蒸厂最大规模达30多万m3/d，由预处理、盐水加热、热回收和排热四单元组成。适用于大型海水淡化，解决城市用水问题。但设备动力耗电高，易腐蚀和结垢。难以适应我国国情。

现代的低温多效蒸发通常在低温段操作（700C以下），腐蚀和结垢较轻，设备寿命长，可利用廉价的铝合金传热管，可利用废热造水以降低成本，是蒸馏法中最具竞争力的。

1.3 海水淡化的经济性

经济性通常据投资费用和操作费用转化为单位脱盐水的成本来衡量。目前，最经济的SWRO的成本约为0.5$/m3淡水，若海水淡化与发电、供热和供汽以及海水综合利用相结合，再加上淡化技术本身的发展，其成本会进一步降低。下面是国内的长岛1000m3/d SWRO示范工程的例子：

长岛1000m3/d SWRO示范工程的总投资732.6（万元），包括取水设备，预处理设备， 高压泵，反渗透装置，产品水后处理设备，中央监控设备，仪表、阀门和药剂，土建厂房、 设备运输、设计、安装和调试等。制水成本5.13（元/m3淡水），包括膜更换费，维修费，试剂费用，电费(用电5.0kWh/m3)，折旧费 和劳力等。

1.4住区海水淡化的考虑

1.4.1 以城镇为基础的供水 作为城镇供水或部分城镇供水， 大、中型的海水淡化厂(每天数万至数十万吨)的淡化水经一定的后处理之后，并入原有的城镇供水系统中。如中东、北非、冲绳和美国南部等。

1.4.2 以住区为基础的供水 对无饮用水源的海岛或靠海的住区，可据实际需求情况，建造中小型海水淡化厂（每天数百至上万吨），也是可考虑的。如国内的长岛、嵊泗和长海等。

1.4.3 以个别住地为基础的供水 对远离城镇供水的个别海边住地，可直接选用小型海水淡化器（每天数吨至上百吨）来解决。

2.海水直接利用与沿海城市节水

2.1 国内外概况

用海水代替淡水的技术和过程就是常讲的海水直接利用。用海水代替淡水作为工业用水、烟气脱硫、大生活用水和其它杂用水等。美、欧、日等国家和地区年用海水作为冷却用水都近3千亿立方米。而我国还不足200亿立方米，与发达国家相差甚远。

海水作工业冷却水，目前国内外都仍以直流冷却为主，且主要用于滨海火电、核电、化工和冶金等企业。海水直流冷却技术具有深海取水温度低、冷却效果好和系统运行管理简单等优点；但也存在取水量大、工程一次性投资大、排污量大和海体污染明显等问题。海水循环冷却技术在国外已有应用实例，最大的海水循环量达22 000立方米/小时，在我国尚处于研究阶段，千吨级示范工程正在进行中。

城市生活用水占城市供水的20%左右，而城市冲厕用水占城市生活用水的35%左右。香港总人口690多万，香港海水冲厕起源于50年代末，历经40年的发展，海水冲厕已形成体系，占总人口的78.5%。每天冲厕用水约为52万立方米。天津、青岛和大连等也有少部分靠海的小区采用海水冲厕。

2.2海水直接利用技术简介

海水冷却分海水直流冷却和海水循环冷却。直流冷却是指原海水经换热设备进行一次性冷却后，即排放的过程；循环冷却是指原海水经换热设备完成一次冷却、再经冷却塔冷却后，循环使用的过程。

推广海水冷却，应解决海水取水、杀生、净化、防腐、防垢和防附着等问题。海水直流冷却技术有近80年的发展历史，有关防腐蚀、防海洋污损生物附着技术已基本成熟。如大亚湾核电站和天津大港电厂年用直流冷却海水分别为35亿和17亿吨。关于海水循环冷却系统和相关的防腐、阻垢和防污损生物附着和防盐雾飞溅等技术基本成熟，海水冷却塔技术，国外有专门公司开发，技术也是成熟的。

利用海水作为大生活用水是一项综合技术，它涉及海水取水、前处理、双管路供水、地下和屋顶贮水、卫生洁具、及系统的杀生、防腐、防渗和防生物附着技术；大生活用海水与城市污水系统混合后含盐污水的生化处理技术；合理利用海洋稀释自净能力将大生活用海水进行海洋处置的技术等。防腐技术和防生物附着技术已基本成熟，大生活用海水技术的重点是高含盐量污水的生化处理技术和海洋处置技术。

2.3 海水直接利用的经济性和社会效益

推广海水直接利用作工业冷却水，社会和经济效益显著。以威海华能电厂海水冷却系统为例，系统总投资7000万元，为发电容量85×104kw的机组提供18×105m3/d的直流冷却用海水，这包括海水取水设施，预处理设施，杀菌、灭藻和防生物附着，防腐和牺牲阳极保护等。每kw的电， 冷却用海水投资不足百元.

推广应用海水作为大生活用水，对改善沿海缺水城市的居民的生活质量有重大的现实意义，也是缓解沿海城市淡水紧缺局面的有效措施之一，具有显著的社会效益和经济效益。

2.4住区海水直接利用的考虑

2.4.1 作为住区空调的冷却用水 对水资源短缺的旁海住区，其大型中央空调可考虑选用海水作为空调冷却用水，以节约淡水。

2.4.2作为住区的冲厠用水 对新建的旁海住区，有合适条件的可考虑双管路供水系统，如香港那样，用海水冲厠，来节约淡水。

2.4.3作为住区的部分生态用水 对新建的旁海住区景观建设中，在合适的有条件的地点可考虑用海水作为景观用水;可用海水的杂用水也尽量用海水。

结语

我国水资源匮乏，又是一海洋大国，沿海城市一半以上缺水，所以海水淡化和海水直接利用应作为解决沿海城镇和岛屿水资源不足的重要的途径和方法之一。海水淡化和海水直接利用在国内已有示范和部分工程实践，随着经济的持续发展和人民生活水平的提高，对海水淡化和海水直接利用的认识会进一步提高，对海水淡化和海水直接利用的需求会越来越大，海水淡化和海水直接利用将会为沿海地区经济发展和居民生活质量的改善更好地服务。

