節(jié)水技術(shù)第七、八章

1、2021/7/41 雨水利用雨水利用對(duì)天然降水進(jìn)行收集、存蓄并加以利用對(duì)天然降水進(jìn)行收集、存蓄并加以利用。7.1 7.1 雨水利用雨水利用方式方式:1. 直接設(shè)置收集雨水的集流面直接設(shè)置收集雨水的集流面,把集流面上的雨水通過(guò)集把集流面上的雨水通過(guò)集水槽、管收入蓄水器水槽、管收入蓄水器(置于地上或地下的罐或窖置于地上或地下的罐或窖) 中進(jìn)中進(jìn)行儲(chǔ)存以備利用行儲(chǔ)存以備利用; 2. 采取措施促進(jìn)雨水的滲透采取措施促進(jìn)雨水的滲透,回灌、補(bǔ)充地下水回灌、補(bǔ)充地下水,調(diào)節(jié)地調(diào)節(jié)地下水的采補(bǔ)平衡。下水的采補(bǔ)平衡。 2021/7/42一、城市雨水利用一、城市雨水利用1. 有利于增加可供水量有利于增加可供水量

2、2. 有利于控制城市雨洪有利于控制城市雨洪 3. 有利于控制非點(diǎn)源污染有利于控制非點(diǎn)源污染 4. 有利于回灌城市地下水有利于回灌城市地下水 5. 具有生態(tài)意義和經(jīng)濟(jì)效益具有生態(tài)意義和經(jīng)濟(jì)效益 可起到調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、增進(jìn)城市綠化、遏制城市熱可起到調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、增進(jìn)城市綠化、遏制城市熱島效應(yīng)等作用島效應(yīng)等作用,改善城市生態(tài)環(huán)境。改善城市生態(tài)環(huán)境。 經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益:一節(jié)省巨額的市政排水投資一節(jié)省巨額的市政排水投資;二節(jié)省市政、用水單二節(jié)省市政、用水單位和居民用水開(kāi)支。位和居民用水開(kāi)支。 三有良好的產(chǎn)業(yè)前景三有良好的產(chǎn)業(yè)前景,能形成新的經(jīng)濟(jì)能形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。增長(zhǎng)點(diǎn)。 （一）城市雨水利用

3、的作用（一）城市雨水利用的作用2021/7/431. 必要性必要性 我國(guó)城市化發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁我國(guó)城市化發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,城市雨水具有利害雙重性城市雨水具有利害雙重性,雨雨水利用是興利除害、保障城市水安全的需要。水利用是興利除害、保障城市水安全的需要。 2. 可行性可行性 (1)水量方面水量方面雨水水量可觀。雨水水量可觀。(2)水質(zhì)方面水質(zhì)方面雨水礦化度低雨水礦化度低,水質(zhì)優(yōu)于污水的水質(zhì)。水質(zhì)優(yōu)于污水的水質(zhì)。(3)技術(shù)方面技術(shù)方面多國(guó)實(shí)踐證明多國(guó)實(shí)踐證明,屋面雨水利用、下凹式屋面雨水利用、下凹式 綠綠地雨水利用、土壤入滲、道路小區(qū)和廣場(chǎng)雨水利用、地雨水利用、土壤入滲、道路小區(qū)和廣場(chǎng)雨水利用、雨水收集回

4、用等模式都是可行的。雨水收集回用等模式都是可行的。 （二）城市雨水利用的必要性和可行性（二）城市雨水利用的必要性和可行性2021/7/44（三）城市雨水利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（三）城市雨水利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1. 1. 現(xiàn)狀現(xiàn)狀 20世紀(jì)世紀(jì)80年代初期年代初期,由于全球范圍內(nèi)的水資源危機(jī)由于全球范圍內(nèi)的水資源危機(jī),世界各地掀起了雨水利用的高潮世界各地掀起了雨水利用的高潮,國(guó)際雨水集流系統(tǒng)協(xié)國(guó)際雨水集流系統(tǒng)協(xié)會(huì)會(huì)IRCSA(International Rainwater Catchment systems Association) 應(yīng)運(yùn)而生。應(yīng)運(yùn)而生。19822009年間年間,該協(xié)會(huì)已在該協(xié)會(huì)已

5、在世界各地召開(kāi)了世界各地召開(kāi)了14次國(guó)際雨水收集大會(huì)。次國(guó)際雨水收集大會(huì)。 (1) 日本日本 在樓頂集雨修建空中花園在樓頂集雨修建空中花園; 修建地表、地下的蓄洪池修建地表、地下的蓄洪池,將雨水作為城市雜用水將雨水作為城市雜用水; 修建滲井、滲溝、滲池等將地面徑流就地滲入地下。修建滲井、滲溝、滲池等將地面徑流就地滲入地下。 2021/7/45 (2) 德國(guó)德國(guó)是歐洲開(kāi)展雨水利用工程最好的國(guó)家之一。是歐洲開(kāi)展雨水利用工程最好的國(guó)家之一。 德國(guó)的城市雨水利用可分為兩大類(lèi)德國(guó)的城市雨水利用可分為兩大類(lèi): a. a. 家庭房屋屋頂雨水集蓄利用系統(tǒng)家庭房屋屋頂雨水集蓄利用系統(tǒng) 利用房屋屋頂作為雨水集流面

6、利用房屋屋頂作為雨水集流面,將雨水導(dǎo)入設(shè)置于房屋將雨水導(dǎo)入設(shè)置于房屋外或半地下室的水池中外或半地下室的水池中,每個(gè)水池容積每個(gè)水池容積35m3。儲(chǔ)存于水池。儲(chǔ)存于水池的雨水通過(guò)管道和小型水泵輸水系統(tǒng)用作家庭雜用水。當(dāng)?shù)挠晁ㄟ^(guò)管道和小型水泵輸水系統(tǒng)用作家庭雜用水。當(dāng)雨水集蓄池中存水用完時(shí)雨水集蓄池中存水用完時(shí),可自動(dòng)和原有供水系統(tǒng)連接。當(dāng)可自動(dòng)和原有供水系統(tǒng)連接。當(dāng)水池已裝滿(mǎn)時(shí)水池已裝滿(mǎn)時(shí),雨水可自動(dòng)溢流雨水可自動(dòng)溢流,排入小區(qū)排水系統(tǒng)。排入小區(qū)排水系統(tǒng)。 b. b. 公共建筑和綠地等集蓄和導(dǎo)滲系統(tǒng)公共建筑和綠地等集蓄和導(dǎo)滲系統(tǒng) 公共建筑集蓄入滲回補(bǔ)系統(tǒng)規(guī)模相對(duì)較大公共建筑集蓄入滲回補(bǔ)系統(tǒng)規(guī)模

7、相對(duì)較大,將公共建筑將公共建筑或鋪裝地面的雨水集蓄于地下水池或鋪裝地面的雨水集蓄于地下水池,容積一般在容積一般在100m3以上以上,蓄水池頂部有溢流口蓄水池頂部有溢流口,當(dāng)暴雨入流超過(guò)蓄水容量當(dāng)暴雨入流超過(guò)蓄水容量,可排入城市可排入城市河道或洼地。河道或洼地。 2021/7/46（a）柏林居民的雨水收集裝置）柏林居民的雨水收集裝置 （b）品種齊全的雨水利用產(chǎn)品）品種齊全的雨水利用產(chǎn)品德國(guó)的家庭雨水收集利用裝置及產(chǎn)品德國(guó)的家庭雨水收集利用裝置及產(chǎn)品2021/7/47 (3) 美國(guó)美國(guó) 美國(guó)的雨水利用以提高天然入滲能力為宗旨。美國(guó)的雨水利用以提高天然入滲能力為宗旨。 多個(gè)州制定的雨洪管理?xiàng)l例規(guī)定多

