分離工業廢水和海水的淡化
㈠ 如何淡化海水
蒸餾法雖然是一種古老的方法,但由於技術不斷地改進與發展,該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,其原旦如同海水受熱蒸發形成雲,雲在一定條件下遇冷形成雨,而雨是不帶的鹹味的。根據設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。
冷凍法
冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端,其中蒸餾法會消耗大量的能源並在儀器里產生大量的鍋垢,而所得到的淡水卻並不多;而冷凍法同樣要消耗許多能源,但得到的淡水味道卻不佳,難以使用。
反滲透法
通常又稱超過濾法,是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。因此,從1974年起,美日等發達國家先後把發展重轉向反滲透法。
反滲透海水淡化技術發展很快,工程造價和運行成本持續降低,主要發展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力,提高反滲透系統回收率,廉價高效預處理技術,增強系統抗污染能力等。
太陽能法
人類早期利用太陽能進行海水淡化,主要是利用太陽能進行蒸餾,所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器,人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便,至今仍被廣泛採用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點,將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。
低溫多效
多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發,前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源,並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素,近年發展迅速,裝置的規模日益擴大,成本日益降低,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,採用廉價材料降低工程造價,提高操作溫度,提高傳熱效率等。
多級閃蒸
所謂閃蒸,是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下,部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水,依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發,將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大,技術最成熟,運行安全性高彈性大,主要與火電站聯合建設,適合於大型和超大型淡化裝置,主要在海灣國家採用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,降低單位電力消耗,提高傳熱效率等。
電滲析法
該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列,組成多個相互獨立的隔室海水被淡化,而相鄰隔室海水濃縮,淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。
壓汽蒸餾
壓汽蒸餾海水淡化技術,是海水預熱後,進入蒸發器並在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力後引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝後作為產品水引出,如此實現熱能的循環利用。
流通電容吸附法
露點蒸發法
露點蒸發淡化技術是一種新的苦鹹水和海水淡化方法。它基於載氣增濕和去濕的原理,同時回收冷凝去濕的熱量,傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。
水電聯產
水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由於海水淡化成本在很大程度上取決於消耗電力和蒸汽的成本,水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力,從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的,這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。
熱膜聯產
熱膜聯產主要是採用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式(即MED-RO或MSF-RO方式),滿足不同用水需求,降低海水淡化成本。目前,世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠,日產海水淡化水量為45.4萬立方米,其中,MSF日產水28.4萬立方米,RO日產水17萬立方米。其優點是:投資成本低,可共用海水取水口。RO和MED/MSF裝置淡化產品水可以按一定比例混合滿足各種各樣的需求。
此外,以上方法的其他組合也日益受到重視。在實際選用中,究竟哪種方法最好,也不是絕對的,要根據規模大小、能源費用、海水水質、氣候條件以及技術與安全性等實際條件而定。
實際上,一個大型的海水淡化項目往往是一個非常復雜的系統工程。就主要工藝過程來說,包括海水預處理、淡化(脫鹽)、淡化水後處理等。其中預處理是指在海水進入起淡化功能的裝置之前對其所作的必要處理,如殺除海生物,降低濁度、除掉懸浮物(對反滲透法),或脫氣(對蒸餾法),添加必要的葯劑等;脫鹽則是通過上列的某一種方法除掉海水中的鹽分,是整個淡化系統的核心部分,
這一過程除要求高效脫鹽外,往往需要解決設備的防腐與防垢問題,有些工藝中還要求有相應的能量回收措施;後處理則是對不同淡化方法的產品水針對不同的用戶要求所進行的水質調控和貯運等處理。海水淡化過程無論採用哪種淡化方法,都存在著能量的優化利用與回收,設備防垢和防腐,以及濃鹽水的正確排放等問題。
海水淡化技術的發展與工業應用,已有半個世紀的歷史,在此期間形成了以多級閃蒸、反滲透和多效蒸發為主要代表的工業技術。專家普遍認為,今後三、四十年在工業應用上,仍將是這三項技術「唱主角」,但反滲透的比重將越來越大。從地區上來講,中東海灣國家仍將以多級閃蒸為首選,因為它具有大型化和超大型化(單台設備產水量目前已高達日產淡水4~5萬噸)、適應於污染重的海灣水以及預處理費用低的優勢;然而在中東以外地區將以反滲透或膜法為首選,因為膜法的能耗和成本都具有優勢,以北美地區為例,近期的發展已經表明,在淡化和水處理方面都將以膜法為主。
做得最好的是以色列。
㈡ 目前海水淡化普遍採用的方法是什麼
現代意義上的海水淡化則是在第二次世界大戰以後才發展起來的。戰後由於國際資本大力開發中東地區石油,使這一地區經濟迅速發展,人口快速增加,這個原本乾旱的地區對淡水資源的需求與日俱增。而中東地區獨特的地理位置和氣候條件,加之其豐富的能源資源,又使得海水淡化成為該地區解決淡水資源短缺問題的現實選擇,並對海水淡化裝置提出了大型化的要求。