参考文献

1. 高从堦 刘应子 张耀江， 中国工程院重点咨询项目《中国可持续发展水资源战略研究》， 课题四 ， 专题四

2 高从堦 谭永文 张耀江，科技部咨询项目《加快我国海水利用技术 产业发展及政策研究》，《加快我国海水淡化技术产业发展研究》分课题

3. 关于“海水直接利用”的调研报告，全国政协人口资源环境委员会专题调研组（1998年7月）

4.高仁先，沿海工业城市扩大利用海水的调查研究，中国高科技产业化研究会海洋分会第三届学术年会，海水利用技术与海洋防腐技术产业发展研讨会文集（1996年9月，天津）

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8.高从堦，膜技术与相关海洋产业，海洋通报，16，（4），1997

9.王世昌，我国海水淡化发展策略探讨，同7

海水淡化的化学方法篇7

随着社会经济的发展和人口数量的增长，人们对于能源的需求越来越大。现在常用的能源主要来自化石燃料，但这种资源在地球上的存量是有限的，而且容易引起环境污染，因此可再生能源成为人们关注的焦点[1]。人类对淡水资源的需求与日俱增，据有关国际组织预测，到2050年，预测生活在缺水国家中的人口将增加到10.6亿和24.3亿之间，约占全球预测人口的13％~20％[2]。海水中有大量的水资源，所以将海水淡化将是解决淡水危机的有效途径。已在很大程度上缓解了部分地区的缺水状况，未来也将是调水困难的沿海城市应急补充水源的重要手段，很多国家都在积极投资建造海水淡化厂。常规海水淡化的方法主要有多级蒸发、多级闪蒸、蒸汽压缩、反渗透膜法、电渗析法、离子交换法、冷冻法等。这些方法都要消耗大量的常规能源，又加剧了能源紧缺，造成新的污染。所以将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合与一起的太阳能海水淡化是一种可持续发展的海水淡化技术，是现今研究的热门话题。

1 太阳能海水淡化的优缺点

太阳能海水淡化系统与其他海水淡化系统相比有许多优点：1）可独立运行，不受蒸汽、电力等条件限制，无污染、低能耗，运行安全稳定可靠，不消耗石油、天然气、煤炭等常规能源，对能源紧缺、环保要求高的地区有很大应用价值；2）生产规模可有机组合，适应性好，投资相对较少，产水成本低，具备淡水供应市场的竞争力；3）所得淡水纯度高；4）安全。

太阳能海水淡化也有一些缺点，如占地面积较大及冬天结冰的问题等。在选用海水淡化方式时需要权衡各种技术的优缺点，选用最佳的淡化方式。

2 现有的太阳能海水淡化系统

人类利用太阳能淡化海水，已经有很长的历史了，最早利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，一般称为太阳能蒸馏器。太阳能蒸馏器的运行原理是利用太阳能产生热能驱动海水发生相变过程，即产生蒸发与冷凝。根据是否使用其他的太阳能集热器可将太阳能蒸馏系统分为主动式和被动式两类。被动式海水淡化的装置中不使用电能驱动元件，主动式太阳能蒸馏使用了附加设备。

2.1 被动式太阳能蒸馏系统

盘式太阳能蒸馏器是被动式太阳能蒸馏器的典型代表。具有结构简单，取材方便，制作、运行和维护都比较容易的特点。被动式太阳能蒸馏系统的工作温度较低，产水量较小，不利于在夜间工作和利用其他余热。

单级盘式太阳能蒸馏器的结构简单、取材方便，运行时基本无需人员管理，但是有产水效率低、占地面积大的缺点。

多级太阳能蒸馏器重复利用了水蒸气的凝结潜热，可得到比单级盘式太阳能蒸馏器更高的单位面积产水率。增加盘的级数有利于增加单位面积的产水量，但当盘的级数增加到3级以上时，产水量的增加幅度很小。这是因为装置内的温差减少，减弱了装置内传热传质的动力。

外凝结器式盘式换热器是为解决传统的盘式太阳能蒸馏器的缺点而提出的。传统盘式太阳能蒸馏器利用装置上方的透明盖板做凝结器，这种方式有以下缺点：1）水蒸气凝结时放出潜热，使盖板温度升高，从而提高了盖板附近的水蒸气分压，使蒸发面与凝结面之间的水蒸气分压减小；2）蒸汽在盖板上凝结后产生水膜与水珠，在一定程度上降低了盖板的透过率，降低了蒸馏器内海水接收到的太阳辐射总量，不利于性能的提高。为了避免这些缺点，可加设外凝结器，当外凝结器的冷凝面积足够大时，增加外凝结器可以提高30%~50%的产水量。

多级芯型盘式太阳能蒸馏器利用对水有强亲和作用或毛细作用的多纤维材料做液芯，例如黄麻布、棉纱布等，克服了传统太阳能蒸馏器的海水热容量大，受热温升缓慢，延迟淡水产出时间的缺点。多级芯型盘式太阳能蒸馏器比传统的太阳能蒸馏器的单位面积产水量提高16%~50%，效率提高6.5%~18.9%。

聚光型太阳能蒸馏器分为盘形抛物面式、槽型抛物面式和平面镜反射式等几种。

太阳能集热装置实时跟踪太阳，使吸热面垂直于太阳光线是十分必要的，简单盘式太阳能蒸馏器的吸热面是水平放置的，不能跟踪太阳，其接受到的太阳辐射量小于同等面积的倾斜的水面，将水盘做成阶梯状的倾斜太阳能蒸馏器可吸收更多的太阳辐射，产水量明显高于传统的太阳能蒸馏器。