8、個(gè)州制定的雨洪管理?xiàng)l例規(guī)定:新開(kāi)發(fā)區(qū)的新開(kāi)發(fā)區(qū)的暴雨洪水洪峰流量不能超過(guò)開(kāi)發(fā)前的水平暴雨洪水洪峰流量不能超過(guò)開(kāi)發(fā)前的水平,所有新開(kāi)所有新開(kāi)發(fā)區(qū)必須強(qiáng)制實(shí)行發(fā)區(qū)必須強(qiáng)制實(shí)行“就地滯洪蓄水就地滯洪蓄水”。滯洪設(shè)施的最。滯洪設(shè)施的最低容量均應(yīng)能控制五年一遇的暴雨徑流。低容量均應(yīng)能控制五年一遇的暴雨徑流。 2. 2. 發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì) (1) 雨水利用設(shè)施向標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展雨水利用設(shè)施向標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 (2) 雨水利用技術(shù)向國(guó)際化與集成化發(fā)展雨水利用技術(shù)向國(guó)際化與集成化發(fā)展 (3) 雨水利用向多目標(biāo)和綜合性技術(shù)發(fā)展雨水利用向多目標(biāo)和綜合性技術(shù)發(fā)展2021/7/48（四）城市雨水利用技術(shù)（四）城市

9、雨水利用技術(shù)1. 1. 雨水滲透利用技術(shù)雨水滲透利用技術(shù) 雨水滲透設(shè)施包括滲水管、滲水溝、滲水地面、滲雨水滲透設(shè)施包括滲水管、滲水溝、滲水地面、滲水洼塘和滲水淺井等。水洼塘和滲水淺井等。n滲水管滲水管 滲水管是多孔管材滲水管是多孔管材,雨水通過(guò)埋設(shè)于地下的滲水雨水通過(guò)埋設(shè)于地下的滲水管向四周土壤層滲透管向四周土壤層滲透,其優(yōu)點(diǎn)其優(yōu)點(diǎn):占地面積少占地面積少,管材四周填管材四周填充粒徑充粒徑20-30mm的碎石或其它多孔材料的碎石或其它多孔材料,有較好的調(diào)有較好的調(diào)蓄能力。缺點(diǎn)蓄能力。缺點(diǎn):發(fā)生堵塞或滲透能力下降時(shí)發(fā)生堵塞或滲透能力下降時(shí),很難清洗很難清洗恢復(fù)恢復(fù),且要求匯集的雨水中不含懸浮固體。

10、且要求匯集的雨水中不含懸浮固體。 n滲水溝滲水溝 采用多孔材料制作或是自然的帶植物淺溝采用多孔材料制作或是自然的帶植物淺溝,底部底部鋪設(shè)透水性好的碎石層。鋪設(shè)透水性好的碎石層。2021/7/491. 1. 雨水滲透利用技術(shù)（續(xù)）雨水滲透利用技術(shù)（續(xù)）n滲水地面滲水地面 分為天然滲水地面和人工滲水地面。前者以綠地為分為天然滲水地面和人工滲水地面。前者以綠地為主主,其透水性好其透水性好,能美化環(huán)境并對(duì)雨水中的污染物有較能美化環(huán)境并對(duì)雨水中的污染物有較強(qiáng)的截留和凈化作用強(qiáng)的截留和凈化作用,但其滲透流量受土壤性質(zhì)的限制。但其滲透流量受土壤性質(zhì)的限制。人工透水地面是人工鋪設(shè)的透水性地面人工透水地面是人工

11、鋪設(shè)的透水性地面,如多孔瀝青地如多孔瀝青地面、碎石地面和草坪磚地面等面、碎石地面和草坪磚地面等,多鋪設(shè)在道路兩側(cè)的透多鋪設(shè)在道路兩側(cè)的透水人行道、停車(chē)場(chǎng)等。水人行道、停車(chē)場(chǎng)等。 n滲水洼塘滲水洼塘 利用天然或人工修筑的洼地或池塘進(jìn)行雨水滲透利用天然或人工修筑的洼地或池塘進(jìn)行雨水滲透,補(bǔ)給地下水。補(bǔ)給地下水。 2021/7/4102. 2. 雨水徑流收集利用技術(shù)雨水徑流收集利用技術(shù) 雨水徑流收集利用技術(shù)是對(duì)來(lái)自屋頂、道路等的降水雨水徑流收集利用技術(shù)是對(duì)來(lái)自屋頂、道路等的降水徑流進(jìn)行收集徑流進(jìn)行收集,稍加處理或不經(jīng)處理即直接用于沖洗廁所、澆稍加處理或不經(jīng)處理即直接用于沖洗廁所、澆灑綠地等。灑綠地等

12、。屋面雨水收集系統(tǒng)流程圖屋面雨水收集系統(tǒng)流程圖2021/7/411 城市雨水利用不僅是水利和城建系統(tǒng)的任務(wù)城市雨水利用不僅是水利和城建系統(tǒng)的任務(wù),還牽涉到還牽涉到很多部門(mén)。需要工程措施與非工程措施的有機(jī)結(jié)合。很多部門(mén)。需要工程措施與非工程措施的有機(jī)結(jié)合。 （五）促進(jìn)城市雨水利用的途徑（五）促進(jìn)城市雨水利用的途徑1. 把雨水利用納入城市總體規(guī)劃。把雨水利用納入城市總體規(guī)劃。 2. 在城市防洪思路和措施上應(yīng)有所創(chuàng)新和改革。在城市防洪思路和措施上應(yīng)有所創(chuàng)新和改革。 3. 盡快制定雨水利用的法規(guī)和條例。盡快制定雨水利用的法規(guī)和條例。 4. 對(duì)原有排水設(shè)施進(jìn)行改造對(duì)原有排水設(shè)施進(jìn)行改造,蓄排結(jié)合、先蓄后

13、排。蓄排結(jié)合、先蓄后排。 5. 強(qiáng)化管理強(qiáng)化管理,制定符合實(shí)際的雨水利用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。制定符合實(shí)際的雨水利用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。 城市雨水利用涉及面廣城市雨水利用涉及面廣,具體實(shí)施時(shí)需要水利、城建、具體實(shí)施時(shí)需要水利、城建、市政管理、環(huán)境保護(hù)等許多部門(mén)合作。包含城市雨水資源市政管理、環(huán)境保護(hù)等許多部門(mén)合作。包含城市雨水資源管理、雨水徑流污染控制、雨水的收集處理回用系統(tǒng)、城管理、雨水徑流污染控制、雨水的收集處理回用系統(tǒng)、城市生活小區(qū)水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)及生態(tài)環(huán)境建設(shè)等技術(shù)性很市生活小區(qū)水系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)及生態(tài)環(huán)境建設(shè)等技術(shù)性很強(qiáng)的內(nèi)容強(qiáng)的內(nèi)容,應(yīng)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)應(yīng)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù),結(jié)合我國(guó)國(guó)情制定相應(yīng)的技結(jié)合我

14、國(guó)國(guó)情制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。2021/7/412二、農(nóng)業(yè)雨水利用二、農(nóng)業(yè)雨水利用 農(nóng)業(yè)雨水利用是指通過(guò)自然過(guò)程或人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程將農(nóng)業(yè)雨水利用是指通過(guò)自然過(guò)程或人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程將雨水用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以提高作物產(chǎn)量和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)系雨水用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以提高作物產(chǎn)量和改善農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的做法。統(tǒng)的做法。 1. 1. 集雨系統(tǒng)集雨系統(tǒng) 集雨系統(tǒng)主要是指收集雨水的集雨場(chǎng)地。應(yīng)選擇具有一定集雨系統(tǒng)主要是指收集雨水的集雨場(chǎng)地。應(yīng)選擇具有一定產(chǎn)流面積的地方作為集雨場(chǎng)產(chǎn)流面積的地方作為集雨場(chǎng),不具備天然條件的地方不具備天然條件的地方,需人工需人工修建集雨場(chǎng)。修建集雨場(chǎng)。 （一）農(nóng)業(yè)雨水集蓄利用技術(shù)（一）農(nóng)業(yè)雨

