论文部分内容阅读
摘 要：本文主要介绍了海水淡化技术，包括以反渗透为主的膜法和以低温多效蒸馏为主的热法，重点阐述了热法和膜法相结合的海水淡化联合处理技术。海水淡化“热-膜”联合处理工艺可用于满足不同用户对水质的需求，提高水、电的优化配比，降低海水淡化的成本。
关键词：海水淡化 联合处理 低温多效蒸馏 反渗透
中图分类号：P747 文献标识码：A 文章编号：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
水是人類生存和工业生产不可缺少的自然资源。随着世界环境的变化、人口的增加，全世界正面临严重的淡水资源紧缺的局面，供水不足将成为一个深刻的社会危机，而海水淡化是解决该危机的重要途径之一。从20世纪50年代开始，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了快速发展，如今在全世界已得到了广泛应用[1，2]。
1 海水淡化方法
全球海水淡化技术大概有20多种，包括渗透法、低温多效、多级闪蒸、电渗析、压气蒸馏、露点蒸发，以及利用核能、太阳能、潮汐能的海水淡化技术等。概括来讲，其可以分为四类，即热法、膜法、电渗析法、冷冻法，其中以热法和膜法的应用最为广泛，已经产业化规模的即“热法中的多级闪蒸法（MSF）和低温多效蒸馏法（LT-MED），膜法中的反渗透法（RO）”[3，4]。
1.1 热法
热法即利用热能产生淡水，原理为“加热—蒸发—冷凝”，溶液中的水分在蒸发过程中转变为蒸汽，从而与盐分进行分离，其中以MSF和LT-MED为主[5]。
多级闪蒸法（MSF），MSF的原理是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行闪蒸，再将闪蒸出来的蒸汽冷凝得到淡水，全球海水淡化装置以该方法产量最大，方法最成熟。
低温多效蒸馏法（LT-MED），LT-MED的原理是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一效蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一效蒸发器的热源，并冷凝为淡水，冷凝后的淡水从管束中流出并被逐级收集，盐水聚集在蒸发器底部并流向下一效，其是热法中最节能的方法之一。
1.2 膜法
膜法即利用“膜”使溶液中的水分和盐分得以分离，从过程原理分为三类，即反渗透法（RO）、膜蒸馏法（MD）、納滤法（NF或膜软化MS），其中以RO为主。RO是以压力差为推动力的淡化过程，即在盐水侧施加大于渗透压的压力，使盐水侧化学势高于淡水侧，从而使盐水中的水分透过膜流向淡水侧，其是目前发展最快使用最多的淡化技术。
1.3 主流技术比较
纵观海水淡化技术发展历程，MSF，LT-MED和RO为目前海淡的主要代表技术，并且在今后几十年内仍将作为主角，该三种方法的比较如表1所示。
2 联合处理海水淡化
联合处理海水淡化是指不同海水淡化方法间的组合，目前主要指“热-膜”联合，即热法和膜法相联合的一种海淡技术，主要包括MED-RO和MSF-RO两种[5]。另外，其他方法间的组合也日益受到重视，在实际选用中，要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件综合而定。
“热-膜”联合海水淡化方法的意义表现为：（1）可以满足不同用水的需求，即RO产品水（水质为一级<300mg/L，二级<10mg/L）和MED/MSF产品水（1～10mg/L）可以按照一定比例混合，以满足各种各样的需求，降低海水淡化的成本。（2）可以提高水、电的优化配比，即在用电量较大的季节（产生废气较多）提高热法产水量，在用电量较低的季节（产生废气较少）提高膜法产水量，以保证恒定的供水量，所以“热-膜”联合海水淡化处理技术可以最大程度上减少整体的能源需求。
相比单一的热法或膜法海水淡化，“热-膜”联合海淡方法具有其独特的优势，以中东某工程联合处理海淡方案为例，表2对其进行了比较。
3 结语
由比较可知，“MED-RO”联合海水淡化方案将热法和膜法联合在一起，使两种海水淡化方案的优势得以充分发挥，投资成本低，运行灵活，最大程度上减少了整体能源需求并且可以满足不同用户对水质的需求，提高了水电联产的经济性，确保了水电联产的稳定性，更好地实现了水电的合理配比。
参考文献
[1] 王俊红，高乃云，范玉柱，等.海水淡化的发展及应用[J].工业水处理，2008，28（5）：6-9.
[2] 谭永文，王琪.海水淡化——应用与发展[J].水处理技术，2015（10）：17-20.
[3] 王世昌.海水淡化工程[M].北京：化学工业出版社，2003.
[4] 解利昕，李凭力，王世昌.海水淡化技术现状及各种淡化方法评述[J].化工进展，2003，22（10）：1081-1084.