在這樣的背景下,20世紀60年代初,多級閃蒸海水淡化技術應運而生。
現代海水淡化產業也由此步入了快速發展的時代。
海水淡化技術的大規模應用始於乾旱的中東地區,但並不局限於該地區。由於世界上70%以上的人口都居住在離海洋120公里以內的區域,因而海水淡化技術近20多年迅速在中東以外的許多國家和地區得到應用。最新資料表明,到2003年止,世界上已建成和已簽約建設的海水和苦鹹水淡化廠,其生產能力達到日產淡水3600萬噸。目前海水淡化已遍及全世界125個國家和地區,淡化水大約養活世界5%的人口。海水淡化,事實上已經成為世界許多國家解決缺水問題,普遍採用的一種戰略選擇,其有效性和可靠性已經得到越來越廣泛的認同。
蒸餾法
蒸餾法雖然是一種古老的方法,但由於技術不斷地改進與發展,該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,其原旦如同海水受熱蒸發形成雲,雲在一定條件下遇冷形成雨,而雨是不帶的鹹味的。根據設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。
冷凍法
冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端,其中蒸餾法會消耗大量的能源並在儀器里產生大量的鍋垢,而所得到的淡水卻並不多;而冷凍法同樣要消耗許多能源,但得到的淡水味道卻不佳,難以使用。
反滲透法
通常又稱超過濾法,是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。因此,從1974年起,美日等發達國家先後把發展重轉向反滲透法。
反滲透海水淡化技術發展很快,工程造價和運行成本持續降低,主要發展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力,提高反滲透系統回收率,廉價高效預處理技術,增強系統抗污染能力等。
太陽能法
人類早期利用太陽能進行海水淡化,主要是利用太陽能進行蒸餾,所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器,人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便,至今仍被廣泛採用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點,將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。
低溫多效
多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發,前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源,並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素,近年發展迅速,裝置的規模日益擴大,成本日益降低,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,採用廉價材料降低工程造價,提高操作溫度,提高傳熱效率等。
多級閃蒸
所謂閃蒸,是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下,部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水,依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發,將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大,技術最成熟,運行安全性高彈性大,主要與火電站聯合建設,適合於大型和超大型淡化裝置,主要在海灣國家採用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,降低單位電力消耗,提高傳熱效率等。
電滲析法該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列,組成多個相互獨立的隔室海水被淡化,而相鄰隔室海水濃縮,淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。
壓汽蒸餾
壓汽蒸餾海水淡化技術,是海水預熱後,進入蒸發器並在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力後引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝後作為產品水引出,如此實現熱能的循環利用。
流通電容吸附法
露點蒸發法
露點蒸發淡化技術是一種新的苦鹹水和海水淡化方法。它基於載氣增濕和去濕的原理,同時回收冷凝去濕的熱量,傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。
水電聯產
水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由於海水淡化成本在很大程度上取決於消耗電力和蒸汽的成本,水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力,從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的,這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。
熱膜聯產
熱膜聯產主要是採用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式(即MED-RO或MSF-RO方式),滿足不同用水需求,降低海水淡化成本。目前,世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠,日產海水淡化水量為45.4萬立方米,其中,MSF日產水28.4萬立方米,RO日產水17萬立方米。其優點是:投資成本低,可共用海水取水口。RO和MED/MSF裝置淡化產品水可以按一定比例混合滿足各種各樣的需求。
此外,以上方法的其他組合也日益受到重視。在實際選用中,究竟哪種方法最好,也不是絕對的,要根據規模大小、能源費用、海水水質、氣候條件以及技術與安全性等實際條件而定。
實際上,一個大型的海水淡化項目往往是一個非常復雜的系統工程。就主要工藝過程來說,包括海水預處理、淡化(脫鹽)、淡化水後處理等。其中預處理是指在海水進入起淡化功能的裝置之前對其所作的必要處理,如殺除海生物,降低濁度、除掉懸浮物(對反滲透法),或脫氣(對蒸餾法),添加必要的葯劑等;脫鹽則是通過上列的某一種方法除掉海水中的鹽分,是整個淡化系統的核心部分,這一過程除要求高效脫鹽外,往往需要解決設備的防腐與防垢問題,有些工藝中還要求有相應的能量回收措施;後處理則是對不同淡化方法的產品水針對不同的用戶要求所進行的水質調控和貯運等處理。海水淡化過程無論採用哪種淡化方法,都存在著能量的優化利用與回收,設備防垢和防腐,以及濃鹽水的正確排放等問題。