2.2 主动式太阳能蒸馏系统

其运行温度提高，内部的传热传质过程得以改善，主动回收了蒸汽的冷凝潜热，效率大大提高。

有平板式太阳能集热器辅助加热的盘式太阳能蒸馏器可大幅度的提高单位采光面积的产水量。其收集和贮存太阳能作用的平板太阳能集热器的效率较高，可将蒸馏器内的水加热至较高的温度，增大产水率，提高效率。给蒸馏器盖板进行冷却时，效果更佳。当系统采用被动式运行，同时有盖板冷却时，系统总效率最高，可达到45%~52%。其次是系统主动运行，同时有盖板冷却的情况，此时的系统总效率为30%左右。最差的是系统主动运行但无盖板冷却的情况，此时的系统总效率为10%左右。因此蒸馏器采用主动加热时，应该想方设法的回收盖板的潜热，这是提高系统总效率和经济学的关键。

加设储热水箱的主动式太阳能蒸馏器是针对加设平板式集热器的主动式太阳能蒸馏器未能充分利用环境温度随时间的变化这一缺点而提出的。加设平板式集热器的主动式太阳能蒸馏器的工作温度最高时，其环境温度也是最高的。加设储热水箱的主动式太阳能蒸馏器可以有效的利用夜间的低温环境，另外储热水箱的加设可以延长蒸馏器在高温区的运行时间，由于以上两点原因可以加长装置的产水时间，有可能全天24小时都有淡水产出，并且夜间与白天的产水量基本相同。

针对传统盘式太阳能蒸馏器中水蒸气的浮升及在盖板附近的冷凝过程为传热传质强度较弱的自然对流的缺点，提出了外带凝结器的主动式太阳能蒸馏器。此蒸馏器将部分水蒸气通过风机抽吸到蒸馏器外的冷凝器中，在冷凝器中与冷却盘管接触，产出淡水。在此设计中蒸馏器内处于负压，有利于水的蒸发，提高产水量。但也有以下缺点：设计复杂，投资成本高，需要一些电能，不利于在偏远地区推广使用等。

将太阳能集热器与多级盘式太阳能蒸馏器相结合的特点包括系统运行温度较高，提高了海水蒸发的动力，反复利用了蒸汽在盖板处凝结时放出的冷凝潜热。利用集热器给三级蒸馏器主动加热时，蒸馏器产水量可以增加2倍~2.5倍左右。

太阳能集热器还可以与多级叠盘式蒸馏器联合使用，在这种运行方式中多级叠盘式蒸馏器部分不接受太阳能，只起到蒸发与冷凝的作用，有利于节约占地和设备投资。供热功率相同并恒定时，叠盘数增加，有利于淡水的生产。一般运行温度在70℃附近时取三级，在80℃附近时取四级，大于90℃时可以考虑取五级。该装置的产水率随着运行温度的升高而升高，由于真空管集热器的热损失较小，因而这种装置的产淡水时间可以延长到晚上，甚至到第二天的早上。但是多级叠盘式蒸馏器也有一些缺点，1）各盘盘底均为单角单槽式结构，为了使蒸馏水顺利流至槽底，盘底夹角不能大于150°，否则凝结形成的淡水水珠可能会因重力作用而重新滴落盐水中，从而增加了系统的热惰性；2）平面盘底结构限制了装置的冷凝面积；3）盘底结构增加了水蒸气的对流传质阻力，降低系统的效率。

有折皱底面的多级叠盘式太阳能蒸馏器可克服多级叠盘式蒸馏器的部分缺点，降低了盘与盘之间的距离，单位能耗产水率更高。其他的太阳能蒸馏器还有饱和空气增湿减湿太阳能蒸馏器、降膜蒸发加湿除湿太阳能蒸馏器、单级降膜蒸发与降膜冷凝式太阳能蒸馏器、多级降膜蒸发与多级降膜冷凝式太阳能蒸馏器、降膜蒸发-气流吸附型闭式循环太阳能蒸馏系统、横管降膜蒸发闭式循环太阳能蒸馏系统[3]。

3 与传统海水淡化技术相结合

传统的海水淡化技术大致可以分为两类：1）相变过程，其中包括多级闪蒸、多效沸腾和蒸汽压缩等；2）渗析过程，主要有反渗透膜法和电渗析法等。

鉴于传统海水淡化技术的方案、措施、材料和管理经验等比较成熟，将太阳能海水淡化与传统海水淡化技术相结合也是现在的一大趋势。传统的海水淡化方式包括：多级闪蒸海水淡化、多效闪蒸海水淡化、压缩蒸馏海水淡化、利用海水与淡水的分压差进行海水淡化、横管降膜蒸发多效回热式太阳能海水淡化装置等。

将太阳能海水淡化技术与传统的海水淡化装置结合起来，需要做到以下几点：1）结合后的系统适用于太阳能的应用，即运行温度在中低温范围；2）尽量减少热量在传输过程中的损失，提高效率；3）选用合适的海水预处理过程；4）设备投资、初建投资等问题；5）装置的占地面积等问题；6）对原有系统尽量少做改装，提高原有部件的利用率。

利用多级闪蒸海水淡化系统生产1m3的淡水，需要消耗热能221.9MJ~276.3MJ，需要消耗电能3kW・h~4kW・h，即多效闪蒸技术主要消耗的是热能，可以将太阳能海水淡化系统与多级闪蒸海水淡化系统相结合使用。

多效蒸发海水淡化是将一个蒸发器蒸发出来的蒸汽引入下一个蒸发器，利用凝结放出的热加热蒸发器中的海水，以产生淡水。它的特点是几个蒸发器相互串联，前一蒸发器内蒸发时产生的蒸汽用作后一蒸发器的加热蒸汽。多效蒸发海水淡化技术也主要利用热能。与多级蒸发海水淡化系统相比，多效蒸发采用了降膜蒸发和冷凝过程，因此在相同产水量的情况下，多效蒸发的运行温度可以更低，更适合与太阳能海水淡化技术相结合。