[5] 夏艳，伍联营.海水淡化过程优化设计的研究进展[J].水处理技术，2007，33（11）：1-5.
关键词：海水淡化 联合处理 低温多效蒸馏 反渗透
中图分类号：P747 文献标识码：A 文章编号：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
水是人類生存和工业生产不可缺少的自然资源。随着世界环境的变化、人口的增加，全世界正面临严重的淡水资源紧缺的局面，供水不足将成为一个深刻的社会危机，而海水淡化是解决该危机的重要途径之一。从20世纪50年代开始，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了快速发展，如今在全世界已得到了广泛应用[1，2]。
1 海水淡化方法
全球海水淡化技术大概有20多种，包括渗透法、低温多效、多级闪蒸、电渗析、压气蒸馏、露点蒸发，以及利用核能、太阳能、潮汐能的海水淡化技术等。概括来讲，其可以分为四类，即热法、膜法、电渗析法、冷冻法，其中以热法和膜法的应用最为广泛，已经产业化规模的即“热法中的多级闪蒸法（MSF）和低温多效蒸馏法（LT-MED），膜法中的反渗透法（RO）”[3，4]。
1.1 热法
热法即利用热能产生淡水，原理为“加热—蒸发—冷凝”，溶液中的水分在蒸发过程中转变为蒸汽，从而与盐分进行分离，其中以MSF和LT-MED为主[5]。
多级闪蒸法（MSF），MSF的原理是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行闪蒸，再将闪蒸出来的蒸汽冷凝得到淡水，全球海水淡化装置以该方法产量最大，方法最成熟。
低温多效蒸馏法（LT-MED），LT-MED的原理是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一效蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一效蒸发器的热源，并冷凝为淡水，冷凝后的淡水从管束中流出并被逐级收集，盐水聚集在蒸发器底部并流向下一效，其是热法中最节能的方法之一。
1.2 膜法
膜法即利用“膜”使溶液中的水分和盐分得以分离，从过程原理分为三类，即反渗透法（RO）、膜蒸馏法（MD）、納滤法（NF或膜软化MS），其中以RO为主。RO是以压力差为推动力的淡化过程，即在盐水侧施加大于渗透压的压力，使盐水侧化学势高于淡水侧，从而使盐水中的水分透过膜流向淡水侧，其是目前发展最快使用最多的淡化技术。
1.3 主流技术比较
纵观海水淡化技术发展历程，MSF，LT-MED和RO为目前海淡的主要代表技术，并且在今后几十年内仍将作为主角，该三种方法的比较如表1所示。
2 联合处理海水淡化
联合处理海水淡化是指不同海水淡化方法间的组合，目前主要指“热-膜”联合，即热法和膜法相联合的一种海淡技术，主要包括MED-RO和MSF-RO两种[5]。另外，其他方法间的组合也日益受到重视，在实际选用中，要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件综合而定。
“热-膜”联合海水淡化方法的意义表现为：（1）可以满足不同用水的需求，即RO产品水（水质为一级<300mg/L，二级<10mg/L）和MED/MSF产品水（1～10mg/L）可以按照一定比例混合，以满足各种各样的需求，降低海水淡化的成本。（2）可以提高水、电的优化配比，即在用电量较大的季节（产生废气较多）提高热法产水量，在用电量较低的季节（产生废气较少）提高膜法产水量，以保证恒定的供水量，所以“热-膜”联合海水淡化处理技术可以最大程度上减少整体的能源需求。
相比单一的热法或膜法海水淡化，“热-膜”联合海淡方法具有其独特的优势，以中东某工程联合处理海淡方案为例，表2对其进行了比较。
3 结语
由比较可知，“MED-RO”联合海水淡化方案将热法和膜法联合在一起，使两种海水淡化方案的优势得以充分发挥，投资成本低，运行灵活，最大程度上减少了整体能源需求并且可以满足不同用户对水质的需求，提高了水电联产的经济性，确保了水电联产的稳定性，更好地实现了水电的合理配比。
参考文献
[1] 王俊红，高乃云，范玉柱，等.海水淡化的发展及应用[J].工业水处理，2008，28（5）：6-9.
[2] 谭永文，王琪.海水淡化——应用与发展[J].水处理技术，2015（10）：17-20.
[3] 王世昌.海水淡化工程[M].北京：化学工业出版社，2003.
[4] 解利昕，李凭力，王世昌.海水淡化技术现状及各种淡化方法评述[J].化工进展，2003，22（10）：1081-1084.
[5] 夏艳，伍联营.海水淡化过程优化设计的研究进展[J].水处理技术，2007，33（11）：1-5.