海水淡化技術的發展與工業應用,已有半個世紀的歷史,在此期間形成了以多級閃蒸、反滲透和多效蒸發為主要代表的工業技術。專家普遍認為,今後三、四十年在工業應用上,仍將是這三項技術「唱主角」,但反滲透的比重將越來越大。從地區上來講,中東海灣國家仍將以多級閃蒸為首選,因為它具有大型化和超大型化(單台設備產水量目前已高達日產淡水4~5萬噸)、適應於污染重的海灣水以及預處理費用低的優勢;然而在中東以外地區將以反滲透或膜法為首選,因為膜法的能耗和成本都具有優勢,以北美地區為例,近期的發展已經表明,在淡化和水處理方面都將以膜法為主
㈢ 海水淡化都有哪幾種方法
()冷凍法
冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態海水變成固態冰的同時鹽被分離出去。
(2)反滲透法
通常又稱超過濾法,該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐漸升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。
(3)太陽能法
太陽能蒸餾法就是採用簡單的太陽能蒸餾器。該蒸餾器由一個水槽組成,水槽內有一個黑色多孔的氈心浮洞,槽頂上蓋有一塊透明、邊緣封閉的玻璃覆蓋層。太陽光穿過透明的覆蓋層投射到黑色絕熱的槽底,轉換為熱能。
(4)低溫蒸餾
低溫多效蒸餾淡化技術
低溫多效海水淡化技術是指鹽水的最高蒸發溫度低於70℃的蒸餾淡化技術,其特徵是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發器串聯起來,用一定量的蒸汽輸入首效,後面一效的蒸發溫度均低於前面一效,然後通過多次的蒸發和冷凝,從而得到多倍於蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。
(5)多級閃蒸
閃蒸是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下,部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水,依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發,將蒸汽冷凝而得到淡水。
(3)分離工業廢水和海水的淡化擴展閱讀
海水淡化即利用海水脫鹽生產淡水。是實現水資源利用的開源增量技術,可以增加淡水總量,且不受時空和氣候影響,可以保障沿海居民飲用水和工業鍋爐補水等穩定供水。
從海水中取得淡水的過程謂海水淡化。 現在所用的海水淡化方法有海水凍結法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法、以及碳酸銨離子交換法,目前應用反滲透膜法及蒸餾法是市場中的主流。
世界上有十多個國家的一百多個科研機構在進行著海水淡化的研究,有數百種不同結構和不同容量的海水淡化設施在工作。
一座現代化的大型海水淡化廠,每天可以生產幾千、幾萬甚至近百萬噸淡水。水的成本在不斷地降低,有些國家已經降低到和自來水的價格差不多。某些地區的淡化水量達到了國家和城市的供水規模。
㈣ 目前有哪幾種常用的海水淡化技術
蒸餾法:蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,根據所用能源、設備、流程不同主要可分設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。冷凍法:冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。反滲透法:通常又稱超過濾法,該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。太陽能法:人類早期利用太陽能進行海水淡化,主要是利用太陽能進行蒸餾,所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器,人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便,至今仍被廣泛採用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點,將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。低溫多效:多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發,前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源,並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素,近年發展迅速,裝置的規模日益擴大,成本日益降低,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,採用廉價材料降低工程造價,提高操作溫度,提高傳熱效率等。 海水淡化系統特點
多級閃蒸:所謂閃蒸,是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下,部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水,依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發,將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大,技術最成熟,運行安全性高彈性大,主要與火電站聯合建設,適合於大型和超大型淡化裝置,主要在海灣國家採用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,降低單位電力消耗,提高傳熱效率等。電滲析法:該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列,組成多個相互獨立的隔室海水被淡化,而相鄰隔室海水濃縮,淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。壓汽蒸餾:壓汽蒸餾海水淡化技術,是海水預熱後,進入蒸發器並在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力後引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝後作為產品水引出,如此實現熱能的循環利用。露點蒸發法:露點蒸發淡化技術是一種新的苦鹹水和海水淡化方法。它基於載氣增濕和去濕的原理,同時回收冷凝去濕的熱量,傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。 海水淡化---裝置