许多情况下，蒸汽压缩蒸馏过程知识开始时需要由外部引入少量加热蒸汽启动，此后利用二次蒸汽自动蒸发，不在需要外部热源。蒸汽压缩蒸馏有热功效率高，体积小，无需大规模热源，适用于海岛、轮船等地方的优点，但也有一些缺点，例如生产规模受压缩机容量的限制。若利用太阳能为压缩蒸馏提供初级能源，使装置在较高温度段运行，这样可以减少通过压缩机的蒸汽的体积，提高压缩机的效率，从而减小换热器内外的压差。将蒸汽压缩蒸馏技术与多级闪蒸技术及多效闪蒸技术相结合是更理想的方案，可以最大限度的提高装置的热功效率。

在273K~373K的温度范围内，海水表面的饱和蒸汽分压比淡水表面的饱和蒸汽分压约低1.84%。当海水与淡水保持在相同的温度下，淡水将向海水蒸发。反之，如果使淡水表面温度保持比海水表面温度更低，并达到一定值之下，那么海水就可能向淡水表面蒸发，也就是说利用海水与淡水的饱和蒸汽分压不同来实现海水淡化。可将太阳能转化为热能注入到海水中，使海水表面温度提高，实现海水的淡化。

电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水。电渗析法不仅可以用于淡化海水，还可以用于水质处理。太阳能海水淡化技术与渗析海水淡化技术相结合是利用太阳能转化成的电能驱动系统产生淡水[4]。利用太阳能发电的方式包括两种，一种是太阳能热发电，也称为聚焦型太阳能热发电，通过大量反射镜通过聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来，加热工质，产生高温高压的蒸汽来驱动汽轮机发电；另一种是太阳能光伏发电，是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。太阳能光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。

4 结论

海水淡化可以缓解淡水匮乏的危机，保障沿海、岛屿及其他淡水资源缺乏地区的用水。太阳能海水淡化具有保护环境、节约常规能源的优点，是今后增加淡水资源的有效途径之一。

参考文献

[1]谢建，李永泉.太阳能热利用工程技术[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2]李顺.淡水危机与节水技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

海水淡化的化学方法篇8

海水“过筛”成淡水

其实，淡化海水的方法很早就有，最古老的方法是蒸馏法，就是将海水加热使之变成水蒸气，水蒸气遇冷后再变成淡水。发展至今，海水淡化的方法众多，我国目前使用的海水淡化方法就是极具科技含量的“双膜法”。

利用双膜法进行海水淡化的过程，简单来说就像过筛子一样。海水之所以呈现出一定的颜色并伴有苦涩的味道，是因为其中含有大量无机盐、悬浮物和微生物，比如大颗粒泥沙、固体悬浮物、微生物、胶体、有机物和微量元素离子等，其中钠、钾、钙、镁等无机盐离子使海水带上了苦涩的味道。海水淡化系统的工作像一把大筛子将这些物质都过滤掉，只留下纯净的水。虽然原理与普通的筛子相同，但是筛孔的尺寸却大相径庭。

利用这种尺寸上的差异，这个足够细密的筛子就能将各种杂质滤去，只留下纯净的水分子了。如果要想知道这个筛子的孔有多细密，可以做这样一个对比，一根成人头发的直径大约为0.07毫米，一个筛子的孔洞直径大约是0.5纳米，把大约14万根这种尺寸的丝线绑在一起，才相当于一根头发的粗细。

这样，海水淡化系统就可以开始工作了。海水经过供水泵提取后，经过精密过滤，可以基本除去海水中的悬浮颗粒、浮游生物、海藻、胶体等，使海水的清澈度达到一定标准。过滤后的海水，由高压泵加压后，进入反渗透膜系统，这步也就是刚刚所说的“过筛子”。经过过滤的水，自此兵分两路，纯净的淡水由净水管流出，废海水由废水管排放。

过筛海水优于自来水

这些“筛子”的细孔极其细密，细菌病毒等杂质均不能透过，所以这些过滤好的水甚至比自来水厂出来的水还纯净，最终的淡化海水水质完全符合中国《生活饮用水卫生标准》的指标要求。

但是它们在喝到嘴里之前，还有一个和自来水“勾兑”的步骤。研究人员介绍，这样做可以使一些人体需要的微量元素和矿物质进入淡化过的水中。此外，也能调节淡化水的酸碱度。

淡化海水属于软水，水中矿物质含量少、碱度低，长期饮用容易造成矿物质等营养物质的缺乏，所以在进入市政供水管网前还需要进行处理。后续的处理主要包括投加二氧化碳、氢氧化钙和次氯酸钠等，通过调节PH值，提高水的硬度，和自来水勾兑后，淡化水就可以通过管道输送至居民家中了。这样的水不但口感和平时的水没有什么两样，和自来水相似的PH值也能保护输水管道不会因为水质的变化而被侵蚀。

虽然海水淡化工程最后也有浓盐水以及其他重金属排放问题，但随着技术的进步，这个问题也得到了解决。我国最近研究出的一套技术能将这些浓盐水等排放物“吃干榨净”，通过对“浓水”进行综合利用，“浓水”不但可以制盐，还能提取钾、溴等稀缺元素，变废为宝。

海水淡化的化学方法篇9

关键词:海水淡化;选型;超滤;

华能玉环电厂海水淡化工程自2003年3月开始采用“双膜法”方案。为了充分验证方案选择的可行性，该厂于2004年4月至8月在现场进行了超滤装置的中试运行（现仍在运行），鉴于国内工程公司尚未有如此大规模的海水淡化项目，为了确保工程的先进性与安全性，该厂在承担玉环工程的概念

