海水淡化技術(shù)

海水淡化技術(shù)水中的多余鹽分和礦物質(zhì)去除得到淡水的工序01簡介具體步驟主要類型目錄0302基本信息海水淡化處理技術(shù)是指將水中的多余鹽分和礦物質(zhì)去除得到淡水的工序。世界上裝機(jī)應(yīng)用的海水淡化膜方法主要有多級閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)和反滲透法(RO)，半個(gè)世紀(jì)以來己養(yǎng)活了世界上1億多的人口，促進(jìn)了干旱沙漠地區(qū)和發(fā)達(dá)國家沿海經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。簡介簡介海水淡化技術(shù)，海水由于其含鹽量非常高，而不能被直接使用，主要采用兩種方法淡化海水，即蒸餾法和反滲透法。蒸餾法主要被用于特大型海水淡化處理上及熱能豐富的地方。反滲透膜法適用面非常的廣，且脫鹽率很高，因此被廣泛使用。反滲透膜法首先是將海水提取上來，進(jìn)行初步處理，降低海水濁度，防止細(xì)菌、藻類等微生物的生長，然后用特種高壓泵增壓，使海水進(jìn)入反滲透膜，由于海水含鹽量高，因此海水反滲透膜必須具有高脫鹽率，耐腐蝕、耐高壓、抗污染等特點(diǎn)，經(jīng)過反滲透膜處理后的海水，其含鹽量大大降低，TDS含量從毫克/升降至200毫克/升左右。淡化后的水質(zhì)甚至優(yōu)于自來水，這樣就可供工業(yè)、商業(yè)、居民及船舶、艦艇使用。

主要類型冷凍法蒸餾法反滲透法太陽能法低溫蒸餾多級閃蒸010302040506主要類型電滲析法壓汽蒸餾露點(diǎn)蒸發(fā)真空冷新吸附法12345主要類型冷凍法冷凍法，即冷凍海水使之結(jié)冰，在液態(tài)海水變成固態(tài)冰的同時(shí)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(huì)消耗大量的能源并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋垢，而所得到的淡水卻并不多；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(yù)冷海水脫氣后可與蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)排出的濃鹽水和淡化水產(chǎn)生熱交換，預(yù)冷至海水的冰點(diǎn)附近。冷凍海水淡化法工藝之脫氣由于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(huì)在冷凝器內(nèi)冷凝。這將升高系統(tǒng)的壓力，使蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)壓力高于二相點(diǎn)壓力，破壞操作的進(jìn)行。顯然減壓脫氣法適合本系統(tǒng)。蒸餾法淡化法是影響海水蒸發(fā)與結(jié)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(tǒng)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(fā)結(jié)晶器內(nèi)，除海水析出冰晶以外，還將產(chǎn)生大量的蒸汽，這些蒸汽必須及時(shí)移走，才能使海水不斷蒸發(fā)與結(jié)冰。反滲透法通常又稱超過濾法，是1953年才開始采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(zhì)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(kuò)散到海水一側(cè)，從而使海水一側(cè)的液面逐漸升高，直至一定的高度才停止，這個(gè)過程為滲透。此時(shí)，海水一側(cè)高出的水柱靜壓稱為滲透壓。如果對海水一側(cè)施加一大于海水滲透壓的外壓，那么海水中的純水將反滲透到淡水中。反滲透法的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)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(fā)達(dá)國家先后把發(fā)展重心轉(zhuǎn)向反滲透法。反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展很快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，主要發(fā)展趨勢為降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，廉價(jià)高效預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能力等。