海水淡化聯(lián)合處理技術(shù)

馬朝勤++李玉磊

摘 要：本文主要介紹了海水淡化技術(shù)，包括以反滲透為主的膜法和以低溫多效蒸餾為主的熱法，重點(diǎn)闡述了熱法和膜法相結(jié)合的海水淡化聯(lián)合處理技術(shù)。海水淡化“熱-膜”聯(lián)合處理工藝可用于滿足不同用戶對(duì)水質(zhì)的需求，提高水、電的優(yōu)化配比，降低海水淡化的成本。

關(guān)鍵詞：海水淡化 聯(lián)合處理 低溫多效蒸餾 反滲透

中圖分類號(hào)：P747 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（b）-0084-02

Abstract： This paper introduces the main seawater desalination technology， including the Reverse Osmosis （RO） based membrane technology and the low-temperature multi effect distillation （LT-MED） based thermal technology. The combined treatment process of thermal and membrane is emphasized. The "thermal- membrane" combined seawater desalination treatment process can be used to meet the needs of different users for water quality， to improve the optimal ratio of water and electricity， and to reduce the cost of desalination.

Key Words： Seawater desalination；Combined；LT-MED；RO

水是人類生存和工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的自然資源。隨著世界環(huán)境的變化、人口的增加，全世界正面臨嚴(yán)重的淡水資源緊缺的局面，供水不足將成為一個(gè)深刻的社會(huì)危機(jī)，而海水淡化是解決該危機(jī)的重要途徑之一。從20世紀(jì)50年代開始，海水淡化技術(shù)隨著水資源危機(jī)的加劇得到了快速發(fā)展，如今在全世界已得到了廣泛應(yīng)用[1，2]。

1 海水淡化方法

全球海水淡化技術(shù)大概有20多種，包括滲透法、低溫多效、多級(jí)閃蒸、電滲析、壓氣蒸餾、露點(diǎn)蒸發(fā)，以及利用核能、太陽能、潮汐能的海水淡化技術(shù)等。概括來講，其可以分為四類，即熱法、膜法、電滲析法、冷凍法，其中以熱法和膜法的應(yīng)用最為廣泛，已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的即“熱法中的多級(jí)閃蒸法（MSF）和低溫多效蒸餾法（LT-MED），膜法中的反滲透法（RO）”[3，4]。

1.1 熱法

熱法即利用熱能產(chǎn)生淡水，原理為“加熱—蒸發(fā)—冷凝”，溶液中的水分在蒸發(fā)過程中轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝瑥亩c鹽分進(jìn)行分離，其中以MSF和LT-MED為主[5]。

多級(jí)閃蒸法（MSF），MSF的原理是將經(jīng)過加熱的海水，依次在多個(gè)壓力逐漸降低的閃蒸室中進(jìn)行閃蒸，再將閃蒸出來的蒸汽冷凝得到淡水，全球海水淡化裝置以該方法產(chǎn)量最大，方法最成熟。

低溫多效蒸餾法（LT-MED），LT-MED的原理是讓加熱后的海水在多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，前一效蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的蒸汽作為下一效蒸發(fā)器的熱源，并冷凝為淡水，冷凝后的淡水從管束中流出并被逐級(jí)收集，鹽水聚集在蒸發(fā)器底部并流向下一效，其是熱法中最節(jié)能的方法之一。

1.2 膜法

膜法即利用“膜”使溶液中的水分和鹽分得以分離，從過程原理分為三類，即反滲透法（RO）、膜蒸餾法（MD）、納濾法（NF或膜軟化MS），其中以RO為主。RO是以壓力差為推動(dòng)力的淡化過程，即在鹽水側(cè)施加大于滲透壓的壓力，使鹽水側(cè)化學(xué)勢(shì)高于淡水側(cè)，從而使鹽水中的水分透過膜流向淡水側(cè)，其是目前發(fā)展最快使用最多的淡化技術(shù)。

1.3 主流技術(shù)比較

縱觀海水淡化技術(shù)發(fā)展歷程，MSF，LT-MED和RO為目前海淡的主要代表技術(shù)，并且在今后幾十年內(nèi)仍將作為主角，該三種方法的比較如表1所示。

2 聯(lián)合處理海水淡化

聯(lián)合處理海水淡化是指不同海水淡化方法間的組合，目前主要指“熱-膜”聯(lián)合，即熱法和膜法相聯(lián)合的一種海淡技術(shù)，主要包括MED-RO和MSF-RO兩種[5]。另外，其他方法間的組合也日益受到重視，在實(shí)際選用中，要根據(jù)規(guī)模大小、能源費(fèi)用、海水水質(zhì)、氣候條件以及技術(shù)與安全性等實(shí)際條件綜合而定。

“熱-膜”聯(lián)合海水淡化方法的意義表現(xiàn)為：（1）可以滿足不同用水的需求，即RO產(chǎn)品水（水質(zhì)為一級(jí)<300mg/L，二級(jí)<10mg/L）和MED/MSF產(chǎn)品水（1～10mg/L）可以按照一定比例混合，以滿足各種各樣的需求，降低海水淡化的成本。（2）可以提高水、電的優(yōu)化配比，即在用電量較大的季節(jié)（產(chǎn)生廢氣較多）提高熱法產(chǎn)水量，在用電量較低的季節(jié)（產(chǎn)生廢氣較少）提高膜法產(chǎn)水量，以保證恒定的供水量，所以“熱-膜”聯(lián)合海水淡化處理技術(shù)可以最大程度上減少整體的能源需求。

相比單一的熱法或膜法海水淡化，“熱-膜”聯(lián)合海淡方法具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，以中東某工程聯(lián)合處理海淡方案為例，表2對(duì)其進(jìn)行了比較。

3 結(jié)語

由比較可知，“MED-RO”聯(lián)合海水淡化方案將熱法和膜法聯(lián)合在一起，使兩種海水淡化方案的優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，投資成本低，運(yùn)行靈活，最大程度上減少了整體能源需求并且可以滿足不同用戶對(duì)水質(zhì)的需求，提高了水電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，確保了水電聯(lián)產(chǎn)的穩(wěn)定性，更好地實(shí)現(xiàn)了水電的合理配比。

參考文獻(xiàn)

[1] 王俊紅，高乃云，范玉柱，等.海水淡化的發(fā)展及應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2008，28（5）：6-9.

[2] 譚永文，王琪.海水淡化——應(yīng)用與發(fā)展[J].水處理技術(shù)，2015（10）：17-20.

[3] 王世昌.海水淡化工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[4] 解利昕，李憑力，王世昌.海水淡化技術(shù)現(xiàn)狀及各種淡化方法評(píng)述[J].化工進(jìn)展，2003，22（10）：1081-1084.

[5] 夏艷，伍聯(lián)營(yíng).海水淡化過程優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2007，33（11）：1-5.endprint