设计、技术方案及实施方面做了大量工作。

1系统设计

1.1设计参数

海水含盐量：34000mg/l；水温：15～32℃；水量：总制水量1440m3/h，单套出力240m3/h。

（34560m3/d）分为6套，

1.2系统流程

海水混凝澄清超滤一级反渗透二级反渗透

1.3总平面布置

玉环海水淡化工程的总平面布置充分利用了循环水系统的取排水系统的布置，紧靠防浪大堤一侧，自取水、混凝澄清、超滤过滤、反渗透制水、浓水排放，形成了完整流畅的布局。

2主要系统介绍

2.1海水取水系统

华能玉环电厂海水淡化系统充分利用了电厂的循环水系统，以降低造价，同时可以利用发电厂余热

文章编号:1000-3770(2005)11-0073-03

使循环排放水温升高9～16℃的有利条件，降低海水淡化工程的能耗。海水取水口位于电厂海域-15.6m等深线附近的海域，排水口设置在-5m等深线附近的海域。

循环水系统工艺流程为：取水口自流引水隧道循环水泵供水管道凝汽器排水管道虹吸井排水沟排水工作井排水管排水口。

海水经过循环冷却之后，冬季工况有16℃左右的温升，夏季工况有9℃左右的温升，因此，玉环电厂的海水淡化系统采用了两路进水，一路取自循环水泵出口（未经热交换的海水），一路取自虹吸井，根据原海水的水温变化采用不同的进水方式，基本保证水温在20～30℃，调整后维持25℃左右。

2.2海水预处理系统

海水反渗透（swro）给水预处理技术包括消毒、凝聚/絮凝、澄清、过滤等传统水处理工艺及膜法等新的水处理工艺，膜法预处理主要包括微滤

（mf）、超滤（uf）和纳滤（nf）等。预处理的目的：除去悬浮固体，降低浊度；控制微生物的生长；抑制与控制微溶盐的沉积；进水温度和ph的调整；有机物的去除；金属氧化物和含硅化合物沉淀控制。

2.2.1混凝澄清沉淀系统

为了降低海水中的含砂量以及海水中有机物、胶体的含量，必须进行混凝沉淀处理。混凝沉淀系统设有四座微涡折板式1000m3/h的混凝澄清沉淀池，为钢筋混凝土结构，设备内部没有转动部件，可有效地减少防腐成本。经混凝沉淀处理后海水浊度小于5ntu，运行参数为：混合时间：3s；絮凝时间：10min；沉淀池上升流速小于2.4mm/s。混凝沉淀处理后水质见表1。

表1预沉池处理效果

参数

预沉池出水最大值

预沉池出水最小值

预沉池出水80时间内的值

浊度(ntu)

20

1

<5

tss(mg/l)

20

5

<10

cod(mg/l)

20

3

<5

2.2.2过滤系统

该厂过滤系统采用了加拿大泽能（zenon）公司浸入式zeeweed1000型超滤膜系统，膜元件主要的技术参数为：膜材料：聚偏乙烯（pvdf）；膜通量：50～100l/m2·h；运行压力：0.007～0.08mpa；最大操作温度：40℃；ph范围：2～13；化学清洗间隔期：60～90d。

2.3高压泵

高压泵是swro系统的重要部件，正确选择高压泵性能对系统安全性影响很大，它是运转部件，出现故障的概率高。

对于大型的海水淡化装置，一般采用的高压泵是离心泵。常用离心泵的结构形式有水平中开式和多级串式。两者相比在结构上应是水平中开式占较大的优势，据称可以达到6年不开缸维修，缺点是其设备价格昂贵。

2.4能量回收装置

由于px系列的能量回收装置具有回收效率高，噪音低等特点，逐渐受到用户的青睐。由于设计中它仅有一个转动部件，没有机械密封和表面磨损，因而维护工作量很低。

2.5海水淡化系统

海水经过超滤后，经海水提升泵进入保安过滤器，然后进入一级海水淡化系统。一级海水淡化系统共设6组，每组设有压力容器58个，每个压力容器内装有7支膜元件，设计出力240m3/h（5760m3/d）。系统总出力为34560m3/d。

3玉环电厂海水淡化五个技术关键点

3.1高效混凝沉淀系列净水技术

该技术是在哈尔滨建筑大学承担的国家建设部“八五”攻关课题“高效除浊与安全消毒”的科研成果中“涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术”的基础上发展而来的。其中涉及了水处理工程中预处理的混合、絮凝反应、沉淀三大主要工艺，特点是上升流速比较快，占地面积比较少；没有类似机械搅拌澄清池中的转动设备，也没有类似于水力加速澄清池中的大量金属构件，这对于防止海水中突出的腐蚀问题是一个比较好的解决方案。

3.2超滤作为海水淡化预处理系统

为了验证超滤在工艺系统中设置的安全可靠性，以及寻找最适合的工艺参数，以最大限度地优化系统的配置。该厂组织了有六家公司参与的中试。试验结果表明高效混凝澄清技术、超滤系统用于该海水淡化工程是可行的。

3.2.1超滤出水sdi

试验结果显示，产水sdi总体上稳定在2.5左右，从整体趋势来看，随着时间的推移，超滤产水sdi有略微上升的趋势，这可能是由于在试验过程中超滤膜没有得到有效的维护，如化学清洗等；进水消毒不彻底；进水混凝澄清效果不理想等，造成了海水中的微粒、胶体、有机物和微生物等和膜发生了物理化学反应，改变了膜的分离能力。试验显示客观上虽然存在这种膜污染导致的分离能力下降，但这种表现为sdi的上升的下降趋势极为缓慢，并不明显。

水温升高，超滤出水的sdi随之升高；进水ph值升高，超滤出水的sdi也高，反之亦然。铁离子的影响：水中可溶解性的过渡金属离子，如fe2 因氧化而形成沉淀使sdi升高；氧化剂的影响：试验过程中发现，如果加入次氯酸钠，超滤出水的sdi升高。

3.2.2超滤出水浊度

乐清湾海水浊度一般在100ntu以上，但是由于潮汐及天气的影响，浊度变化幅度非常大，实测最高达到2456ntu，经过混凝澄清之后，一般在15～20ntu，个别值达到50ntu。从超滤产水来看，产水浊度相对比较稳定，基本上在0.10ntu左右，虽有个别值达到了0.20ntu，但没有出现大的波动，基本上控制在0.15ntu以下。