15、水集蓄利用技術(shù) 雨水集蓄利用工程主要包括集雨系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)、雨水集蓄利用工程主要包括集雨系統(tǒng)、輸水系統(tǒng)、蓄水系統(tǒng)和用水系統(tǒng)。蓄水系統(tǒng)和用水系統(tǒng)。2. 2. 輸水系統(tǒng)輸水系統(tǒng) 輸水系統(tǒng)主要是指截流溝和輸水溝輸水系統(tǒng)主要是指截流溝和輸水溝(渠渠)。其作用是將集雨場(chǎng)。其作用是將集雨場(chǎng)上的來(lái)水匯集后引入沉砂池上的來(lái)水匯集后引入沉砂池,而后流入蓄水系統(tǒng)。而后流入蓄水系統(tǒng)。2021/7/4133. 3. 蓄水系統(tǒng)蓄水系統(tǒng) 蓄水系統(tǒng)含蓄水建筑物及其附屬設(shè)備蓄水系統(tǒng)含蓄水建筑物及其附屬設(shè)備,其作用是存儲(chǔ)其作用是存儲(chǔ)雨水雨水,并作簡(jiǎn)單的水質(zhì)處理。蓄水建筑物主要有水窖、并作簡(jiǎn)單的水質(zhì)處理。蓄水建筑物主要有水窖、水

16、窯、水池、水罐、水柜等類(lèi)型。水窯、水池、水罐、水柜等類(lèi)型。（一）農(nóng)業(yè)雨水集蓄利用技術(shù)（續(xù)）（一）農(nóng)業(yè)雨水集蓄利用技術(shù)（續(xù)）4. 4. 用水系統(tǒng)用水系統(tǒng) 對(duì)于以人和家畜、家禽飲用水為目的的庭院集雨對(duì)于以人和家畜、家禽飲用水為目的的庭院集雨工程工程,集雨、輸水、蓄水和用水都在庭院內(nèi)集雨、輸水、蓄水和用水都在庭院內(nèi),一般采用一般采用電動(dòng)水泵或手壓泵提水電動(dòng)水泵或手壓泵提水,個(gè)別缺電地區(qū)也常采用人工水個(gè)別缺電地區(qū)也常采用人工水桶提取。當(dāng)雨水集蓄主要用于農(nóng)業(yè)灌溉時(shí)桶提取。當(dāng)雨水集蓄主要用于農(nóng)業(yè)灌溉時(shí),用水系統(tǒng)即用水系統(tǒng)即灌溉系統(tǒng)。灌溉系統(tǒng)。2021/7/414利用海水節(jié)約淡水資源途徑海水代用：以海水為原

17、水，經(jīng)滅菌、殺生海水代用：以海水為原水，經(jīng)滅菌、殺生及除藻處理后，直接替代淡水作工業(yè)用水、及除藻處理后，直接替代淡水作工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、生活用水及其他用水。農(nóng)業(yè)灌溉用水、生活用水及其他用水。海水淡化：將海水處理成淡化水，作為淡海水淡化：將海水處理成淡化水，作為淡水需水場(chǎng)合的新水。水需水場(chǎng)合的新水。1. 1. 利用海水節(jié)約淡水資源的途徑利用海水節(jié)約淡水資源的途徑 全世界全世界70%以上的人口居住在離海洋以上的人口居住在離海洋120km以?xún)?nèi)的區(qū)以?xún)?nèi)的區(qū)域。面對(duì)淡水資源日趨緊張的局勢(shì)域。面對(duì)淡水資源日趨緊張的局勢(shì),世界各國(guó)紛紛將目光世界各國(guó)紛紛將目光投向占全球水儲(chǔ)量投向占全球水儲(chǔ)量96.5%的

18、海水的海水,海水利用近來(lái)得到蓬勃海水利用近來(lái)得到蓬勃發(fā)展。發(fā)展。7.2 7.2 海水利用海水利用一、概述一、概述2021/7/4152. 2. 國(guó)內(nèi)外海水利用概況國(guó)內(nèi)外海水利用概況 美國(guó)工業(yè)取水量自美國(guó)工業(yè)取水量自1970年后開(kāi)始下降、日本工業(yè)取水量自年后開(kāi)始下降、日本工業(yè)取水量自1975年后呈緩慢下降趨勢(shì)年后呈緩慢下降趨勢(shì),在一定程度上都與海水利用有關(guān)。在一定程度上都與海水利用有關(guān)。目前日本工業(yè)用海水量每年達(dá)到目前日本工業(yè)用海水量每年達(dá)到3000億億m3,美國(guó)達(dá)到美國(guó)達(dá)到1200億億m3。u 海水代用方面海水代用方面 目前目前,日本已經(jīng)完成工業(yè)布局調(diào)整日本已經(jīng)完成工業(yè)布局調(diào)整,將耗水量大的煉

19、鋼、電將耗水量大的煉鋼、電力和化工等布局在沿海力和化工等布局在沿海;美國(guó)預(yù)計(jì)美國(guó)預(yù)計(jì)2025年前后完成調(diào)整。年前后完成調(diào)整。 我國(guó)一些沿海城市我國(guó)一些沿海城市,在上世紀(jì)在上世紀(jì)30年代就開(kāi)始用海水作為發(fā)年代就開(kāi)始用海水作為發(fā)電廠的冷卻水。目前電廠的冷卻水。目前,大連、青島、天津、上海等主要沿海城市大連、青島、天津、上海等主要沿海城市的工業(yè)取水量中海水取水量一般在的工業(yè)取水量中海水取水量一般在80%以上以上,電力、化工行業(yè)電力、化工行業(yè),海水利用率高達(dá)海水利用率高達(dá)95%。但我國(guó)大陸目前工業(yè)用海水量每年僅。但我國(guó)大陸目前工業(yè)用海水量每年僅240億億m3,僅為日本的僅為日本的1/12,美國(guó)的美國(guó)的

20、1/5。2021/7/4162. 2. 國(guó)內(nèi)外海水利用概況（續(xù)）國(guó)內(nèi)外海水利用概況（續(xù)）u 海水淡化方面海水淡化方面 全球有全球有40多個(gè)國(guó)家開(kāi)展了多個(gè)國(guó)家開(kāi)展了“海水淡化技術(shù)海水淡化技術(shù)”研究。全研究。全球現(xiàn)有海水淡化廠近兩萬(wàn)家球現(xiàn)有海水淡化廠近兩萬(wàn)家,日產(chǎn)淡水近日產(chǎn)淡水近3000萬(wàn)噸。萬(wàn)噸。 在海水淡化裝置制造國(guó)中在海水淡化裝置制造國(guó)中,美國(guó)和日本分別占美國(guó)和日本分別占30%的市的市場(chǎng)份額。韓國(guó)場(chǎng)份額。韓國(guó)“海水淡化海水淡化”技術(shù)研究雖起步于技術(shù)研究雖起步于20世紀(jì)世紀(jì)80年代年代,但依靠?jī)r(jià)格優(yōu)勢(shì)但依靠?jī)r(jià)格優(yōu)勢(shì),也已打入中東市場(chǎng)。也已打入中東市場(chǎng)。 我國(guó)早在我國(guó)早在40多年前就開(kāi)始研究多年

21、前就開(kāi)始研究“海水淡化海水淡化”技術(shù)技術(shù),最最初主要是為了滿(mǎn)足船舶和島嶼的生活用水。國(guó)家海洋局初主要是為了滿(mǎn)足船舶和島嶼的生活用水。國(guó)家海洋局先后組建了多個(gè)與先后組建了多個(gè)與“海水淡化海水淡化”有關(guān)的研究所有關(guān)的研究所,2000年年“低低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)示范工程溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)示范工程”被列入國(guó)家重大研被列入國(guó)家重大研究項(xiàng)目究項(xiàng)目,并應(yīng)用于山東黃島發(fā)電廠。并應(yīng)用于山東黃島發(fā)電廠。 2021/7/4172. 2. 國(guó)內(nèi)外海水利用概況（續(xù)）國(guó)內(nèi)外海水利用概況（續(xù)）u 海水淡化方面（續(xù)）海水淡化方面（續(xù)） 2005年我國(guó)制定了海水利用專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃年我國(guó)制定了海水利用專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃,提出了提出了20

