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发布时间: 2019-10-04 18:11 作者:beplay亚洲官网     
    

海水淡化的方法

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  主要被用于特大型海水淡化设备上及热能丰富的地方。是将压缩功转化为饱和蒸汽的内能,使其温度升到成为过热蒸汽,在利用高温过热蒸汽做热源,加热饱和盐水使其部分蒸发,蒸汽生成淡水实现盐水分离。

  适用面非常的广,且脱盐率很高,因此被广泛使用。反渗透膜法首先是将海水提取上来,进行初步处理,降低海水浊度,防止细菌、藻类等微生物的生长,然后用特种高压泵增压,使海水进入反渗透膜,由于海水含盐量高,因此海水反渗透膜必须具有高脱盐率,耐腐蚀、耐高压、抗污染等特点,经过反渗透膜处理后的海水,其含盐量大大降低,TDS含量从36000毫克/升降至200毫克/升左右。

  渗析是属于一种自然发生的物理现象。如将两种不同含盐量的水,用一张渗透膜隔开,就会发生含盐量大的水的电介质离子穿过膜向含盐量小的水中扩散,这个现象就是渗析。这种渗析是由于含盐量浓度不同而引起的,称为浓差渗析。渗析过程与浓度差的大小有关,浓差越大,渗析的过程越快,否则就越慢。

  因为是以浓差作为推动力的,因此,扩散速度比较慢。如果在膜的两边施加一直流电场,就可以加快扩散速度。电解质离子在电场的作用下,会迅速地通过膜,进行迁移过程,这样,就形成了去除水中离子的淡水室和离子浓缩的浓水室,将浓水排放,淡水即为除盐水。这就是电渗析法除盐原理。

  反渗透法海水淡化与蒸馏法对比,膜法海水淡化只能利用电能,海水淡化利用热能和电能。所以反渗透淡化适合有电源的场合,蒸馏法适合有热源或电源的各种场合。

  但是随着反渗透膜性能的提高和能量回收装置的问世,其吨水耗电量逐渐降低。反渗透海水淡化经一次脱盐,能生产相当于自来水水质的淡化水。虽然蒸馏法海水淡化水质较高,但反渗透技术仍具有较强的自身优势,如应用范围广,规模可大可小,建设周期短,不但可在陆地上建设,还适于在车辆、舰船、海上石油钻台、岛屿、野外等处使用。

  反渗透系统需要较好的预处理,才能保证出水水质。在海水淡化领域中,预处理是保证反渗透系统长期稳定运行的关键。由于海水中的硬度、总固体溶解物和其他杂质的含量均较高,在运行过程中,反渗透系统对于浊度、pH值、温度、硬度和化学物质等因素较为敏感,所以对进水的要求相对较高,如果进水水质差,产水率就非常低。因此,海水在进入反渗透膜装置之前必须进行预处理。

  16世纪时,英国女王伊丽莎白颁布了一道命令:谁能发明一种价格低廉的方法,把苦涩腥咸的海水淡化成可供人类饮用的淡水,谁就可以得到10000英镑的奖金。

  16世纪末,人类试着用蒸馏器在船上直接蒸发海水来制取淡水,开创了人工淡化海水的先例。19世纪末,由于蒸汽轮船普遍发展,蒸发器也随之蓬勃发展起来,以满足锅炉用水和部分饮用水的需要。1877年,俄国在巴库建成世界上第一台固定式淡水装置。其他国家尤其是缺少雨水的干旱国家也相继建成固定式淡水装置。

  但是,真正大规模地淡化海水,是在20世纪50年代后期。据统计,世界上共有70多个国家从事海水淡化工作。仅1980年6月,蒸馏法、反渗透法和电渗析法三种类型的淡化装置全世界即达2204个,总造水量每天约727万吨。科威特的多级闪急蒸馏法的装置达32级,它的海水淡化水平居世界一流。当今世界淡化海水总产量的70%是用此法生产的,能够日产水18万吨。