3.2.3超滤出水中的铁

超滤进水铁的浓度变化范围在25.5～1451μg/l，去除率在80～90。

3.2.4超滤出水中的硅

超滤进水的胶体硅含量变化范围在1.081～

10.74mg/l，出水的胶体硅含量是比较稳定的，一般小于2mg/l，去除率最低时只有10，最高达到98，大部分去除率在70～90之间。

3.2.5超滤出水中的cod

玉环海水中codmn不超过10mg/l，经过超滤之后，产水codmn最高不超过5.0mg/l，也就是说超滤对codmn去除率比较低。相对进水codmn的波动，产水codmn比较稳定，但还是呈现比较缓慢的上升趋势。

3.2.6超滤出水细菌总数

超滤对细菌的去除率达到100。

3.3系统回收率的确定

目前的海水淡化工程，回收率一般在38～50之间。决定回收率高低的因素主要有原海水水质、预处理系统出水水质、膜的性能要求、运行压力、综合投资和制水成本等。由于玉环项目采用超滤作为反渗透的预处理，原海水的含盐量通常在28000～32000mg/l之间，而最低水温高于15℃，因此在反渗透允许的设计条件下，回收率越高，系统的经济性越好。按照回收率40，45，50，进行了技术经济比较（表2）。经分析比较，我们确定的回收率为45。

表2不同回收率下的性能

 40的回收率

 45的回收率

 50的回收率

 

一年运行压力(mpa)三年运行压力(mpa)一年内脱盐率()三年内脱盐率()设计通量(l/m2h)要求预处理的出力(m3/h)与45投资比较()系统运行安全性结垢可能性

 5.395.6299.4899.3815.43600125高较低

 5.675.9099.4499.3315.43200100高低

 6.046.2699.3999.2815.4288080低高

 

3.4新材料的应用

海水淡化系统中另一个重要问题就是设备及管道腐蚀，根据工艺流程中接触介质种类及压力的不同，分别采用了双相不锈钢2205、2507以及奥氏体不锈钢254mo，低压系统大量的采用衬里、塑料及玻璃钢管道。

3.5浓水排放综合利用

海水淡化系统中浓水排放是全球业内要解决的问题，由于发电厂循环水中一般采用氧化性杀菌剂来抑制循环水系统中藻类、贝类的生长，在海滨电厂大都设有电解海水制氯系统，反渗透浓水相当于在原海水的基础上浓缩了1.6倍，因此将一部分直接用于电解海水制氯，可以简化制取次氯酸钠系统设置，又可提高电解制氯系统的效率。

4制水成本分析

海水淡化的运行成本是大家比较关注的问题，也是评价系统方案可行性的重要依据。根据玉环工程投标商的报价情况、性能指标、使用保证寿命，综合考虑设备折旧、人工、药品、检修维护等各方面的因素，以上网电价为基础，吨水的制水成本在4元左右（表3）。

表3华能玉环电厂海水淡化工程成本测算

项目

 金额

 单项成本(元/m3)

 

以年运行

 以年运行

 

 

 7000h计

 6000h计

 

工程动态投资(万元)

 19244

 

 

 

其中贷款(万元)

 14433

 

 

 

利率()

 6.12

 

 

 

15年经营期利息

 

 0.11

 0.13

 

(万元，假设15年平均还贷)

 110.41

 

 

 

化学药品消耗(元/m3)

 0.3184

 0.32

 0.23

 

电力消耗(元/m3，

 1.2

 

 

 

电价0.30元/kw·h)

 

 1.20

 1.20

 

大修及检修维护费(万元/年)

 193

 0.19

 0.22

 

反渗透膜更换费用(万元/年)

 980

 0.73

 0.88

 

人员工资(万元/年)

 60

 0.06

 0.07

 

固定资产折旧费用(万元/年)

 1282.9

 1.24

 1.48

 

单位运行成本(元/m3)

 

 2.49

 2.69

 

单位制水成本(元/m3)

 

 3.84

 4.30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5结论及建议

沿海电厂采用海水淡化方案无论经济上还是技术上是可行的。沿海电厂采用海水淡化技术可以充分利用电厂的取排水系统，而不必单设，可节省很大的初投资费用，并且电厂循环排放水的温升可使海水淡化的水温得到保障，有利于淡化能耗的降低。目前沿海城市淡水资源相对比较紧张，水价也在逐步上升，玉环工程海水淡化制水成本4元/吨左右的水平对于工业用水水价，二者已经基本持平，甚至低于工业用水的价格，因此沿海电厂选用海水淡化，不仅社会意义重大，经济技术上也是可行的。

采用超滤作为海水淡化的预处理系统虽然是膜法处理的发展方向，但是毕竟成熟的经验还少，有待于进一步的分析研究。玉环工程自招标前期即开始超滤中试工作，到现在还在继续进行，目的也是在进一步探索超滤作为海水淡化系统预处理的经验。

海水淡化虽然不是一门新的技术，但是毕竟我国目前大型的海水淡化工程经验还少，项目也不多，与国际上一些著名的公司相比，采购成本及技术合作上我们还处于劣势，这对我们的技术进步和海水淡化产业的发展是不利的。

该工程于2003年2月动工，2003年12月建成并试运行，2004年3月通过环保验收。整套设施自运行以来至今一直高效稳定。其处理效果见表2。表2数据表明，废水经处理后，出水各项指标均达到要求。从表2可知，废水经“水解酸化 混凝气浮 接触氧化法”处理后，其cod、悬浮物、石油类和磷酸盐总去除率分别为92.1、96.4、88.36和93.3。

表2废水处理效果表

项目

 cod(mg/l)

 ss(mg/l)

 石油类(mg/l)

 磷酸盐(mg/l)