22、20年的目標(biāo)年的目標(biāo): 海水淡化能力達(dá)到海水淡化能力達(dá)到250-300萬(wàn)萬(wàn)m3/d,海水直接利用能力海水直接利用能力達(dá)到達(dá)到1000億億m3/a,大幅度擴(kuò)大和提高海水化學(xué)資源的綜合大幅度擴(kuò)大和提高海水化學(xué)資源的綜合利用規(guī)模和水平。海水利用對(duì)解決沿海地區(qū)缺水問(wèn)題的利用規(guī)模和水平。海水利用對(duì)解決沿海地區(qū)缺水問(wèn)題的貢獻(xiàn)率達(dá)到貢獻(xiàn)率達(dá)到26%-37%。 實(shí)現(xiàn)大規(guī)模海水淡化產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)大規(guī)模海水淡化產(chǎn)業(yè)化,海水利用（特別海水淡化海水利用（特別海水淡化國(guó)產(chǎn)化率）達(dá)到國(guó)產(chǎn)化率）達(dá)到90%以上以上,建設(shè)若干個(gè)建設(shè)若干個(gè)20-50 萬(wàn)萬(wàn)m3/d能力能力的海水淡化工程的海水淡化工程,沿海地區(qū)的高用水企業(yè)的工業(yè)冷卻水

23、基沿海地區(qū)的高用水企業(yè)的工業(yè)冷卻水基本上由海水替代。本上由海水替代。2021/7/418二、海水代用二、海水代用1. 海水作為工業(yè)冷卻水海水作為工業(yè)冷卻水 海水作為冷卻水有直流冷卻和循環(huán)冷卻兩種系統(tǒng)。采海水作為冷卻水有直流冷卻和循環(huán)冷卻兩種系統(tǒng)。采用較多的是直流冷卻方式。循環(huán)冷卻系統(tǒng)取水量少用較多的是直流冷卻方式。循環(huán)冷卻系統(tǒng)取水量少,排水排水量也小量也小,可減輕海水熱污染?？蓽p輕海水熱污染。 海水作工業(yè)冷卻水涉及的技術(shù)問(wèn)題很多海水作工業(yè)冷卻水涉及的技術(shù)問(wèn)題很多,包括取海水、包括取海水、預(yù)處理、海水腐蝕和海洋生物附著等。其中最關(guān)鍵的是預(yù)處理、海水腐蝕和海洋生物附著等。其中最關(guān)鍵的是防腐防腐和和

24、防海洋生物附著防海洋生物附著問(wèn)題。問(wèn)題。2021/7/4193. 海水作為洗滌用水海水作為洗滌用水,如海上水產(chǎn)品的洗滌等如海上水產(chǎn)品的洗滌等4. 海水作為印染行業(yè)的漂白、染色、漂洗用水海水作為印染行業(yè)的漂白、染色、漂洗用水5. 海水作為灌溉用水海水作為灌溉用水2. 海水作為生活用水海水作為生活用水 海水作為城市生活用水海水作為城市生活用水,主要用于沖廁、道路灑水、消主要用于沖廁、道路灑水、消防等生活用水。其中以沖廁應(yīng)用最廣。目前香港每天沖防等生活用水。其中以沖廁應(yīng)用最廣。目前香港每天沖廁用海水量達(dá)到廁用海水量達(dá)到35萬(wàn)萬(wàn)m3,占全部該項(xiàng)用水量的占全部該項(xiàng)用水量的70%。 2021/7/420n

25、蒸餾法蒸餾法三、海水淡化技術(shù)三、海水淡化技術(shù)水的淡化水的淡化用化學(xué)、物理方法從溶液中將水和溶質(zhì)分離。用化學(xué)、物理方法從溶液中將水和溶質(zhì)分離。 蒸餾法是將含鹽水加熱汽化蒸餾法是將含鹽水加熱汽化,再將蒸汽冷凝成蒸餾水的再將蒸汽冷凝成蒸餾水的淡化方法。淡化方法。目前我國(guó)可用于海水淡化和脫鹽的工業(yè)化處理方法有蒸餾目前我國(guó)可用于海水淡化和脫鹽的工業(yè)化處理方法有蒸餾法、反滲透法、電滲析法和離子交換法。法、反滲透法、電滲析法和離子交換法。 從實(shí)際應(yīng)用情況看從實(shí)際應(yīng)用情況看,使用最多的為蒸餾法使用最多的為蒸餾法,其次為反滲透其次為反滲透法法,再次為電滲析法。再次為電滲析法。 從世界范圍看從世界范圍看,淡水處理

26、裝置主要分布在沙特、阿聯(lián)酋、淡水處理裝置主要分布在沙特、阿聯(lián)酋、科威特、美國(guó)、日本等國(guó)?？仆?、美國(guó)、日本等國(guó)。 2021/7/421鹽水鹽水蒸汽蒸汽鹽水鹽水鹽水鹽水淡水淡水第一級(jí)第一級(jí) 第二級(jí)第二級(jí) 第三級(jí)第三級(jí) 淡水淡水鹽水鹽水鹽水鹽水鹽水鹽水冷卻水冷卻水 蒸餾法的優(yōu)點(diǎn)蒸餾法的優(yōu)點(diǎn):不受水的含鹽量限制不受水的含鹽量限制,適用于有廢余熱適用于有廢余熱可利用的場(chǎng)合可利用的場(chǎng)合,故多設(shè)于沿海的火力發(fā)電廠、核電站。故多設(shè)于沿海的火力發(fā)電廠、核電站。 蒸餾法的缺點(diǎn)蒸餾法的缺點(diǎn):設(shè)備費(fèi)用高設(shè)備費(fèi)用高,系統(tǒng)設(shè)備、管路的結(jié)垢與系統(tǒng)設(shè)備、管路的結(jié)垢與腐蝕嚴(yán)重。腐蝕嚴(yán)重。三三級(jí)級(jí)蒸蒸發(fā)發(fā)淡淡化化系系統(tǒng)統(tǒng)工工作

27、作原原理理2021/7/422n反滲透法反滲透法( (反滲透法屬于膜分離技術(shù)反滲透法屬于膜分離技術(shù)) )淡水淡水鹽水鹽水P 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象反滲透現(xiàn)象反滲透現(xiàn)象 半透膜半透膜:孔隙率大、表面結(jié)構(gòu)對(duì)水分子具有親和作用孔隙率大、表面結(jié)構(gòu)對(duì)水分子具有親和作用,對(duì)對(duì)溶質(zhì)具有排斥作用溶質(zhì)具有排斥作用,機(jī)械強(qiáng)度大機(jī)械強(qiáng)度大,穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好,經(jīng)久耐用經(jīng)久耐用,制造方制造方便便,價(jià)格低。目前最常用的是醋酸纖維膜。價(jià)格低。目前最常用的是醋酸纖維膜。 滲透壓滲透壓 的計(jì)算公式：的計(jì)算公式：)(為常數(shù)、其中RVAVASRT S 千分?jǐn)?shù)表示的含鹽量千分?jǐn)?shù)表示的含鹽量;T 絕對(duì)溫度。絕對(duì)溫度。2021/7/423反滲

28、透水反滲透水半透膜半透膜原水原水濃縮水濃縮水板板框框式式反反滲滲透透裝裝置置1、保持、保持PH值在適當(dāng)范圍內(nèi)值在適當(dāng)范圍內(nèi),防止半透膜水解破壞防止半透膜水解破壞;2、保持適當(dāng)?shù)乃疁匾蕴岣弋a(chǎn)水量、保持適當(dāng)?shù)乃疁匾蕴岣弋a(chǎn)水量,適宜水溫在適宜水溫在2030C;3、原水需經(jīng)嚴(yán)格的預(yù)處理、原水需經(jīng)嚴(yán)格的預(yù)處理,以防半透膜上微孔被堵塞以防半透膜上微孔被堵塞;4、定期清洗半透膜上的沉積物并防止微生物繁殖。、定期清洗半透膜上的沉積物并防止微生物繁殖。 同等水質(zhì)條件下同等水質(zhì)條件下,用反滲透裝置淡化海水的單位制水成用反滲透裝置淡化海水的單位制水成本比蒸餾法高本比蒸餾法高50-100%。2021/7/42424