  中国海水淡化技术的研究始于1958年,海水淡化技术出现了新的进展:中盐度苦咸海水淡化组件和频繁倒极电渗析技术等重大成果进入国际先进行列。沙特是世界上最大的淡化海水生产国,其海水淡化量占世界总量的21%左右。

  首先何为海水淡化技术?海水淡化技术是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的技术工艺。海水是一种非常复杂的多组分水溶液。由于其含盐量非常高,而不能被直接使用,目前主要采用两种方法淡化海水,即蒸馏法和反渗透法。

  蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化,再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸馏法海水淡化技术是最早投人工业化应用的淡化技术,特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用,产水纯度高。与膜法海水淡化技术相比,蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大,是当前海水淡化的主流技术之一。

  将海水加压,使淡水透过渗透膜而盐分被截留的淡化方法。反渗透主体设备主要由高压泵、反渗透膜、能量回收三部分组成,无论海水、苦咸水,亦无论大型、中型、小型都适应,是海水淡化技术近二十年来发展最快的,除了中东国家,美洲、亚洲和欧洲,大中生产规模的装置都以反渗透为首选,也是我国目前的首选方法。

  将加热后的海水经多个蒸发器串联运行的蒸发过程。也主要是与火电站联合运行,但规模一般在日产万吨以下。这包括两种类型,一类是多效分裂式,七八十年代较盛行,称为竖管蒸发(VTE)。操作温度一般较高,顶温在100~120度,欧洲和亚洲一些火电厂都在使用,另一类是低温多效蒸馏(LT—MED),顶温在70度左右,较前者更具竞争力,是蒸馏法中最节能的方法之一,国华黄骅电厂就是用的这项技术。

  电渗析以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性而脱出水中离子的淡化过程。电去离子(EDI)是一种电渗析和离子交换相结合的方法,在直流电场的作用下,实现电渗析过程,离子交换盐和离子交换连续再生过程。

  即冷冻海水使之结冰,在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。从理论上分析,是最有前途的海水淡化处理方法之一,但目前未形成实用规模。我国海冰资源巨大,只是采集、融化、冰水除盐等的工耗、能耗以及相关设施问题,尚需进一步做工程研究。而人工冷却法,早在七十年代美国就着手研究,问题是从制冷、结冰、冰晶输送、融化以及冷量回收等单元过程太多,效率不高,成本过大。

  投加H2SO4调理海水pH值分化海水中的HCO-3,以避免CaCO3沉积,是海水淡化中最常用和最经济的办法。投加 (NaPO3)6(SHMP)是避免CaSO4沉积的有用办法,但(NaPO3)6在阻垢的一起产生的副产品磷酸盐会助长微生物、细菌和藻类的成长,运用有必定的局限性。而从西方国家进口的专用高分子聚合物阻垢剂价格较高,会直接影响海水淡化工程的工作费用。本工程终究选用H2SO4作为阻垢剂,操控反渗透体系给水的pH值在 6.8~7.0之间,一起操控海水淡化体系水收回率,以避免CaSO4沉积分出。

  保安过滤选用316L滤器,5m滤芯,过滤进高压泵前的海水,阻挠海水中直径大于5m 颗粒杂质,保证高压泵,能量收回设备和反渗透膜元件安全,长时间运转。高压泵和能量收回设备是为反渗透海水淡化供给能量变换和节能的重要设备,按反渗透海水淡化所需的流量和压力选型,我们选用的单级离心泵,具有60m3/h流量,扬程640Psi;能量收回设备为HTC-300型,具有水力透平结构,能使用反渗透排放浓缩海水的压力使反渗透进水压力提高30%,有用地下降能耗。

  混凝过滤旨在去除海水中胶体、悬浮杂质,下降浊度。在反渗透膜分离工程中通常用污染指数 (FI)来计量,要求进入反渗透设备的给水的FI值4。由于海水比重较大,pH值较高,且水温季节性改变大,体系选用FeCl3作为混凝剂,其具有不受温度影响,矾花大而结实,沉降速度快等长处。