 

调节兼水解酸化池气浮池出口好氧池出口过滤器出口

 258.50185.6842.1320.18

 117.6041.626.104.20

 15.906.374.301.85

 15.1010.712.81.0

 

4经济分析

该工程总投资143.78万元，其中设备费为88.2万元，土建47.83万元，其它费用7.75万元。该工程每m3产水总运行费用1.13元，其中电费0.23元，药剂费用0.70元，人工费0.2元。

5工程实例经验

（1）生产废水中的石油类污染物都是来自金属件表面保护性油膜，容易发生乳化反应，并被混凝成

“矾花”，含有一定的油质，有粘性，易结成团，浮于水面。根据这种特性，采用混凝气浮法具有较好的泥水分离效果。可见，气浮工艺对该废水不仅可高效去除石油类污染物，而且还可对废水进行预充氧，从而提高了废水的可生化性，更有利于后续的生化处理。

（2）生产过程中要对金属件用工业洗涤剂反复清洗，故所排废水富含工业洗涤剂成分，经曝气搅拌，会产生大量泡沫，在好氧池之前使用消泡剂，改变洗涤剂的表面活性，否则好氧池由于鼓气产生大量泡沫，无法正常运行。

（3）生产过程中所用到的工业洗涤剂及少量染色剂，都是一些难以生物降解的高分子化合物，因此在设计时先用水解酸化工序使一些复杂的大分子物质、不溶性有机物水解成小分子物质、溶解性有机物，然后再用接触氧化法对小分子物质和溶解性有机物进行氧化分解，才能取得较好的生化处理效果。

（4）水解酸化池中采用机械搅拌器进行搅拌，以增强废水与污泥之间的接触，消除池内的梯度，避免产生分层，提高效率。

（5）好氧处理段采用接触氧化法。池内填料比表面积大，池内曝气装置设在填料之下，供氧充足，池内生物活性高，生物膜更新速度快，可以承受的浓度负荷是其它生物法的几倍，因此可以减少占地，节省能耗。

（6）混凝沉淀池出水经过过滤器，保证悬浮物的水质指标达到排放要求20mg/l以下。

6结论

海水淡化的化学方法篇10

关键词：援外项目 海砂 氯离子含量 砼结构的耐久性 海砂淡化 阻锈剂 钢筋锈蚀

1 工程概况

援密克罗尼西亚金枪鱼管委会办公楼及领导人官邸项目，为我国的一援外建设项目，总建筑面积约为4820m2，两层框架结构，基础、梁板柱砼强度等级为c20，砼总量约为4200m3，需用砂约3100t。

该国为太平洋一岛国，属于典型的热带海洋性气候，年降雨量为4400～5000mm；当地建材市场具有明显的地域局限性，尤其是砂源，无河砂，只有海砂可利用，这对控制砼用海砂的氯离子含量，提出了严格的强制性标准要求。

2 海砂中氯盐对钢筋砼的腐蚀

氯盐腐蚀钢筋的机理是，砼中的氯离子与钢筋发生化学反应，引起钢筋锈蚀而膨胀，导致砼沿钢筋的位置出现裂缝，大大降低砼结构的耐久性，缩短建筑物的设计使用年限。根据国内外众多研究者的实验结果表明，并不是砼中含有氯离子就会对钢筋造成腐蚀，而是砼内的氯离子含量达到一定浓度（即超过某一“临界值”）时，才会与钢筋发生化学反应，如同砼内的碱含量>3.0kg/m3时，才会发生足以引起砼裂缝的碱骨料反应。

3 砼用海砂中氯盐含量的限定

根据砂资源的变化及建筑用砂技术的发展，结合国际同行业对砼用海砂中氯离子含量值（“临界值”）的限定，我国不断对原有标准作针对性的修订：于2002年2月1日起，颁布并实施了现行《建筑用砂gb/t 14684－2001》国家标准，替代《建筑用砂gb/t14681－1993》；同时，一些沿海城市利用未经处理的海砂拌制混凝土，使建筑工程出现了氯离子腐蚀情况，降低了砼结构的耐久性，给工程质量带来了隐患。为此，建设部于2004年8月23日颁布了《建标[2004]143号文》：关于严格建筑用海砂管理的意见 ，其中再次强调了“对钢筋混凝土,海砂中氯离子含量应≤0.06%(以干砂重的百分率计)”。

4 海砂处理方法的可行性分析

因密克当地只有海砂可以利用，且氯离子含量>0.06%，按我国现行国家标准规定，不可直接用于拌制砼，需进行处理，使其氯离子含量≤0.06%后方可使用。结合本项目的实际情况及当地的地域资源进行如下可行性分析：

4.1 淡水淡化处理

当地淡水资源较为丰富且雨水充沛，年降雨量在4400～5000mm，除市政供水外，可利用临设屋面排水系统和场地硬地坪坡向积水池进行收集，并配备专门的冲洗设备对海砂作淡化处理，使其氯离子含量≤0.06%，以满足我国相关现行国家标准要求。

4.2 掺用钢筋阻锈剂

钢筋阻锈剂即混凝土中的缓蚀剂，是保护钢筋不受氯盐腐蚀的一种辅助措施。目前国内的钢筋阻锈剂种类主要有：阳极型、阴极型、综合型等，由无机或有机化学物质组成。这些物质对钢筋（fe）有特殊的亲和力，能阻止或减缓钢筋的锈蚀反应，从而起到阻锈作用，但并不是从根本上消耗砼中的氯离子含量。国内外众多研究试验表明，阻锈剂的缺点是它的有效性与混凝土本身的质量关系密切，即阻锈剂能够较好地适用于高质量（强度高、自身密实度好）的混凝土，而且保护钢筋主要依靠混凝土自身。本项目砼强度设计等级为c20，并不能充分发挥其阻锈效果。

