海水淡化技术现状的应用和发展

海水淡化技术现状的应用和发展

王雅雯

天津市华泰龙淡化海水有限公司天津300480

摘要：淡水资源的匮乏问题已经是世界各个国家所必须面对的难题。我国地域辽阔、物产丰富，但是水资源仍旧属于稀缺资源，想要解决淡水稀缺的问题，需要积极推广海水淡化技术，海水淡化是解决我国淡水资源不足的有效技术手段。随着淡水资源的紧缺问题日益严重，海水淡化技术在工程上的应用越来越多。海水淡化技术的应用已经推广到世界上多个国家，我国也逐渐认识到了海水淡化的重要性。近年来，开始在沿海地区推广海水淡化技术，已经颇见成效。本文主要介绍海水淡化技术现状的应用和其发展前景。

关键词：海水淡化；技术现状；应用；发展

引言：从江河取水净化的传统手段已不无法满足巨大的淡水需求。中水再利用、海水淡化制造饮用水的技术日益为各国重视和推进。特别是海水淡化领域，在热源丰富的中东地区，已建成投入使用的蒸发法海水淡化工厂，每日可处理淡化1800万立方米的海水。近年来，国际上对低碳、节能的呼声越发提高，进入21世纪，新建的海水淡化工厂开始加大对海水淡化技术的研究力度。

1海水淡化技术应用的现状分析

1.1蒸馏法

顾名思义，蒸馏法的原理就是将海水加热到沸腾状态后，将海水中的淡水将变成水蒸气蒸发出来，再将得到的水蒸气冷却变为液态得到淡水的过程。蒸馏法是海水淡化最古老的方法。蒸馏法得到的淡水资源水质较好，整个操作流程也十分简便。蒸馏法可以分为很多类型，如太阳能蒸馏、多级闪蒸、多效蒸馏。

1.1.1太阳蒸馏法

太阳蒸馏法是利用太阳能蒸馏器将海水蒸发得到淡水。通过将太阳能吸收转化成热能使海水蒸发，在进行冷却得到淡水资源的过程。

1.1.2多效蒸馏（MED）

液体受热后会蒸发为蒸汽，蒸汽遇冷又会冷凝为液体，基于此原理，蒸馏技术是一种常用的分离技术。多效蒸馏是一种特殊的蒸馏技术，其由多个管式蒸发器串联组成，加热蒸汽从第一效蒸发器进入，加热蒸发器中的海水使其蒸发形成蒸汽，而自身冷凝称为淡水，海水受热后的蒸汽作为下一效蒸发器的加热蒸汽，自身又被冷凝成为淡水，如此重复，最终将各效产生的冷凝水收集起来，从而得到远多于初始加热蒸汽量的淡水，多效蒸馏的最高蒸发温度往往低于70℃。

1.1.3多级闪蒸法

多级闪蒸法是将海水加热后，进入压力较低的闪蒸室内，使盐水由于温度过高而进行蒸发得到水蒸气，冷却后得到淡水资源。这种方法是蒸馏法当中应用最广泛的方法，他的优点很多，如水质好、效率高、维护量小等，缺点是耗电量大，因此多与发电站相邻建立。

1.2反渗透法（SWRO）

人们最初发现了渗透现象，即被半透膜分开的淡水和盐水的液面不一样高，其高度差就是两种溶液之间的渗透压。若在盐水一侧施加大于渗透压的压力，则盐水中的水分子就会透过半透膜进入淡水侧，此过程为反渗透。反渗透法海水淡化就是利用半透膜的渗透原理，在半透膜的一侧对海水施加大于渗透压的压力，海水中的水分子会透过半透膜到另一则，称为淡水侧，而盐份则不能透过半透膜留在原海水中，这种与自然渗透相反的水迁移过程连续产出淡水的方法称为反渗透海水淡化。

1.3冷冻法

当海水处于低温状态结成固态时，水分子能够结合形成冰晶将盐类分离，这种通过水变成冰的相变过程就是冷冻法。冷冻法按照导热的方式不同可以分为两类：直接和间接冷冻法。间接冷冻法是向海水中添加冷冻剂使海水与冷冻剂间接接触最后结冰的方法，但是由于换热面较大，一般不会使用。而直接冷冻法利用冷冻剂直接与海水接触使海水结冰。直接冷冻法又能够可以分为两种真空蒸发式直接冷冻法和外界加入冷冻剂的二次冷媒直接接触法等。外界加入冷冻剂的二次冷媒直接接触法一般加入的冷冻剂为丁烷，虽然丁烷不会溶于水，但是无法避免水中含有少量丁烷分子，会污染水。

1.4电渗析法

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。电渗析过程中所能除去的仅是水中的电解质离子，而对于不带荷电的粒子如水中的硅、硼以及有机物粒子则不能去除，若水中溴含量高时，电渗析的脱除效果也不理想。适用于中小型海水淡化工程如海岛、工程用水等。