太陽能法人類早期利用太陽能進(jìn)行海水淡化，主要是利用太陽能進(jìn)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。蒸餾系統(tǒng)被動(dòng)式太陽能蒸餾系統(tǒng)的例子就是盤式太陽能蒸餾器，人們對它的應(yīng)用有了近150年的歷史。由于它結(jié)構(gòu)簡單、取材方便，仍被廣泛采用。對盤式太陽能蒸餾器的研究主要集中于材料的選取、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(tǒng)動(dòng)力源和熱源相比，太陽能具有安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，將太陽能采集與脫鹽工藝兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合是一種可持續(xù)發(fā)展的海水淡化技術(shù)。太陽能海水淡化技術(shù)由于不消耗常規(guī)能源、無污染、所得淡水純度高等優(yōu)點(diǎn)而逐漸受到人們重視。太陽能蒸餾法就是采用簡單的太陽能蒸餾器。該蒸餾器由一個(gè)水槽組成，水槽內(nèi)有一個(gè)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(zhuǎn)換為熱能。因此，塑料芯中的水面溫度總是高于透明覆蓋層底的溫度，水從氈芯蒸發(fā)，蒸汽擴(kuò)散到覆蓋層上冷卻為液體，排入不透明的蒸餾槽中。低溫蒸餾低溫多效海水淡化技術(shù)是指鹽水的最高蒸發(fā)溫度低于70℃的蒸餾淡化技術(shù)，其特征是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，用一定量的蒸汽輸入首效，后面一效的蒸發(fā)溫度均低于前面一效，然后通過多次的蒸發(fā)和冷凝，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。多效蒸發(fā)是讓加熱后的海水在多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，前一個(gè)蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源，并冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節(jié)能的方法之一。低溫多效蒸餾技術(shù)由于節(jié)能的因素，發(fā)展迅速，裝置的規(guī)模日益擴(kuò)大，成本日益降低，主要發(fā)展趨勢為提高首效溫度，提高裝置單機(jī)造水能力；采用廉價(jià)材料降低工程造價(jià)，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(shè)備，包括供汽系統(tǒng)、布水系統(tǒng)、蒸發(fā)器、淡水箱及濃水箱，供汽系統(tǒng)的生蒸汽入口置于中間效蒸發(fā)器上。工作方法為：（1）布水系統(tǒng)對海水進(jìn)行噴淋；（2）輸入生蒸汽到中間效蒸發(fā)器的蒸發(fā)管內(nèi)部；（3）蒸汽在蒸發(fā)管內(nèi)冷凝傳出熱量，蒸發(fā)管外吸收熱量產(chǎn)生蒸發(fā)；（4）新蒸汽輸送至其兩側(cè)的蒸發(fā)管內(nèi).管外吸收熱量、產(chǎn)生蒸發(fā)；（6）各效蒸發(fā)器重復(fù)蒸發(fā)和冷凝過程；（7）蒸餾水進(jìn)入淡水箱；（8）濃鹽水進(jìn)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(fā)的現(xiàn)象。多級閃蒸海水淡化是將經(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)行蒸發(fā)，將蒸汽冷凝而得到淡水。全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產(chǎn)量最大，技術(shù)最成熟，運(yùn)行安全性高彈性大，主要與火電站聯(lián)合建設(shè)，適合于大型和超大型淡化裝置，主要在海灣國家采用。多級閃蒸技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠，主要發(fā)展趨勢為提高裝置單機(jī)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(shù)關(guān)鍵是新型離子交換膜的研制。