水電聯產:水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由於海水淡化成本在很大程度上取決於消耗電力和蒸汽的成本,水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力,從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的,這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。熱膜聯產:熱膜聯產主要是採用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式(即MED-RO或MSF-RO方式),滿足不同用水需求,降低海水淡化成本。目前,世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠,日產海水淡化水量為45.4萬立方米,其中,MSF日產水28.4萬立方米,RO日產水17萬立方米。其優點是:投資成本低,可共用海水取水口。RO和MED/MSF裝置淡化產品水可以按一定比例混合滿足各種各樣的需求。溶劑萃取法:指將溶質為從一個液相(通常為水相)轉移到另一個基本不相混溶的液相(有機相)的傳質過程。通過這一過程來抽提(萃取)、分離溶質的方法稱溶劑萃取法。是一種分離技術,主要用於物質的分離和提純,具有裝置簡單、操作容易的特點,既能用來分離、提純大量物質,更適合於微量或痕量 物質的分離、富集,廣泛應用於分析化學、原子能、冶金、電子、環境保護、生物化學和醫葯等領域。 太陽能蒸餾法:利用太陽輻射熱從海水製取淡水。由於單位產量佔用的面積大,產量受到限制。但無需人工能源,操作簡便,適用於氣溫高和日照時間長的地區。溴化鋰吸收法:溴化鋰吸收式海水淡化採用溴化鋰吸收式製冷機原理,改用溴化鋰對空氣的開放式循環,採用特殊真空裝置將溴化鋰吸水後的稀溶液中的水和溴化鋰分開。溴化鋰濃溶液具有強烈吸水的特性,濃溶液吸水後變成稀溶液,並放出熱量。採用加熱和負壓蒸餾就可以把稀溶液的水蒸餾出來。將溴化鋰吸水機和負壓多效蒸餾結合起來用於海水淡化,那就除去水和溴化鋰循環所需要動力外,不要其他熱源和動力。並且一直可以將海水蒸干,分離出鹽和水。 溴化鋰吸水機也可以用於膜法海水淡化的濃海水的最後處理,不讓高濃度的海水回灌影響海洋的生態平衡。也就是海水淡化的污染問題。 溴化鋰吸水機可以放在海邊或海上的任何地方,獨立在空氣當中吸取水分,產品是蒸餾水。 溴化鋰吸水機還可以在山頂、坡頂、湖邊、鹽湖邊,為兵站、氣象站、居民和企業提供飲水和工業用水。並附帶產生一定熱量可以利用。溴化鋰吸收和負壓多效蒸餾結合,可以不需要外界熱量做到海水百分之百的提取。
此外,以上方法的其他組合也日益受到重視。在實際選用中,究竟哪種方法最好,也不是絕對的,要根據規模大小、能源費用、海水水質、氣候條件以及技術與安全性等實際條件而定。
㈤ 海水淡化是怎麼進行的
全球海水淡化技術超過20 余種,包括反滲透法、低多效、多級閃蒸、電滲析法、壓汽蒸餾、露點蒸發法、水電聯產、熱膜聯產以及利用核能、太陽能、風能、潮汐能海水淡化技術等等,以及微濾、超濾、納濾等多項預處理和後處理工藝。
從大的分類來看,主要分為蒸餾法(熱法)和膜法兩大類,其中低多效蒸餾法、多級閃蒸法和反滲透膜法是全球主流技術。一般而言,低多效具有節能、海水預處理要求低、淡化水品質高等優點;反滲透膜法具有投資低、能耗低等優點,但海水預處理要求高;多級閃蒸法具有技術成熟、運行可靠、裝置產量大等優點,但能耗偏高。一般認為,低多效蒸餾法和反滲透膜法是未來方向。預計「十二五」期間,我國海水淡化將達到150萬-200萬噸/日,是現有產能的三、四倍,投資規模將達到200億元左右。
冷凍海水淡化法原理:海水三相點是使海水汽、液、固三相共存並達到平衡的一個特殊點。若壓力或溫度偏離該三相點,平衡被破壞,三相會自動趨於一相或兩相。真空冷凍法海水淡化正是利用海水的三相點原理,以水自身為製冷劑,使海水同時蒸發與結冰,冰晶再經分離、洗滌而得到淡化水的一種低成本的淡化方法。與蒸餾法、膜海水淡化法相比,冷凍海水淡化法能耗低,腐蝕、結垢輕,預處理簡單,設備投資小,並可處理高含鹽量的海水,是一種較理想的海水淡化法。
折疊冷凍法
冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態海水變成固態冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端,其中蒸餾法會消耗大量的能源並在儀器里產生大量的鍋垢,而所得到的淡水卻並不多;而冷凍法同樣要消耗許多能源,但得到的淡水味道卻不佳,難以使用。
冷凍海水淡化法工藝之預冷 海水脫氣後可與蒸發結晶器內排出的濃鹽水和淡化水產生熱交換,預冷至海水的冰點附近。冷凍海水淡化法工藝之脫氣 由於海水中溶有的不凝性氣體在低壓條件下將幾乎全部釋放,且又不會在冷凝器內冷凝。這將升高系統的壓力,使蒸發結晶器內壓力高於二相點壓力,破壞操作的進行。顯然減壓脫氣法適合本系統。
折疊蒸餾法
淡化法是影響海水蒸發與結冰速率的主要因素。
海水淡化法工藝之冰—鹽水是一固液系統 普通的分離方法均可使冰—鹽水得到分離,但分離方法不同,得到的冰晶含鹽量也不同。實驗結果表明減壓過濾方法得到的冰晶含鹽量比常壓過濾方法得到的冰晶含鹽量低得多。
海水淡化法工藝之蒸汽冷凝 在蒸發結晶器內,除海水析出冰晶以外,還將產生大量的蒸汽,這些蒸汽必須及時移走,才能使海水不斷蒸發與結冰。
折疊反滲透法
通常又稱超過濾法,是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐漸升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。因此,從1974年起,美日等發達國家先後把發展重心轉向反滲透法。
反滲透海水淡化技術發展很快,工程造價和運行成本持續降低,主要發展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力,提高反滲透系統回收率,廉價高效預處理技術,增強系統抗污染能力等。
折疊太陽能法
太陽能海水淡化技術人類早期利用太陽能進行海水淡化,主要是利用太陽能進行蒸餾,所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器[4]。蒸餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器,人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便,至今仍被廣泛採用。對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點,將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。太陽能蒸餾法就是採用簡單的太陽能蒸餾器。該蒸餾器由一個水槽組成,水槽內有一個黑色多孔的氈心浮洞,槽頂上蓋有一塊透明、邊緣封閉的玻璃覆蓋層。太陽光穿過透明的覆蓋層投射到黑色絕熱的槽底,轉換為熱能。因此,塑料芯中的水面溫度總是高於透明覆蓋層底的溫度,水從氈芯蒸發,蒸汽擴散到覆蓋層上冷卻為液體,排入不透明的蒸餾槽中。[5]
折疊低溫蒸餾
低溫多效蒸餾淡化技術
低溫多效海水淡化技術是指鹽水的最高蒸發溫度低於70℃的蒸餾淡化技術,其特徵是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發器串聯起來,用一定量的蒸汽輸入首效,後面一效的蒸發溫度均低於前面一效,然後通過多次的蒸發和冷凝,從而得到多倍於蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。