1.5海水淡化RO膜

RO膜，是一种能将溶解盐类分子分离的薄膜，用于将纯水从含有高分子、各种溶解盐类的溶液中分离。用于海水淡化时，薄膜两侧分别为高浓度海水和淡水液体，膜间会因此产生较高的渗透压（２Mpa以上），此时若在海水一侧施加高于这个渗透压的反向压力，则淡水会从海水中反向渗透出来。作为RO膜的材料，最开始使用的是醋酸纤维素，此后高分子材料技术的进步，演进为聚酰胺类的复合材料。聚酰胺的分离性能优于醋酸纤维素，但对水分子的透过阻力也不低。为减小阻力，就必须尽可能减小分离机能层的厚度，故而在实际的淡化设备中，都加入多孔质支持膜和无纺布作为强度支撑材料制成复合膜。将这类复合膜与网状导水材料交错叠加，形成环状渗透膜元件，再将多个元件连接组成渗透模块，海水淡化时，一般将6-8个渗透元件组成模块，再将若干模块并行排列装填入圆柱形压力容器，由压力泵施加足够压力，而获取渗透淡水。

2海水淡化技术的发展前景分析

海水淡化不仅仅是一项技术，它是一个完整的产业。海水淡化产业是以生产海水淡化水为主要目的，包括相关技术研发、设备制造、工程设计与建设、生产运营、原材料生产与销售、市场咨询服务、宣传培训和交流等工序和环节在内的，具有完整产业链的生产体系，还包括原海水的预处理和浓海水的综合利用，是战略性新兴产业的一部分，是新的经济增长点。

在2010年10月，国务院发布了《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32号），积极推动战略性新兴产业的发展。最近国务院常务会议又审议通过了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，明确提出“大力发展海水淡化产业”。战略性新兴产业是引导未来经济社会发展的重要力量，是以重大技术突破和重大发展需求为基础，对经济社会全局和长远发展具有重大引领带动作用，知识技术密集、物质资源消耗少、成长潜力大、综合效益好的产业。海水淡化及综合利用作为节能环保产业已列入七大战略性新兴产业之中。加快培育和发展海水淡化产业对推进我国现代化建设具有重要战略意义。

海水淡化产业既是节能环保产业，也是新兴的战略性产业，享受国家目前的有关节能、环保、发展循环经济，资源综合利用的有关鼓励政策。同时，作为一个产业发展的成长阶段，国家还将根据其具体的产业特点，实施相应的激励政策，以促进其产业的快速健康发展。一是要出台有利于海水淡化产业发展的产业政策，如进一步明确对沿海淡水资源缺乏地区或地下水超采地区，新建、改建和扩建高耗水项目，都要优先选用海水淡化水作为锅炉补给水和工艺用水水源的具体规定。二是加大海水淡化技术创新力度，降低海水淡化成本，提高海水淡化的竞争优势，扩大海水淡化水的应用。三是加大中央预算内投资积极支持海水淡化重点示范工程和以市政供水为主要目的海水淡化工程项目的力度；各级财政资金给予专项补贴，鼓励科学使用海水淡化水。四是统筹协调调水、再生水、海水淡化等用于市政公共用水的价格，加快建立能够反映资源稀缺性、科学合理的水价形成机制，引导和鼓励更多的非传统水源作为重要的补充。海水淡化产业从装备制造、工程应用、企业生产到用水的各个环节均应符合现行的相关法律法规和标准规范。但目前有的规范和标准还有待尽快完善。一是要制定海水淡化取（排）水、原材料和药剂、淡化水水质及卫生检验，以及相应环保标准。二是制定出台海水淡化工艺技术、检测技术、工程设计和运营管理、海水淡化监管标准以及相关设备的设计和质量标准等。三是制定海水淡化水进入市政供水系统的相关标准和管理办法等，满足水质要求。

结束语：

总而言之，我国是水资源缺乏大国，海水淡化技术的出现为我国解决淡水资源短缺的问题带来的希望。它将能够大幅度缓解我国沿海、岛屿、干旱地区的缺水问题。在21世纪水资源将是最重要的稀缺资源之一；目前，我国海水淡化的应用已经取得了一定的进展，世界上其他国家对于海水淡化技术的应用也为我国做出了典范，海水淡化技术在我国有着巨大的发展潜力。就现阶段来看，常用的海水淡化技术有多效蒸馏法、多级闪蒸法等等，这些方法将能够完美利用热力发电后的余热，有着十分卓越的经济优势，在未来我们还需注重对生态环境的保护，以促使我国建设可持续化的发展道路。

参考文献：

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[2]郑智颖，李凤臣，李倩，王璐，蔡伟华，李小斌，张红娜.海水淡化技术应用研究及发展现状[J].科学通报，2016，21：2344-2370.