  海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术,可以增加淡水总量,且不受时空和气候影响,可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。

  从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。 现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法,目前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场,逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的方法。

  世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究,有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化厂,每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。淡化水的成本在不断地降低,有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模。

  (1)从海水中取淡水,有蒸留法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法。

  目前应用第一类方法为主。早在15世纪部分船舶就曾经以简易的蒸馏装置来解决船舶在长期航行中的淡水供应问题。20世纪50年代以来,随着工农业的发展和城市人口的增加,淡水供应逐渐紧张,造成有些沿海城市严重缺水。因此,提高海水淡化的技术便成为开发新水源的重要途径之一。

  冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端,其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢,而所得到的淡水却并不多;而冷冻法同样要消耗许多能源,但得到的淡水味道却不佳,难以使用。

  海水淡化法工艺之蒸汽冷凝 在蒸发结晶器内,除海水析出冰晶以外,还将产生大量的蒸汽,这些蒸汽必须及时移走,才能使海水不断蒸发与结冰。beplay亚洲官网

  通常又称超过滤法,是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的。

  在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐渐升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。

  此时,海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。

  蒸馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器,人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便,至今仍被广泛采用。

  对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。

  低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的蒸馏淡化技术,其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来,用一定量的蒸汽输入首效,后面一效的蒸发温度均低于前面一效,然后通过多次的蒸发和冷凝,从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。

  多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发,前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源,并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。

  所谓闪蒸,是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下,部分海水急骤蒸发的现象。

  多级闪蒸海水淡化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蒸发,将蒸汽冷凝而得到淡水。

  目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大,技术最成熟,运行安全性高弹性大,主要与火电站联合建设,适合于大型和超大型淡化装置,主要在海湾国家采用。

  多级闪蒸技术成熟、运行可靠,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,降低单位电力消耗,提高传热效率等。

  该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。

  电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室海水被淡化,而相邻隔室海水浓缩,淡水与浓缩水得以分离。

  露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理,同时回收冷凝去湿的热量,传热效率受混合气侧的传热控制。

  露点蒸发淡化技术是以空气为载体,通过用海水或苦咸水对其增湿和去湿来制得淡水,并通过热传递将去湿过程与增湿过程耦合,使冷凝潜热直接传递到蒸发室,为蒸发盐水提供汽化潜热,以提高过程的热效率。

  真空冷冻海水淡化法工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤,海水淡化水产品可达到国家饮用水标准,是一种较理想的海水淡化法。

  非加压吸附渗透海水淡化法,或称为“正向渗透法”,让水通过多孔膜进入一种超强吸水的吸附剂的盐浓度甚至超过海水的溶液或固态物,但溶液里的特殊盐分很容易蒸发。

  沙特阿拉伯的海水淡化厂占全球海水淡化总量的24%。阿拉伯联合酋长国的杰贝勒阿里海水淡化厂第二期是全球最大的海水淡化厂,每年可产生3亿立方米淡水。

  使用淡化水的最大百分比的国家是以色列,制造海水淡化水占以色列国内用水量的40%。

  海冰的形成也是海水淡化的过程。冻结时,盐被从海水排出。尽管一些盐水被困,海冰的盐度总体比海水要低得多。

  红树林生长在海水中;它们通过部分的根捕获盐,分泌盐,然后由动物(通常是螃蟹)食用。额外的盐的去除是通过将其存储在叶子,然后脱落叶子完成。

  除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程叫海水淡化,亦称海水脱盐。海水淡化的方法,基本上分为两大类:(1)从海水中取淡水,有蒸留法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法。(2)除去海水中的盐分,有电渗拆法、离子交换法和压渗法。目前应用第一类方法为主。早在15世纪部分船舶就曾经以简易的蒸馏装置来解决船舶在长期航行中的淡水供应问题。20世纪50年代以来,随着工农业的发展和城市人口的增加,淡水供应逐渐紧张,造成有些沿海城市严重缺水。因此,提高海水淡化的技术便成为开发新水源的重要途径之一。

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