4.3 选用国内的河砂

密克国地处太平洋一岛国，路途遥远，国内物资抵达项目所在地港口的时间长达30天左右，再加上清关、提货等手续，运至现场还需10天左右，历时长达40余天，与现场实际进度不能很好地衔接，若海运中途出现其他情况，则有可能造成施工现场的待料停工状态；而且，远洋运输费用相当昂贵：每只集装箱（容许最大载重量20t）高达1900美元。

4.4 可行性分析结论

综合以上处理方法，结合本项目施工进度要求、工程造价及所在地的淡水资源，砼用海砂采用淡水进行淡化冲洗处理是可行的。

5 海砂淡化处理

5.1 淡化设备选择

海砂淡化效果主要取决于有充足的淡水资源和合适的冲洗设备，目前市场上也有相关的清洗设备，但并没有形成一个系统的行业标准。本项目所选用的冲洗设备，是在我司自行研制开发的“湿混凝土分离回收技术”设备的基础上（该技术被国家环境保护总局确认为“二oo三年国家重点环境保护实用技术”），经我司研发部对此设备作针对性改进后，用于海砂淡化冲洗。经“援刚果（金）xx医院”项目实践证明，该设备不但能提供较好的淡化冲洗效果，而且操作简便、自动化程度高。

成套海砂淡化冲洗设备主要技术参数见表一，构造及位置布设见附图一：

表一

序号 项

目 技 术 参　数 1 海砂淡化处理能力 6～8 m3/h 2 清洗滚筒驱动电机功率 2×4 kw 3 清洗滚筒用水量 8~10 m3/h 4 清洗滚筒外形尺寸 5.5×2.3×2.3 m 5 水泵电机功率 2.2 kw

5.2 海砂淡化流程

为确保砼用海砂中氯离子含量≤0.06%，援密克施工技术组注重淡化冲洗过程中的每个环节，制订了严格的操作控制流程，对“氯离子含量检测”这一关键环节进行专业检测控制，见附图二：

5.3 海砂淡化方法

5.3.1 工作原理：海砂淡化冲洗机的工作原理如同一台滚筒式洗衣机，滚筒内设置螺旋叶片和抓斗，确保出料自动完成；滚筒旋转搅拌，供水系统连续不断注入淡水，对海砂进行震荡冲洗，使含盐水不断地从分离筒低端口溢出，完成去盐工作。

5.3.2 淡化冲洗方法：冲洗前，海砂需在淡水浸泡池浸泡不少于24h，然后用装载机将其送入进料滑槽斗，滑槽斗的两边设有淡水进水口，机械振动辅以人工将海砂在不断冲击的淡水冲洗下进入清洗滚筒，旋转的搅拌滚筒对海砂进行充分的搅拌清洗，淡化后的海砂在滚筒内置螺旋叶片的推动下进入抓斗，经出料斗和出料皮带机至过筛，筛分出贝壳、珊瑚石等较大颗粒的杂质后输送到临时堆场，经检测合格后待用。

5.3.3 大量冲洗前应先进行淡化效果试验，检测人员根据试验数据调整进料滑槽斗的进砂量、淡水供水系统的进水量、滚筒旋转搅拌速度，达到海砂一次性淡化冲洗的最佳效果。

6 氯离子含量检测试验

6.1 检测试验方法

氯离子含量的检测试验是整个海砂淡化过程中的关键控制环节，将直接关系到砼结构的耐久性。我国现行国家标准《建筑用砂（gb/t14684-2001）》、《混凝土质量控制标准（gb60164-92）》、行业标准《普通混凝土用砂质量标准及检验方法（jgj52-92）》、《建设部关于严格建筑用海砂管理的意见（建标[2004]143号）》，均明文强调了海砂拌制砼前必须进行检测试验，保证氯离子含量≤0.06%。

检测试验过程必须严格按照现行国家标准《建筑用砂（gb/t14684-2001）》进行，计算与评定按下式进行：

“最终氯离子含量”取两次试验结果的算术平均值，精确至0.01％：若上述检测试验结果值≤0.06％，则满足现行国家标准中关于“砼用海砂的氯离子含量”的要求；若上述结果>0.06％，则需回淡化冲洗机再次淡化，直至检测试验结果满足规范要求。

具体试验过程在此不作描述。但值得一提的是，由于该试验方法采用的是试剂法，不可避免会出现人为的判断差异，主要体现在上式中的v1、v2两值（v1为“样品滴定时消耗的硝酸银标准溶液的体积”；v2为“空白试验时消耗的硝酸银标准溶液的体积”），现场试验员为将人为误差缩小到最低程度，采取了“最终氯离子含量”取四次试验结果的算术平均值，保证了计算结果基于原始数据的离散性和代表性。

6.2 合理确定检验批量

我国现行相关标准未对现场海砂淡化的检验批量作出定量约束，若按照常规的检验批量，即以200m3或300t作为一个检验批显然是不太合理的，不能全面、真实有效地反映出海砂淡化后氯离子含量的动态变化，需确定合理有效的检验批量。为此，援密克施工技术组检测人员，结合淡化冲洗设备的生产能力，淡化初期按每天的生产量为不少于3个检验批、后期按每天的生产量为不少于2个检验批，作为内控标准，保证了淡化后海砂的氯离子含量处于全程受控状态。

7 经济效益分析

本项目砼用海砂淡化与其他可行性处理方法的经济效益作如下表二分析：

表二

经济分析

海砂处理方法 砼用砂的费用组成（约3100t） 费用总计 购砂费用 运输费用 淡化费用 当地淡化处理 217×3100＝67.27万元 1.60万元（淡化成套设备运抵现场） 冲洗成套设备费用：20万元当地人工及耗能：21.3万元费用合计：41.3万元 110.17万元 国内采购 40×3100＝12.40万元 244.44万元 / 256.84万元 掺用钢筋阻锈剂 据可行性分析得知，该方法的处理效果不佳，故未作比较。 从上表数据对比可知，本项目砼用砂采取淡化海砂的经济效益优势是明显的。

8 简要结语