多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發,前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源,並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素,發展迅速,裝置的規模日益擴大,成本日益降低,主要發展趨勢為提高首效溫度,提高裝置單機造水能力;採用廉價材料降低工程造價,提高操作溫度,提高傳熱效率等。一種低溫多效蒸餾法海水淡化設備,包括供汽系統、布水系統、蒸發器、淡水箱及濃水箱,供汽系統的生蒸汽入口置於中間效蒸發器上。工作方法為:(1)布水系統對海水進行噴淋;(2)輸入生蒸汽到中間效蒸發器的蒸發管內部;(3)蒸汽在蒸發管內冷凝傳出熱量,蒸發管外吸收熱量產生蒸發;(4)新蒸汽輸送至其兩側的蒸發管內.管外吸收熱量、產生蒸發;(6)各效蒸發器重復蒸發和冷凝過程;(7)蒸餾水進入淡水箱;(8)濃鹽水進入濃水箱。
折疊多級閃蒸
所謂閃蒸,是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下,部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水,依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發,將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大,技術最成熟,運行安全性高彈性大,主要與火電站聯合建設,適合於大型和超大型淡化裝置,主要在海灣國家採用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,降低單位電力消耗,提高傳熱效率等。
折疊電滲析法
該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列,組成多個相互獨立的隔室海水被淡化,而相鄰隔室海水濃縮,淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。
折疊壓汽蒸餾
蒸餾法是通過加熱海水使之沸騰汽化,再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸餾法海水淡化技術是最早投人工業化應用的淡化技術,特點是即使在污染嚴重、高生物活性的海水環境中也適用,產水純度高。與膜法海水淡化技術相比,蒸餾法具有可利用電廠和其他工廠的低品位熱、對原料海水水質要求低、裝置的生產能力大,是當前海水淡化的主流技術之一。
折疊露點蒸發
露點蒸發淡化技術是一種新的苦鹹水和海水淡化方法。它基於載氣增濕和去濕的原理,同時回收冷凝去濕的熱量,傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。露點蒸發淡化技術是以空氣為載體,通過用海水或苦鹹水對其增濕和去濕來製得淡水,並通過熱傳遞將去濕過程與增濕過程耦合,使冷凝潛熱直接傳遞到蒸發室,為蒸發鹽水提供汽化潛熱,以提高過程的熱效率。建立了有效傳熱面積分別為9.6 m~2和2.75 m~2的兩台增濕/去濕耦合的露點蒸發淡化設備。建立了相應的實驗裝置和計算機數據採集系統。分別成功地完成了露點蒸發淡化基本流程與參數相關性實驗以及強化傳熱/傳質淡化實驗。
折疊真空冷凍
真空冷凍海水淡化法工藝包括脫氣、預冷、蒸發結晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟,海水淡化水產品可達到國家飲用水標准,是一種較理想的海水淡化法。
冷凍海水淡化法工藝
冷凍海水淡化法工藝之脫
冷凍海水淡化法工藝之預冷
冷凍海水淡化法工藝之溫度和壓力
它們是影響海水蒸發與結冰速率的主要因素。
冷凍海水淡化法工藝之冰—鹽水是一固液系統
冷凍海水淡化法工藝之蒸汽冷凝
折疊新吸附法
非加壓滲透吸附
非加壓吸附滲透海水淡化法,或稱為「正向滲透法」,讓水通過多孔膜進入一種超強吸水的吸附劑的鹽濃度甚至超過海水的溶液或固態物,但溶液里的特殊鹽分很容易蒸發。分固態鹽、液態鹽方向。固態鹽解吸附耗能更小。
另外兩種方法都在薄膜結構上有了創新和改進
碳納米管薄膜,是一種用碳納米管來做薄膜的小孔,另一種滲透用的薄膜。
蛋白質膜,是薄膜的孔用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。
㈥ 海水淡化方法及成本
現代意義上的海水淡化則是在第二次世界大戰以後才發展起來的。戰後由於國際資本大力開發中東地區石油,使這一地區經濟迅速發展,人口快速增加,這個原本乾旱的地區對淡水資源的需求與日俱增。而中東地區獨特的地理位置和氣候條件,加之其豐富的能源資源,又使得海水淡化成為該地區解決淡水資源短缺問題的現實選擇,並對海水淡化裝置提出了大型化的要求。
在這樣的背景下,20世紀60年代初,多級閃蒸海水淡化技術應運而生。
現代海水淡化產業也由此步入了快速發展的時代。
海水淡化技術的大規模應用始於乾旱的中東地區,但並不局限於該地區。由於世界上70%以上的人口都居住在離海洋120公里以內的區域,因而海水淡化技術近20多年迅速在中東以外的許多國家和地區得到應用。最新資料表明,到2003年止,世界上已建成和已簽約建設的海水和苦鹹水淡化廠,其生產能力達到日產淡水3600萬噸。目前海水淡化已遍及全世界125個國家和地區,淡化水大約養活世界5%的人口。海水淡化,事實上已經成為世界許多國家解決缺水問題,普遍採用的一種戰略選擇,其有效性和可靠性已經得到越來越廣泛的認同。
蒸餾法
蒸餾法雖然是一種古老的方法,但由於技術不斷地改進與發展,該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,其原理如同海水受熱蒸發形成雲,雲在一定條件下遇冷形成雨,而雨是不帶鹹味的。根據所用能源、設備、流程不同主要可分設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。
冷凍法
冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端,其中蒸餾法會消耗大量的能源並在儀器里產生大量的鍋垢,而所得到的淡水卻並不多;而冷凍法同樣要消耗許多能源,但得到的淡水味道卻不佳,難以使用。
反滲透法
通常又稱超過濾法,是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐漸升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。因此,從1974年起,美日等發達國家先後把發展重心轉向反滲透法。
反滲透海水淡化技術發展很快,工程造價和運行成本持續降低,主要發展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力,提高反滲透系統回收率,廉價高效預處理技術,增強系統抗污染能力等。
太陽能法
人類早期利用太陽能進行海水淡化,主要是利用太陽能進行蒸餾,所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器,人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便,至今仍被廣泛採用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點,將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。