29、一、概述一、概述1.1.發(fā)展概況發(fā)展概況n萌芽于萌芽于2020世紀(jì)初世紀(jì)初, ,直到直到19401940年才出現(xiàn)了具有實(shí)用價(jià)值年才出現(xiàn)了具有實(shí)用價(jià)值的多隔室電滲析器。的多隔室電滲析器。19501950年年w wJudaJuda試制出具有高選試制出具有高選擇透過(guò)性能的陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜擇透過(guò)性能的陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜, ,從而奠從而奠定了電滲析技術(shù)的實(shí)用基礎(chǔ)。定了電滲析技術(shù)的實(shí)用基礎(chǔ)。n19521952年年2 2月月, ,美國(guó)首次將電滲析咸水淡化器的樣機(jī)公美國(guó)首次將電滲析咸水淡化器的樣機(jī)公開(kāi)展出。同年開(kāi)展出。同年, ,美圍、英國(guó)均研制出實(shí)用的離子交換美圍、英國(guó)均研制出實(shí)用的離子交換

30、膜并于膜并于19541954年正式用于淡化苦咸水制取飲用水和工年正式用于淡化苦咸水制取飲用水和工業(yè)用水的生產(chǎn)實(shí)踐。業(yè)用水的生產(chǎn)實(shí)踐。n19591959年蘇聯(lián)開(kāi)始研究和推廣應(yīng)用電滲析技術(shù)。日本年蘇聯(lián)開(kāi)始研究和推廣應(yīng)用電滲析技術(shù)。日本引進(jìn)電滲析技術(shù)后引進(jìn)電滲析技術(shù)后, ,首先并且主要用于海水濃縮制鹽。首先并且主要用于海水濃縮制鹽。 n電滲析法電滲析法( (電滲析法屬于膜分離技術(shù)電滲析法屬于膜分離技術(shù)) )2021/7/425252.2.主要用途主要用途n主要是咸水淡化主要是咸水淡化, ,可將含鹽量為可將含鹽量為6000mg6000mgL L的咸水淡化的咸水淡化成含鹽量為成含鹽量為500mg/L50

31、0mg/L的飲用水和工業(yè)用水。的飲用水和工業(yè)用水。n電滲析海水淡化站并不普遍電滲析海水淡化站并不普遍, ,主要原因是海水的含鹽量主要原因是海水的含鹽量過(guò)高過(guò)高, ,消耗的電能大。消耗的電能大。n19741974年日本旭化成公司在山口縣野島建成一座電滲析年日本旭化成公司在山口縣野島建成一座電滲析海水淡化站海水淡化站, ,淡水產(chǎn)量為淡水產(chǎn)量為120m120m3 3/d/d。n19771977年美國(guó)高溫電滲析開(kāi)始在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行海水淡化試驗(yàn)?zāi)昝绹?guó)高溫電滲析開(kāi)始在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行海水淡化試驗(yàn), ,淡水產(chǎn)量為淡水產(chǎn)量為379m 379m 3 3/d/d。2021/7/42626電滲析有如下五個(gè)方面的特點(diǎn)電滲析有如下五

32、個(gè)方面的特點(diǎn): : (1) (1) 耗電低耗電低, ,經(jīng)濟(jì)效益顯著。經(jīng)濟(jì)效益顯著。實(shí)踐證明將實(shí)踐證明將200020005000mg/L5000mg/L的苦咸水的苦咸水淡化成淡化成500mg/L500mg/L的淡水最經(jīng)濟(jì)的淡水最經(jīng)濟(jì); ; (2) (2) 系統(tǒng)應(yīng)用靈活系統(tǒng)應(yīng)用靈活, ,操作維修方便。操作維修方便。根據(jù)不同條件要求根據(jù)不同條件要求, ,可以靈活地可以靈活地采用不同形式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用不同形式的系統(tǒng)設(shè)計(jì), ,并聯(lián)可增加產(chǎn)水量并聯(lián)可增加產(chǎn)水量, ,串聯(lián)可提高脫鹽率串聯(lián)可提高脫鹽率, ,循環(huán)或部分循環(huán)可縮短工藝流程。循環(huán)或部分循環(huán)可縮短工藝流程。 在運(yùn)行過(guò)程中在運(yùn)行過(guò)程中, ,控制電壓、電

33、流、濃度、流量、壓力與溫度幾個(gè)控制電壓、電流、濃度、流量、壓力與溫度幾個(gè)主要參數(shù)主要參數(shù), ,可保證穩(wěn)定運(yùn)行可保證穩(wěn)定運(yùn)行; ; (3)(3)不污染環(huán)境不污染環(huán)境; ; (4)(4)使用壽命長(zhǎng)。使用壽命長(zhǎng)。膜一般可用膜一般可用3 35 5年年, ,電極可用電極可用7 78 8年年, ,隔板可隔板可用用1515年左右年左右; ; (5)(5)原水回收率高原水回收率高; ;海水、高濃度苦咸水原水回收率可達(dá)海水、高濃度苦咸水原水回收率可達(dá)6060以以上。一般苦咸水回收率可達(dá)上。一般苦咸水回收率可達(dá)65658080。3.3.電滲析技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)電滲析技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)2021/7/427273.3.電滲析

34、技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)電滲析技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)( (續(xù)續(xù)) )n采用電滲析法進(jìn)行海水深度除鹽采用電滲析法進(jìn)行海水深度除鹽, ,制取含鹽量制取含鹽量約為約為500mg/L500mg/L的初級(jí)純水。電滲析法和離子交的初級(jí)純水。電滲析法和離子交換法聯(lián)合應(yīng)用換法聯(lián)合應(yīng)用, ,制取高純度水。制取高純度水。n電滲析淡化水站向自動(dòng)化、電子計(jì)算機(jī)控制的電滲析淡化水站向自動(dòng)化、電子計(jì)算機(jī)控制的無(wú)人操作方向發(fā)展。無(wú)人操作方向發(fā)展。n離子交換膜可稱(chēng)為電滲析器的心臟。研制各種離子交換膜可稱(chēng)為電滲析器的心臟。研制各種性能的離子交換膜就可以擴(kuò)展電滲析的應(yīng)用領(lǐng)性能的離子交換膜就可以擴(kuò)展電滲析的應(yīng)用領(lǐng)域。域。2021/7/428284.

35、4.我國(guó)發(fā)展概況我國(guó)發(fā)展概況n我國(guó)我國(guó)19571957年開(kāi)始研制離子交換膜年開(kāi)始研制離子交換膜。最早研制成功了牛。最早研制成功了牛皮紙膜和羊皮紙膜。皮紙膜和羊皮紙膜。n19661966年聚乙烯異相膜在上?；S投產(chǎn)年聚乙烯異相膜在上海化工廠投產(chǎn)。成為我國(guó)第。成為我國(guó)第一代具有實(shí)用性的商品膜一代具有實(shí)用性的商品膜, ,并且使用至今。年總產(chǎn)量已并且使用至今。年總產(chǎn)量已超過(guò)超過(guò)2020萬(wàn)萬(wàn)m m2 2。n我國(guó)我國(guó)第第1 1臺(tái)小型實(shí)用化的電滲析淡化器是在臺(tái)小型實(shí)用化的電滲析淡化器是在19641964年年由解由解放軍海軍醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所研制成功的。放軍海軍醫(yī)學(xué)科學(xué)研究所研制成功的。n19691969年在北

36、京化工廠年在北京化工廠內(nèi)建立了我國(guó)最早的工業(yè)用水淡內(nèi)建立了我國(guó)最早的工業(yè)用水淡化站。該站將地下水經(jīng)電滲析和離子交換化站。該站將地下水經(jīng)電滲析和離子交換, ,制成化學(xué)試制成化學(xué)試劑用的高純度水。劑用的高純度水。100m100m3 3/d/d以上以上, ,供水至今。供水至今。n可以認(rèn)為可以認(rèn)為19701970年標(biāo)志著我國(guó)電滲析技術(shù)進(jìn)入了生產(chǎn)實(shí)年標(biāo)志著我國(guó)電滲析技術(shù)進(jìn)入了生產(chǎn)實(shí)用的成熟階段用的成熟階段。2021/7/42929n19781978年鄭州鐵路局商丘電滲析淡化站建成投產(chǎn)年鄭州鐵路局商丘電滲析淡化站建成投產(chǎn)。由地。由地下苦咸水制取蒸汽機(jī)車(chē)鍋爐用水。產(chǎn)水量為下苦咸水制取蒸汽機(jī)車(chē)鍋爐用水。產(chǎn)水量