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(qū)分為正離子交換膜（陽膜）與負(fù)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(gè)相互獨(dú)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(zhì)處理的手段，為污水再利用作出貢獻(xiàn)。此外，這種方法也越來越多地應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的濃縮、分離與提純。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(shù)是最早投人工業(yè)化應(yīng)用的淡化技術(shù)，特點(diǎn)是即使在污染嚴(yán)重、高生物活性的海水環(huán)境中也適用，產(chǎn)水純度高。與膜法海水淡化技術(shù)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(zhì)要求低、裝置的生產(chǎn)能力大，是當(dāng)前海水淡化的主流技術(shù)之一。露點(diǎn)蒸發(fā)露點(diǎn)蒸發(fā)淡化技術(shù)是一種新的苦咸水和海水淡化方法。它基于載氣增濕和去濕的原理，同時(shí)回收冷凝去濕的熱量，傳熱效率受混合氣側(cè)的傳熱控制。露點(diǎn)蒸發(fā)淡化技術(shù)是以空氣為載體,通過用海水或苦咸水對其增濕和去濕來制得淡水,并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(fā)室,為蒸發(fā)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9.6m~2和2.75m~2的兩臺增濕/去濕耦合的露點(diǎn)蒸發(fā)淡化設(shè)備。建立了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。分別成功地完成了露點(diǎn)蒸發(fā)淡化基本流程與參數(shù)相關(guān)性實(shí)驗(yàn)以及強(qiáng)化傳熱/傳質(zhì)淡化實(shí)驗(yàn)。真空冷真空冷凍海水淡化法工藝包括脫氣、預(yù)冷、蒸發(fā)結(jié)晶、冰晶洗滌、蒸汽冷凝等步驟，海水淡化水產(chǎn)品可達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，是一種較理想的海水淡化法。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(jìn)入一種超強(qiáng)吸水的吸附劑的鹽濃度甚至超過海水的溶液或固態(tài)物，但溶液里的特殊鹽分很容易蒸發(fā)。分固態(tài)鹽、液態(tài)鹽方向。固態(tài)鹽解吸附耗能更小。另外兩種方法都在薄膜結(jié)構(gòu)上有了創(chuàng)新和改進(jìn)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(zhì)膜，是薄膜的孔用引導(dǎo)水分子通過活細(xì)胞的細(xì)胞膜的蛋白質(zhì)來構(gòu)成。

具體步驟預(yù)處理殺菌滅藻混凝過濾反滲透具體步驟調(diào)節(jié)處理系統(tǒng)控制去除異味具體步驟預(yù)處理無論是海水淡化，還是苦咸水脫鹽，給水預(yù)處理是保證反滲透系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在制定海水預(yù)處理方案時(shí)應(yīng)充分考慮到：海水中存在大量微生物、細(xì)菌和藻類。海水中細(xì)菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會(huì)給取水設(shè)施帶來許多麻煩，而且會(huì)直接影響海水淡化設(shè)備及工藝管道的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。周期性漲潮、退潮，海水中夾帶大量泥沙，濁度變化較大，易造成海水預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。海水具有較大腐蝕性，對系統(tǒng)中所采用的設(shè)備、閥門、管道件的材質(zhì)要作一定篩選，耐腐性能要好。殺菌滅藻國外海水淡化工程多采用投加液氯、NaCl和CuSO4等化學(xué)試劑來殺菌滅藻?？