低溫多效
多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發,前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源,並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素,近年發展迅速,裝置的規模日益擴大,成本日益降低,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,採用廉價材料降低工程造價,提高操作溫度,提高傳熱效率等。
多級閃蒸
所謂閃蒸,是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下,部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水,依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發,將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大,技術最成熟,運行安全性高彈性大,主要與火電站聯合建設,適合於大型和超大型淡化裝置,主要在海灣國家採用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,降低單位電力消耗,提高傳熱效率等。
電滲析法該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列,組成多個相互獨立的隔室海水被淡化,而相鄰隔室海水濃縮,淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。
壓汽蒸餾
壓汽蒸餾海水淡化技術,是海水預熱後,進入蒸發器並在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力後引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝後作為產品水引出,如此實現熱能的循環利用。
流通電容吸附法
露點蒸發法
露點蒸發淡化技術是一種新的苦鹹水和海水淡化方法。它基於載氣增濕和去濕的原理,同時回收冷凝去濕的熱量,傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。
水電聯產
水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由於海水淡化成本在很大程度上取決於消耗電力和蒸汽的成本,水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力,從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的,這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。
熱膜聯產
熱膜聯產主要是採用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式(即MED-RO或MSF-RO方式),滿足不同用水需求,降低海水淡化成本。目前,世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠,日產海水淡化水量為45.4萬立方米,其中,MSF日產水28.4萬立方米,RO日產水17萬立方米。其優點是:投資成本低,可共用海水取水口。RO和MED/MSF裝置淡化產品水可以按一定比例混合滿足各種各樣的需求。
此外,以上方法的其他組合也日益受到重視。在實際選用中,究竟哪種方法最好,也不是絕對的,要根據規模大小、能源費用、海水水質、氣候條件以及技術與安全性等實際條件而定。
實際上,一個大型的海水淡化項目往往是一個非常復雜的系統工程。就主要工藝過程來說,包括海水預處理、淡化(脫鹽)、淡化水後處理等。其中預處理是指在海水進入起淡化功能的裝置之前對其所作的必要處理,如殺除海生物,降低濁度、除掉懸浮物(對反滲透法),或脫氣(對蒸餾法),添加必要的葯劑等;脫鹽則是通過上列的某一種方法除掉海水中的鹽分,是整個淡化系統的核心部分,這一過程除要求高效脫鹽外,往往需要解決設備的防腐與防垢問題,有些工藝中還要求有相應的能量回收措施;後處理則是對不同淡化方法的產品水針對不同的用戶要求所進行的水質調控和貯運等處理。海水淡化過程無論採用哪種淡化方法,都存在著能量的優化利用與回收,設備防垢和防腐,以及濃鹽水的正確排放等問題。
海水淡化技術的發展與工業應用,已有半個世紀的歷史,在此期間形成了以多級閃蒸、反滲透和多效蒸發為主要代表的工業技術。專家普遍認為,今後三、四十年在工業應用上,仍將是這三項技術「唱主角」,但反滲透的比重將越來越大。從地區上來講,中東海灣國家仍將以多級閃蒸為首選,因為它具有大型化和超大型化(單台設備產水量目前已高達日產淡水4~5萬噸)、適應於污染重的海灣水以及預處理費用低的優勢;然而在中東以外地區將以反滲透或膜法為首選,因為膜法的能耗和成本都具有優勢,以北美地區為例,近期的發展已經表明,在淡化和水處理方面都將以膜法為主。
㈦ 目前主要的海水淡化技術有哪些
現代意義上的海水淡化則是在第二次世界大戰以後才發展起來的。戰後由於國際資本大力開發中東地區石油,使這一地區經濟迅速發展,人口快速增加,這個原本乾旱的地區對淡水資源的需求與日俱增。而中東地區獨特的地理位置和氣候條件,加之其豐富的能源資源,又使得海水淡化成為該地區解決淡水資源短缺問題的現實選擇,並對海水淡化裝置提出了大型化的要求。
在這樣的背景下,20世紀60年代初,多級閃蒸海水淡化技術應運而生,現代海水淡化產業也由此步入了快速發展的時代。
海水淡化技術的大規模應用始於乾旱的中東地區,但並不局限於該地區。由於世界上70%以上的人口都居住在離海洋120公里以內的區域,因而海水淡化技術近20多年迅速在中東以外的許多國家和地區得到應用。最新資料表明,到2003年止,世界上已建成和已簽約建設的海水和苦鹹水淡化廠,其生產能力達到日產淡水3600萬噸。目前海水淡化已遍及全世界125個國家和地區,淡化水大約養活世界5%的人口。海水淡化,事實上已經成為世界許多國家解決缺水問題,普遍採用的一種戰略選擇,其有效性和可靠性已經得到越來越廣泛的認同。
冷凍法:冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端,其中蒸餾法會消耗大量的能源並在儀器里產生大量的鍋垢,而所得到的淡水卻並不多;而冷凍法同樣要消耗許多能源,但得到的淡水味道卻不佳,難以使用。真空冷凍海水淡化法工藝包括脫氣、預冷、蒸發結晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟,海水淡化水產品可達到國家飲用水標准,是一種較理想的海水淡化法。
冷凍海水淡化法原理
海水三相點是使海水汽、液、固三相共存並達到平衡的一個特殊點。若壓力或溫度偏離該三相點,平衡被破壞,三相會自動趨於一相或兩相。真空冷凍法海水淡化正是利用海水的三相點原理,以水自身為製冷劑,使海水同時蒸發與結冰,冰晶再經分離、洗滌而得到淡化水的一種低成本的淡化方法。與蒸餾法、膜海水淡化法相比,冷凍海水淡化法能耗低,腐蝕、結垢輕,預處理簡單,設備投資小,並可處理高含鹽量的海水,是一種較理想的海水淡化法。