37、為1200m1200m3 3/d/d以上。以上。19821982年商丘西站建成電滲析淡化站年商丘西站建成電滲析淡化站, ,產(chǎn)水量為產(chǎn)水量為2400m2400m3 3/d/d。n19811981年國(guó)家海洋局第二海洋研究所等單位年國(guó)家海洋局第二海洋研究所等單位, ,在我國(guó)西沙在我國(guó)西沙群島的永興島上建立了我國(guó)規(guī)模最大的電滲析海水談群島的永興島上建立了我國(guó)規(guī)模最大的電滲析海水談化站化站, ,將海水淡化成飲用水。產(chǎn)水量為將海水淡化成飲用水。產(chǎn)水量為200m200m3 3/d/d。n我國(guó)電滲析器我國(guó)電滲析器單臺(tái)產(chǎn)淡水量可達(dá)單臺(tái)產(chǎn)淡水量可達(dá)50m50m3 3d d。制造電滲析制造電滲析淡化器的工廠有淡化器

38、的工廠有2020多個(gè)。多個(gè)。n現(xiàn)有電滲析淡化器約有現(xiàn)有電滲析淡化器約有50005000多臺(tái)。淡水產(chǎn)量多臺(tái)。淡水產(chǎn)量1000m1000m3 3/d /d 以上的電滲淡化站有數(shù)十個(gè)。以上的電滲淡化站有數(shù)十個(gè)。2021/7/43030n我國(guó)電滲析水質(zhì)除鹽技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上得到了我國(guó)電滲析水質(zhì)除鹽技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。n電滲析主要用在如化工、醫(yī)藥、電力、電子、電滲析主要用在如化工、醫(yī)藥、電力、電子、輕工、飲料、紡織、印染、鍋爐、化學(xué)分析等。輕工、飲料、紡織、印染、鍋爐、化學(xué)分析等。n工業(yè)生產(chǎn)中大多以自來(lái)水為原水。利用電滲析工業(yè)生產(chǎn)中大多以自來(lái)水為原水。利用電滲析可以直接制取除鹽水

39、。可以直接制取除鹽水。n在需要純水的場(chǎng)合在需要純水的場(chǎng)合,電滲析可以作為離子交換電滲析可以作為離子交換的預(yù)處理手段。無(wú)論采用哪種方式電滲析除的預(yù)處理手段。無(wú)論采用哪種方式電滲析除鹽均可取得降低制水成本、減輕污染的效果。鹽均可取得降低制水成本、減輕污染的效果。2021/7/43131電滲析適用范圍電滲析適用范圍 用途用途除鹽范圍除鹽范圍成品水的直流成品水的直流耗電量耗電量（KWh/mKWh/m3 3）說(shuō)明說(shuō)明單位單位起始起始終止終止海水淡化海水淡化含鹽量含鹽量mg/Lmg/L350003500050050015151717規(guī)模較小時(shí)（如規(guī)模較小時(shí)（如500m500m3 3/d/d以下）以下）建設(shè)

40、時(shí)間短建設(shè)時(shí)間短, ,投資少投資少, ,方便易方便易行。行?？嘞趟嘞趟?含鹽量含鹽量mg/Lmg/L500050005005001 15 5淡化到飲用水比較經(jīng)濟(jì)。淡化到飲用水比較經(jīng)濟(jì)。深度除鹽深度除鹽含鹽量含鹽量mg/Lmg/L50050010101 1將飲用水除鹽到相當(dāng)與蒸餾將飲用水除鹽到相當(dāng)與蒸餾水的初級(jí)純水比較經(jīng)濟(jì)。水的初級(jí)純水比較經(jīng)濟(jì)。水的軟化水的軟化硬度硬度, ,mg/Lmg/L50050020201 1在除鹽過(guò)程中同時(shí)去除硬度。在除鹽過(guò)程中同時(shí)去除硬度。( (以以CaCOCaCO3 3計(jì)）計(jì)）純水制取純水制取電阻率電阻率,cm,cm10010010104 45 51010

41、6 61 12 2采用樹(shù)脂電滲析方法或采用采用樹(shù)脂電滲析方法或采用電滲析電滲析混合床離子交換工混合床離子交換工藝。藝。廢水的回廢水的回收與利用收與利用含鹽量含鹽量mg/Lmg/L500050005005001 15 5用于廢水二級(jí)處理后的除鹽。用于廢水二級(jí)處理后的除鹽。2021/7/43232 在物理化學(xué)中在物理化學(xué)中, ,將將溶質(zhì)透過(guò)膜的觀象稱(chēng)為溶質(zhì)透過(guò)膜的觀象稱(chēng)為“滲析滲析”, ,將將溶劑透過(guò)膜的現(xiàn)象稱(chēng)為溶劑透過(guò)膜的現(xiàn)象稱(chēng)為“滲透滲透”。對(duì)電解質(zhì)的水溶液來(lái)說(shuō)對(duì)電解質(zhì)的水溶液來(lái)說(shuō), ,溶質(zhì)是離子溶質(zhì)是離子, ,溶劑是水。溶劑是水。在電場(chǎng)的作用下在電場(chǎng)的作用下, ,溶液中的離子透過(guò)膜進(jìn)行的溶液

42、中的離子透過(guò)膜進(jìn)行的遷移可以稱(chēng)為遷移可以稱(chēng)為“電滲析電滲析”。電滲析電滲析是指在直流電場(chǎng)作用下是指在直流電場(chǎng)作用下, ,溶液中的溶液中的荷電離子選擇性地定向遷移透過(guò)離子交換膜并荷電離子選擇性地定向遷移透過(guò)離子交換膜并得以去除的一種膜分離技術(shù)（見(jiàn)下圖）。得以去除的一種膜分離技術(shù)（見(jiàn)下圖）。二、電滲析過(guò)程原理二、電滲析過(guò)程原理2021/7/43333原理圖示原理圖示:咸水（咸水（Na+ Cl-)陽(yáng)極水陽(yáng)極水濃縮水濃縮水陰極水陰極水淡水淡水陰陽(yáng)Na+ Cl-Na+ Cl-Na+ Cl-Na+ Cl-Na+ Cl-2021/7/434 所用的膜為離子交換樹(shù)脂膜所用的膜為離子交換樹(shù)脂膜,有陰膜與陽(yáng)膜之分

43、。有陰膜與陽(yáng)膜之分。離子交換樹(shù)脂膜是一種高聚物電解質(zhì)薄膜離子交換樹(shù)脂膜是一種高聚物電解質(zhì)薄膜,當(dāng)浸入電解溶當(dāng)浸入電解溶液后液后,其中的活性基團(tuán)在水的作用下發(fā)生離解其中的活性基團(tuán)在水的作用下發(fā)生離解: 對(duì)陽(yáng)膜對(duì)陽(yáng)膜:離解后正離子進(jìn)入水溶液離解后正離子進(jìn)入水溶液,在膜上留下帶有在膜上留下帶有負(fù)電荷的固定基團(tuán)負(fù)電荷的固定基團(tuán),使樹(shù)脂本體帶負(fù)電荷。使樹(shù)脂本體帶負(fù)電荷。 對(duì)陰膜對(duì)陰膜:離解后負(fù)離子進(jìn)入水溶液離解后負(fù)離子進(jìn)入水溶液,在膜上留下帶有在膜上留下帶有正電荷的固定基團(tuán)正電荷的固定基團(tuán),使樹(shù)脂本體帶正電荷。使樹(shù)脂本體帶正電荷。 以陽(yáng)膜為例以陽(yáng)膜為例:當(dāng)水溶液中的正離子在電場(chǎng)作用下向當(dāng)水溶液中的正離子