紤]到交通等多方面的因素，投加化學(xué)試劑殺菌滅藻有一定難度，在本工程設(shè)備研制過程中專門采用海水次氯酸鈉發(fā)生器。海水取水泵后分出一小股帶壓海水，進(jìn)入次氯酸鈉發(fā)生器，在直流電場作用下產(chǎn)生NaCl，靠位差直接注入海灘沉井，以殺滅海水中的細(xì)菌、藻類和微生物。由于海水硬度高海水直接電解必須克服發(fā)生電極結(jié)垢問題。在研制過程中，借鑒了電滲析頻繁倒極（EDR）技術(shù)，即每隔5～10min倒換一次電極極性，有效地解決了次氯酸鈉發(fā)生器結(jié)垢沉淀問題。混凝過濾混凝過濾旨在去除海水中膠體、懸浮雜質(zhì)，降低濁度。在反滲透膜分離工程中通常用污染指數(shù)（FI）來計(jì)量，要求進(jìn)入反滲透設(shè)備的給水的FI值<4。由于海水比重較大，pH值較高，且水溫季節(jié)性變化大，系統(tǒng)選用FeCl3作為混凝劑，其具有不受溫度影響，礬花大而結(jié)實(shí)，沉降速度快等優(yōu)點(diǎn)。本工程項(xiàng)目采用表面接觸混凝過濾技術(shù)，由雙層濾料過濾和活性炭過濾組成，分別設(shè)置了2臺雙層機(jī)械過濾器和2臺活性炭過濾器，濾器直徑濾速在7～8m/s之間。濾器采用鋼襯膠，外涂船用漆，內(nèi)設(shè)ABS水帽布水和316L不銹鋼管排布?xì)?。為了降低海水預(yù)處理系統(tǒng)和瞬間負(fù)荷，提高水回收率設(shè)置了反滲透濃縮水作為過濾器反沖洗水的氣液反洗系統(tǒng)。反滲透海水含鹽量高、硬度高，對設(shè)備腐蝕性大，而且水溫季節(jié)性變化較大使得反滲透海水淡化系統(tǒng)比常規(guī)的苦咸水脫鹽系統(tǒng)要復(fù)雜得多，工程投資和能耗也高得多。因此通過精心的工藝設(shè)計(jì)，合理的設(shè)備配置來降低工程投資和能耗，從而降低單位制水成本，并確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行就顯得格外重要。調(diào)節(jié)處理為防止海水淡化過程中因海水濃縮而產(chǎn)生難溶無機(jī)鹽類，如CaCO3、CaSO4，在反滲透膜表面和系統(tǒng)管道件上結(jié)垢沉淀，海水在進(jìn)入反滲透脫鹽系統(tǒng)前要添加防垢劑。投加H2SO4調(diào)節(jié)海水pH值分解海水中的HCO3，以防止CaCO3沉淀，是海水淡化中最常用和最經(jīng)濟(jì)的方法。投加（NaPO3）6（SHMP）是防止CaSO4沉淀的有效方法，但（NaPO3）6在阻垢的同時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品磷酸鹽會(huì)助長微生物、細(xì)菌和藻類的生長，使用有一定的局限性。而從西方國家進(jìn)口的專用高分子聚合物阻垢劑價(jià)格較高，會(huì)直接影響海水淡化工程的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。本工程最終選用H2SO4作為阻垢劑，控制反滲透系統(tǒng)給水的pH值在6.8～7.0之間，同時(shí)控制海水淡化系統(tǒng)水回收率，以防止CaSO4沉淀析出?？紤]到在反滲透海水淡化系統(tǒng)中采用以芳香聚酰胺為膜材料的復(fù)合膜元件其耐氧化性差要求進(jìn)水中余氯含量在0.1mg/L以下還原劑脫，因此海水在進(jìn)入膜系統(tǒng)前投加NaHSO3，控制海水進(jìn)反滲透裝置前的氧化還原電位（ORP），使進(jìn)反滲透裝置前的海水氧化還原電位（ORP）在280～320mV.NaHSO3投加量是海水中余氯量的3倍。去除異味環(huán)島海域的海水受周邊環(huán)境影響較大，海水化學(xué)耗氧量（COD）在1.7～2.5mg/L，尤其在夏、秋季節(jié)有時(shí)海水有較大的異臭異味。因此除添加NaClO進(jìn)行氧化外，增設(shè)活性炭過濾器，選用具有較高機(jī)械強(qiáng)度的果型顆粒活性炭能有效地吸附有機(jī)物和異臭異味，提高反滲透產(chǎn)水水質(zhì)，同時(shí)能減輕對反滲透膜面污染，延長膜使用壽命。系統(tǒng)控制整個(gè)反滲透海水淡化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用國內(nèi)外先進(jìn)的計(jì)算機(jī)程序控制，由工控機(jī)操作站可編程控制器PLC組成一個(gè)分散采樣控制，集中監(jiān)視操作的控制系統(tǒng)。按工藝參數(shù)設(shè)置高低壓保護(hù)開關(guān)，自動(dòng)切換裝置，電導(dǎo)、流量和壓力出現(xiàn)