冷凍海水淡化法工藝
冷凍海水淡化法工藝之脫氣 由於海水中溶有的不凝性氣體在低壓條件下將幾乎全部釋放,且又不會在冷凝器內冷凝。這將升高系統的壓力,使蒸發結晶器內壓力高於二相點壓力,破壞操作的進行。顯然減壓脫氣法適合本系統。
冷凍海水淡化法工藝之預冷 海水脫氣後可與蒸發結晶器內排出的濃鹽水和淡化水產生熱交換,預冷至海水的冰點附近。
海水淡化法工藝之溫度和壓力 它們是影響海水蒸發與結冰速率的主要因素。
海水淡化法工藝之冰—鹽水是一固液系統 普通的分離方法均可使冰—鹽水得到分離,但分離方法不同,得到的冰晶含鹽量也不同。實驗結果表明減壓過濾方法得到的冰晶含鹽量比常壓過濾方法得到的冰晶含鹽量低得多。
海水淡化法工藝之蒸汽冷凝 在蒸發結晶器內,除海水析出冰晶以外,還將產生大量的蒸汽,這些蒸汽必須及時移走,才能使海水不斷蒸發與結冰。
反滲透法:通常又稱超過濾法,是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐漸升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。因此,從1974年起,美日等發達國家先後把發展重心轉向反滲透法。
反滲透海水淡化技術發展很快,工程造價和運行成本持續降低,主要發展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力,提高反滲透系統回收率,廉價高效預處理技術,增強系統抗污染能力等。
太陽能法:人類早期利用太陽能進行海水淡化,主要是利用太陽能進行蒸餾,所以早期的太陽能海水淡化裝置一般都稱為太陽能蒸餾器。餾系統被動式太陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器,人們對它的應用有了近150年的歷史。由於它結構簡單、取材方便,至今仍被廣泛採用。目前對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中於材料的選取、各種熱性能的改善以及將它與各類太陽能集熱器配合使用上。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點,將太陽能採集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由於不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。
低溫多效:低溫多效蒸餾淡化技術的概念低溫多效海水淡化技術是指鹽水的最高蒸發溫度低於70℃的淡化技術,其特徵是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發器串聯起來,用一定量的蒸汽輸入通過多次的蒸發和冷凝,後面一效的蒸發溫度均低於前面一效,從而得到多倍於蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。
多效蒸發是讓加熱後的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發,前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源,並冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由於節能的因素,近年發展迅速,裝置的規模日益擴大,成本日益降低,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,採用廉價材料降低工程造價,提高操作溫度,提高傳熱效率等。一種低溫多效蒸餾法海水淡化設備,包括供汽系統、布水系統、蒸發器、淡水箱及濃水箱,供汽系統的生蒸汽入口置於中間效蒸發器上。工作方法為:(1)布水系統對海水進行噴淋;(2)輸入生蒸汽到中間效蒸發器的蒸發管內部;(3)蒸汽在蒸發管內冷凝傳出熱量,蒸發管外吸收熱量產生蒸發;(4)新蒸汽輸送至其兩側的蒸發管內;(5)管內發生冷凝,管外吸收熱量、產生蒸發;(6)各效蒸發器重復蒸發和冷凝過程;(7)蒸餾水進入淡水箱;(8)濃鹽水進入濃水箱。
多級閃蒸:所謂閃蒸,是指一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下,部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水,依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發,將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大,技術最成熟,運行安全性高彈性大,主要與火電站聯合建設,適合於大型和超大型淡化裝置,主要在海灣國家採用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,降低單位電力消耗,提高傳熱效率等。
電滲析法:該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列,組成多個相互獨立的隔室海水被淡化,而相鄰隔室海水濃縮,淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。
壓汽蒸餾:壓汽蒸餾海水淡化技術,是海水預熱後,進入蒸發器並在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力後引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝後作為產品水引出,如此實現熱能的循環利用。
露點蒸發法:露點蒸發淡化技術是一種新的苦鹹水和海水淡化方法。它基於載氣增濕和去濕的原理,同時回收冷凝去濕的熱量,傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。露點蒸發淡化技術是以空氣為載體,通過用海水或苦鹹水對其增濕和去濕來製得淡水,並通過熱傳遞將去濕過程與增濕過程耦合,使冷凝潛熱直接傳遞到蒸發室,為蒸發鹽水提供汽化潛熱,以提高過程的熱效率。建立了有效傳熱面積分別為9.6 m~2和2.75 m~2的兩台增濕/去濕耦合的露點蒸發淡化設備。建立了相應的實驗裝置和計算機數據採集系統。分別成功地完成了露點蒸發淡化基本流程與參數相關性實驗以及強化傳熱/傳質淡化實驗。
水電聯產:水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由於海水淡化成本在很大程度上取決於消耗電力和蒸汽的成本,水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力,從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的,這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。