44、在電場(chǎng)作用下向陽(yáng)膜運(yùn)動(dòng)時(shí)陽(yáng)膜運(yùn)動(dòng)時(shí),由于其電性與陽(yáng)膜本體的電性相反由于其電性與陽(yáng)膜本體的電性相反,不產(chǎn)生不產(chǎn)生排斥力排斥力,故能通過(guò)。而陰離子由于所帶電性與陽(yáng)膜本體的故能通過(guò)。而陰離子由于所帶電性與陽(yáng)膜本體的電性相同電性相同,受到排斥受到排斥,故不能通過(guò)。故不能通過(guò)。2021/7/435雙雙膜膜電電滲滲析析槽槽工工作作原原理理 中室內(nèi)的溶液因中室內(nèi)的溶液因NaCl的不斷去除而淡化。的不斷去除而淡化。 電滲析法淡化海水的基礎(chǔ)電滲析法淡化海水的基礎(chǔ):a. 電解質(zhì)在直流電場(chǎng)中的定向遷移電解質(zhì)在直流電場(chǎng)中的定向遷移;b. 離子交換樹(shù)脂膜的選擇通透性。離子交換樹(shù)脂膜的選擇通透性。陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極陰極室陰

45、極室中室中室陽(yáng)極室陽(yáng)極室Na+Cl _陽(yáng)膜陽(yáng)膜陰膜陰膜2021/7/436電滲析裝置工作原理電滲析裝置工作原理( 1 )( 2 )極室極室( 3 )( 4 )( 5 )( 6 )( 7 )極室極室+- - - - -+- - -+( 8 )( 9 )原水原水正電極正電極負(fù)電極負(fù)電極2021/7/437電滲析裝置工作原理電滲析裝置工作原理陽(yáng)膜陽(yáng)膜陰膜陰膜極室極室濃室濃室淡室淡室濃室濃室淡室淡室濃室濃室淡室淡室極室極室+- - - - -+- - -+濃水濃水淡水淡水原水原水正電極正電極負(fù)電極負(fù)電極2021/7/43838電滲析法海水淡化的局限電滲析法海水淡化的局限 妨礙電滲析用于高濃度苦咸水或海

46、水淡化的因素妨礙電滲析用于高濃度苦咸水或海水淡化的因素, ,除電力除電力消耗以外消耗以外, ,還有電極壽命和電滲析膜的結(jié)垢和清洗問(wèn)題。還有電極壽命和電滲析膜的結(jié)垢和清洗問(wèn)題。 電滲折處理硫酸鈣鹽型水質(zhì)電滲折處理硫酸鈣鹽型水質(zhì), ,特別是陽(yáng)離子的成分主要特別是陽(yáng)離子的成分主要是鈣、鎂時(shí)是鈣、鎂時(shí), ,最大的威脅來(lái)自濃縮室特別是陽(yáng)膜堆上析出最大的威脅來(lái)自濃縮室特別是陽(yáng)膜堆上析出的硫酸鈣垢和碳酸鈣垢。的硫酸鈣垢和碳酸鈣垢。 碳酸鈣垢可以用酸清洗。而硫酸鈣垢既不溶解于酸也不碳酸鈣垢可以用酸清洗。而硫酸鈣垢既不溶解于酸也不溶解于堿溶解于堿, ,只能借助于調(diào)換電極極性方能有效地防止其析只能借助于調(diào)換電極極

47、性方能有效地防止其析出。出。 在國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用中在國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用中, ,就曾多次發(fā)生鈣垢的析出而影響就曾多次發(fā)生鈣垢的析出而影響運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)例。調(diào)換電極極性和降低原水利用率及脫鹽率雖運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)例。調(diào)換電極極性和降低原水利用率及脫鹽率雖然能防止垢的生成然能防止垢的生成, ,但對(duì)于水資源卻是一種浪費(fèi)。但對(duì)于水資源卻是一種浪費(fèi)。2021/7/439n離子交換法離子交換法 離子交換法是利用陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)水中離子的離子交換法是利用陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)水中離子的選擇吸附性分別去除水中的陰、陽(yáng)離子選擇吸附性分別去除水中的陰、陽(yáng)離子,使含鹽水淡化。使含鹽水淡化。 處理后出水的純度高。當(dāng)水的含鹽量在處理后出水的

48、純度高。當(dāng)水的含鹽量在500-1000mg/l以下時(shí)較經(jīng)濟(jì)以下時(shí)較經(jīng)濟(jì),而海水含鹽量遠(yuǎn)高于此而海水含鹽量遠(yuǎn)高于此( (達(dá)達(dá)34400mg/l) ),故故離子交換法較少用于海水淡化。離子交換法較少用于海水淡化。2021/7/44040電滲析的經(jīng)濟(jì)性比較電滲析的經(jīng)濟(jì)性比較離子交換電滲析離子交換電滲析蒸餾蒸餾反滲透反滲透 100,000NaCl濃度（濃度（mg / L）四種水淡化方法的成本與料液四種水淡化方法的成本與料液濃度的關(guān)系圖示濃度的關(guān)系圖示n左圖為原水淡化的各種方法左圖為原水淡化的各種方法的成本比較。的成本比較。n由圖可知由圖可知, ,在原水鹽濃度較低在原水鹽濃度較低時(shí)時(shí), ,離子交換法最為

49、經(jīng)濟(jì)離子交換法最為經(jīng)濟(jì), ,隨隨著溶液中鹽濃度的增加著溶液中鹽濃度的增加, ,其費(fèi)其費(fèi)用急劇上升用急劇上升; ;n當(dāng)原水濃度在當(dāng)原水濃度在500mg500mgL L左右左右時(shí)時(shí), ,電滲析方法比較經(jīng)濟(jì)電滲析方法比較經(jīng)濟(jì); ;n若原水濃度超過(guò)若原水濃度超過(guò)5000mg5000mgL L時(shí)時(shí), ,則以反滲透法為最佳則以反滲透法為最佳; ;2021/7/44141電滲析的經(jīng)濟(jì)性比較電滲析的經(jīng)濟(jì)性比較離子交換電滲析離子交換電滲析蒸餾蒸餾反滲透反滲透 100,000NaCl濃度（濃度（mg / L）四種水淡化方法的成本與料液四種水淡化方法的成本與料液濃度的關(guān)系圖示濃度的關(guān)系圖示n由圖還可看出由圖還可看出

50、, ,在中低濃度區(qū)在中低濃度區(qū)的一個(gè)很大的范圍內(nèi)的一個(gè)很大的范圍內(nèi), ,多級(jí)閃多級(jí)閃蒸的成本較高蒸的成本較高, ,卻不受原水濃卻不受原水濃度的影響度的影響, ,只有當(dāng)原水濃度超只有當(dāng)原水濃度超過(guò)過(guò)100000mg100000mgL L時(shí)時(shí), ,多級(jí)閃蒸多級(jí)閃蒸與其它幾種方法相比與其它幾種方法相比, ,才顯得才顯得比較經(jīng)濟(jì)。比較經(jīng)濟(jì)。2021/7/442 我國(guó)海水利用雖然起步較早我國(guó)海水利用雖然起步較早,且是世界上少數(shù)幾個(gè)掌且是世界上少數(shù)幾個(gè)掌握海水淡化先進(jìn)技術(shù)的國(guó)家之一握海水淡化先進(jìn)技術(shù)的國(guó)家之一, 但存在規(guī)模小、發(fā)展但存在規(guī)模小、發(fā)展慢、時(shí)常競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)等問(wèn)題。主要表現(xiàn)在慢、時(shí)常競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)等問(wèn)

51、題。主要表現(xiàn)在:四、我國(guó)海水利用中存在的問(wèn)題四、我國(guó)海水利用中存在的問(wèn)題1. 1. 海水利用發(fā)展速度慢海水利用發(fā)展速度慢 我國(guó)海水淡化水日產(chǎn)量?jī)H占全世界的我國(guó)海水淡化水日產(chǎn)量?jī)H占全世界的1/1000左右左右;海水海水作為冷卻水用量?jī)H占世界的作為冷卻水用量?jī)H占世界的6%左右。左右。2. 2. 海水淡化成本仍相對(duì)較高海水淡化成本仍相對(duì)較高 海水淡化噸水成本雖然已降到目前的海水淡化噸水成本雖然已降到目前的5元左右元左右,但相對(duì)但相對(duì)于大部分沿海城市偏低的自來(lái)水水價(jià)于大部分沿海城市偏低的自來(lái)水水價(jià),仍然偏高仍然偏高,制約海水制約海水淡化發(fā)展。淡化發(fā)展。3. 3. 無(wú)法可依無(wú)法可依, ,無(wú)章可循無(wú)章可循