熱膜聯產:熱膜聯產主要是採用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式(即MED-RO或MSF-RO方式),滿足不同用水需求,降低海水淡化成本。目前,世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠,日產海水淡化水量為45.4萬立方米,其中,MSF日產水28.4萬立方米,RO日產水17萬立方米。其優點是:投資成本低,可共用海水取水口。RO和MED/MSF裝置淡化產品水可以按一定比例混合滿足各種各樣的需求。
此外,以上方法的其他組合也日益受到重視。在實際選用中,究竟哪種方法最好,也不是絕對的,要根據規模大小、能源費用、海水水質、氣候條件以及技術與安全性等實際條件而定。
實際上,一個大型的海水淡化項目往往是一個非常復雜的系統工程。就主要工藝過程來說,包括海水預處理、淡化(脫鹽)、淡化水後處理等。其中預處理是指在海水進入起淡化功能的裝置之前對其所作的必要處理,如殺除海生物,降低濁度、除掉懸浮物(對反滲透法),或脫氣(對蒸餾法),添加必要的葯劑等;脫鹽則是通過上列的某一種方法除掉海水中的鹽分,是整個淡化系統的核心部分,這一過程除要求高效脫鹽外,往往需要解決設備的防腐與防垢問題,有些工藝中還要求有相應的能量回收措施;後處理則是對不同淡化方法的產品水針對不同的用戶要求所進行的水質調控和貯運等處理。海水淡化過程無論採用哪種淡化方法,都存在著能量的優化利用與回收,設備防垢和防腐,以及濃鹽水的正確排放等問題。
海水淡化技術的發展與工業應用,已有半個世紀的歷史,在此期間形成了以多級閃蒸、反滲透和多效蒸發為主要代表的工業技術。專家普遍認為,今後三、四十年在工業應用上,仍將是這三項技術「唱主角」,但反滲透的比重將越來越大。從地區上來講,中東海灣國家仍將以多級閃蒸為首選,因為它具有大型化和超大型化(單台設備產水量目前已高達日產淡水4~5萬噸)、適應於污染重的海灣水以及預處理費用低的優勢;然而在中東以外地區將以反滲透或膜法為首選,因為膜法的能耗和成本都具有優勢,以北美地區為例,近期的發展已經表明,在淡化和水處理方面都將以膜法為主。
㈧ 海水的淡化技術
海水淡化技術:非加壓吸附滲透海水淡化法
上個世紀90年代鄧宇的發明,《美國化學文摘》收錄
攝取海洋甘泉
水是生命之源。不久以前,人類還沉迷於淡水是自然界取之不盡的無償賜品的神話,然而,工業化的蓬勃發展與人口的急劇增加無情地粉碎了這個神話。淡水危機甚至比糧食危機、石油危機還要來勢洶洶,解決淡水資源問題已提到了人類的議事日程。在這種背景下,把海水、苦鹹水等含高鹽量的水轉化為生產、生活用水的海水淡化技術得到空前迅猛的發展。淡化海水的方法已有十種之多,下面介紹的是其中最為主要的幾種。
蒸餾法
蒸餾法雖然是一種古老的方法,但由於技術不斷地改進與發展,該法至今仍占統治地位。蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,其原旦如同海水受熱蒸發形成雲,雲在一定條件下遇冷形成雨,而雨是不帶的鹹味的。根據設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。此外,以上方法的組合也日益受到重視。
電滲析法
電滲析法亦換膜電滲析法。
該法的技術關鍵是新型離子交換膜的研製。離子交換膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽膜與陰膜交替排列,組成多個相互獨立的隔室海水被淡化,而相鄰隔室海水濃縮,淡水與濃縮水得以分離。電滲析法不僅可以淡化海水,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用於化工、醫葯、食品等行業的濃縮、分離與提純。
反滲透法
是1953年才開始採用的一種膜分離淡化法。該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。在通常情況下,淡水通過半透膜擴散到海水一側,從而使海水一側的液面逐升高,直至一定的高度才停止,這個過程為滲透。此時,海水一側高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側施加一大於海水滲透壓的外壓,那麼海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優點是節能。它的能耗僅為電滲析法的1/2,蒸餾法的1/40。因此,從1974年起,美日等發達國家先後把發展重轉向反滲透法。超過濾法,
宏大設想
尋找海水淡化新技術
隨著科技的飛速發展,壓力驅動反滲透膜分離技術(RO)在膜、膜組器、設備和工藝等方面都有了較大創新和改進,但人們也越來越意識到RO技術在節能、環保領域存在的局限,而且就脫鹽來講,RO技術可認為已接近發展的頂峰。因此,國外已經開展了「正向滲透膜分離技術(FO)」的相關研究,並取得了一定的成果,在海水淡化、污水處理、食品加工、醫葯等領域得到了應用,特別是「壓力延緩滲透(FRO)海水發電」,更是一項極具前景的清潔再生能源開發技術J。但是國內對正向滲透膜分離技術關注得很少,相關研究和論文也不多。雖然,上個世紀90年代我國有了創造性的發明「非加壓吸附滲透法海水淡化」(CN92110710.2)。
正向滲透分離技術很早就得到了應用。很久以前,人們就採用食鹽來長期貯存食物,因為在高鹽環境下多數細菌、黴菌和病原菌由於滲透作用會脫水死亡或暫時失去活性。如今,人們已經開始利用正向滲透膜分離技術進行海水淡化、工業廢水處理、垃圾滲透液處理等研究;食品工業在實驗室利用正向滲透膜分離來濃縮飲料;緊急救援時的生命支持系統利用正向滲透膜分離技術製取淡水。隨著材料科學的發展,正向滲透技術已經應用於人體的葯物控制釋放。
非加壓滲透吸附法(90年代)
非加壓吸附滲透海水淡化法,或稱為「正向滲透法」,讓水通過多孔膜正向滲透進入一種超強吸水的吸附劑或鹽濃度甚至超過海水的溶液或固態物,不需要外界加壓,但溶液里的特殊鹽分提取液很容易蒸發,不需要加太多的熱(加熱能與反滲透加壓的能量比?)。分固態鹽、液態鹽方向。固態鹽解吸附耗能更小。
海水淡化技術:非加壓吸附滲透海水淡化法(CN92110710.2)1992年:上個世紀90年代鄧宇的發明,《美國化學文摘》收錄。另外兩種方法都在薄膜結構上有了創新和改進
碳納米管薄膜
一種用碳納米管來做薄膜的小孔,另一種滲透用的薄膜。
活細胞蛋白質膜
薄膜的孔用引導水分子通過活細胞的細胞膜的蛋白質來構成。
反滲透機理
統一的「干閉濕開」反滲透機理模型
有幾個經典模型
1.優先吸附毛細孔模型:弱點干態電鏡下,沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。
2.溶解擴散模型:不認為有孔。
3.干閉濕開模型:上個世紀80,90年代,國人鄧宇等提出的,能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既「干閉濕開」反滲透模型,統一了兩個最經典的反滲透機制模型,細孔模型,溶解擴散模型。
膜干時,膜收縮緻密,孔隙閉合,電鏡下看不到
膜濕時,膜材料溶脹,膜的孔隙被溶劑溶脹,孔打開。合並就是「干閉濕開」脫鹽模型。
㈨ 污水處理和海水淡化哪個成本更高一些
污水處理的要求相對低點,一般工業污水(除了含有重金屬的污水)只要求將內BOD,COD,水中不溶容物及色度降至國家要求標准之下就可以了。
而海水淡化一般將淡化後的水應用於生活用水/飲用水,而且海水中的氯化鈉/鎂的分離十分困難,目前海水淡化主要用的是反滲透技術(Revers Osmosis),設備及能耗都比較高,維修保養費用也相對高。
如果要將污水處理成生活/飲用水,那又當別論。