52、, ,有條件利用海水但不利用的情況有條件利用海水但不利用的情況仍較嚴(yán)重仍較嚴(yán)重, ,沒(méi)有法規(guī)約束力。沒(méi)有法規(guī)約束力。2021/7/443 海水利用是解決我國(guó)沿海地區(qū)水資源供需矛盾的重要海水利用是解決我國(guó)沿海地區(qū)水資源供需矛盾的重要途徑。針對(duì)問(wèn)題途徑。針對(duì)問(wèn)題,促進(jìn)我國(guó)海水利用的途徑促進(jìn)我國(guó)海水利用的途徑:五、促進(jìn)我國(guó)海水利用的途徑五、促進(jìn)我國(guó)海水利用的途徑1. 1. 制定海水利用規(guī)劃并出臺(tái)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定海水利用規(guī)劃并出臺(tái)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2. 2. 制定產(chǎn)業(yè)政策制定產(chǎn)業(yè)政策, ,在信貸、稅收等方面給予優(yōu)惠在信貸、稅收等方面給予優(yōu)惠3. 3. 積極開(kāi)展海水利用示范工程并促其產(chǎn)業(yè)化積極開(kāi)展海水利用示范

53、工程并促其產(chǎn)業(yè)化4. 4. 組織有針對(duì)性的科技攻關(guān)組織有針對(duì)性的科技攻關(guān), ,通過(guò)科技創(chuàng)新降低成本通過(guò)科技創(chuàng)新降低成本5. 5. 關(guān)注海水利用的環(huán)境影響關(guān)注海水利用的環(huán)境影響, ,加強(qiáng)生態(tài)監(jiān)測(cè)力度加強(qiáng)生態(tài)監(jiān)測(cè)力度2021/7/444第八章第八章 節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃的編制節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃的編制2021/7/445 節(jié)水型社會(huì)是一個(gè)耦合水資源系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會(huì)節(jié)水型社會(huì)是一個(gè)耦合水資源系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)在內(nèi)的多層次化復(fù)合問(wèn)題系統(tǒng)在內(nèi)的多層次化復(fù)合問(wèn)題。8.1 8.1 概述概述 節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的內(nèi)涵可以理解為節(jié)水型

54、社會(huì)建設(shè)的內(nèi)涵可以理解為: 以提高水資源利用效率和效益為以提高水資源利用效率和效益為中心中心,通過(guò)法律、經(jīng)濟(jì)、通過(guò)法律、經(jīng)濟(jì)、行政、技術(shù)、宣傳等措施行政、技術(shù)、宣傳等措施,在全社會(huì)建立起節(jié)水的在全社會(huì)建立起節(jié)水的管理體管理體制和運(yùn)行機(jī)制制和運(yùn)行機(jī)制,在水資源開(kāi)發(fā)利用的各個(gè)環(huán)節(jié)在水資源開(kāi)發(fā)利用的各個(gè)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)對(duì)水資實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的節(jié)約和保護(hù)源的節(jié)約和保護(hù),逐步杜絕用水的逐步杜絕用水的結(jié)構(gòu)型、生產(chǎn)型、消費(fèi)結(jié)構(gòu)型、生產(chǎn)型、消費(fèi)型浪費(fèi)型浪費(fèi),最終實(shí)現(xiàn)以水資源的可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的最終實(shí)現(xiàn)以水資源的可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展。 一、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)內(nèi)涵一、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)內(nèi)涵2021/

55、7/446當(dāng)前我國(guó)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)主要包括當(dāng)前我國(guó)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)主要包括三種三種基本模式基本模式 :（1）宏觀的國(guó)家模式宏觀的國(guó)家模式確立節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的基本理確立節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的基本理念念,強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與資源環(huán)境的和諧發(fā)展。強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與資源環(huán)境的和諧發(fā)展。（2）中觀的區(qū)域模式中觀的區(qū)域模式在節(jié)水型社會(huì)建設(shè)基本理念的在節(jié)水型社會(huì)建設(shè)基本理念的指導(dǎo)下指導(dǎo)下,結(jié)合區(qū)域資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化等特結(jié)合區(qū)域資源、環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化等特征征,建立特定區(qū)域節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的總體思路和重點(diǎn)建建立特定區(qū)域節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的總體思路和重點(diǎn)建設(shè)方向。設(shè)方向。（3）微觀的基層模式微觀的基層模式如節(jié)水型企業(yè)、

56、城市、灌區(qū)或如節(jié)水型企業(yè)、城市、灌區(qū)或社區(qū)建設(shè)等。社區(qū)建設(shè)等。 我國(guó)當(dāng)前的節(jié)水型社會(huì)建設(shè)實(shí)踐以我國(guó)當(dāng)前的節(jié)水型社會(huì)建設(shè)實(shí)踐以區(qū)域模式區(qū)域模式為重點(diǎn)和主導(dǎo)。為重點(diǎn)和主導(dǎo)。 一、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)內(nèi)涵（續(xù)）一、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)內(nèi)涵（續(xù)）2021/7/4478.1 8.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)）三個(gè)發(fā)展階段三個(gè)發(fā)展階段:強(qiáng)制式階段、自律式階段、自覺(jué)式階段。強(qiáng)制式階段、自律式階段、自覺(jué)式階段。 （1）強(qiáng)制式強(qiáng)制式發(fā)展階段發(fā)展階段節(jié)水主體的節(jié)水意識(shí)不高節(jié)水主體的節(jié)水意識(shí)不高,主主要靠政府的行政法規(guī)等硬性措施強(qiáng)制節(jié)水要靠政府的行政法規(guī)等硬性措施強(qiáng)制節(jié)水 。二、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的發(fā)展階段二、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的發(fā)展階段（

57、2）自律式自律式發(fā)展階段發(fā)展階段通過(guò)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)手段和社會(huì)激勵(lì)通過(guò)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)手段和社會(huì)激勵(lì)機(jī)制機(jī)制,節(jié)水主體在進(jìn)行用水活動(dòng)時(shí)能夠主動(dòng)考慮用水成節(jié)水主體在進(jìn)行用水活動(dòng)時(shí)能夠主動(dòng)考慮用水成本及無(wú)效用水對(duì)自身和社會(huì)造成的消極后果而選擇采本及無(wú)效用水對(duì)自身和社會(huì)造成的消極后果而選擇采取合理的用水方式取合理的用水方式 。2021/7/4488.1 8.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)） 節(jié)水型社會(huì)的整個(gè)建設(shè)過(guò)程中各種作用機(jī)制的關(guān)系節(jié)水型社會(huì)的整個(gè)建設(shè)過(guò)程中各種作用機(jī)制的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是應(yīng)當(dāng)是:以市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)為主的節(jié)水機(jī)制以市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)為主的節(jié)水機(jī)制,輔以適當(dāng)?shù)妮o以適當(dāng)?shù)男姓侄涡姓侄?最終通過(guò)節(jié)水型社會(huì)良好環(huán)境氛圍的建立最終通過(guò)節(jié)水型社會(huì)良好環(huán)境氛圍的建立,使節(jié)水成為節(jié)水主體的自發(fā)、自覺(jué)行為。使節(jié)水成為節(jié)水主體的自發(fā)、自覺(jué)行為。 （3）自覺(jué)式自覺(jué)式發(fā)展階段發(fā)展階段節(jié)約用水行為并不是價(jià)格或規(guī)節(jié)約用水行為并不是價(jià)格或規(guī)范約束的結(jié)果范約束的結(jié)果,而是自身所具有的節(jié)水意識(shí)時(shí)刻支配著而是自身所具有的節(jié)水意識(shí)時(shí)刻支配著用水主體的節(jié)水行為選擇。用水主體的節(jié)水行為選擇。二、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的發(fā)展階段（續(xù)）二、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)的發(fā)展階段（續(xù)）2021/7/4498.1 8.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)）四、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃的技術(shù)框架四、節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃的技術(shù)框架實(shí)測(cè)信息實(shí)測(cè)信息水文監(jiān)測(cè)