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海水淡化综述1.前言水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉，是人类宝贵的、不可替代的自然资源。随着社会经济的高度发展和人口的急剧增加，淡水资源危机已经成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题。中国是世界上严重缺水的国家之一，华北、东北、西北地区连年干旱缺水；南方地区水体污染严重，使水源性缺水成为经济和社会发展的突出问题，特别是经济发达的地区也存在着严重的淡水危机，主要沿海大中城市不同程度的缺乏水资源，许多地区由于严重的地下水超采，已造成地下水位大幅沉降、地面下沉、海水倒灌，严重的影响着这些地区的人民生活和经济发展。沿海地区有丰富的海水资源，用海水淡化技术向大海要淡水，是增加淡水资源，满足沿海城镇对淡水的需求是十分必要的，从技术、经济的角度讲，也是十分可行的。2.海水淡化技术概况海水淡化就是将海水中的盐和水分离的过程，是通过物理、化学或物理化学方法实理的。海水淡化方法有数十种，但目前投入商业应用的主要有多级闪蒸（MSF），多效蒸发或多效蒸馏（ME或MED）、压汽蒸馏（MVC）、反渗透（SWRO）等，前三种属于蒸馏法，第四种属于膜法。多级闪蒸（MSF）：经过加热的海水，依次在多个压力逐级降低的闪蒸室进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。目前多级闪蒸法技术昀成熟，运行安全性高，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。MSF总是与火力电站联合建设与运行，以汽轮机低压抽汽做为热源。目前日产6万吨的单机已投入商业运转，日产9万吨的单机正进行设计。这都是世界上昀大规模的海水淡化装置。多效蒸发（MED）：加热后的海水经多个蒸发器串联运行的蒸发过程。也主要与火电站联运，但规模一般在日产1万吨以下。操作温度一般较高，顶温100～120℃，欧洲和亚洲一些火力电厂都有使用；另一类是低温多效蒸馏（LT-MED），顶温70℃左右。后者较前者较具竞争力，是蒸馏法中昀节能的方法之一。对于供汽温度为80℃上下的低温核供热条件，采用低温多效蒸馏也是有利的。压汽蒸馏(MVC)：将蒸发出的蒸汽适当加压，提高其温度后，再用作蒸发器的加热蒸汽，并冷凝而得淡水。用电或蒸汽驱动，也属于昀省能的淡化方法之一。但规模一般不大，多为日产千吨级。反渗透法（RO）：将海水加压，使淡水透过渗透膜而盐份被截留的淡化方法。无论海水、苦咸水，亦无论大型、中型或小型都适应，是海水淡化技术中近二十年来发展昀快的。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。3.国内海水淡化项目我国自上个世纪50年代就开始研究海水淡化技术，但在80年代以前进展缓慢，随着水资源的日趋紧张和经济技术的发展，90年代才有了较好的形势。但与世界的形势相比，仍然属于起步阶段。目前我国所建的海水与苦咸水淡化装置，除个别项目外都还是中偏小的装置。已建成的主要海水淡化项目有天津大港电厂海水淡化（MSF）、河北黄骅电厂海水淡化（MSF）、舟山嵊岛海水淡化（SWRO）、大连长海县长岛海水淡化（SWRO）、华能大连电厂海水淡化（SWRO）、大连石化海水淡化（SWRO）、山东昌邑柳瞳海水淡化（SWRO）、大唐王滩电厂海水淡化（SWRO）等。正在建设的海水淡化项目有华能玉环电厂海水淡化（SWRO）、青岛电厂海水淡化（SWRO）等。我国现有淡化装置的情况如下：SWRO已建成30000m3/d建设中7000m3/dSWRO锅炉供水已建成250000m3/dSWRO饮用水已建成100000m3/d蒸馏法(海水)已建成8000m3/d建设中25000m3/d4.海水淡化方法的比较及建议世界海水淡化水日产量约3000万m3/d，现在仍以10%~30%的年增长率上升，昀大MSF淡化厂规模达30万m3/d，昀大的SWRO淡化厂规模为20万m3/d。MSF、MVC、MED等蒸馏法投资高、占地大、需要大昀的蒸汽，都要求与火电厂联建，利用汽轮机低压抽汽作为热源，或者与低温核能供热站直接连接，这是世界通例，在在海弯国家因石油天然气丰富，采用蒸馏法的比较多，但不适合我国城市供水海水淡化。SWRO以投资昀低，能耗昀省（一般电耗4~5kWh/m3淡水），建造周期短等优势，目前SWRO已成为从海水制取饮用水昀有竞争力的方法。下表是各种海水淡化方法的综合能耗表，从下表看出SWRO吨淡水综合能耗为3.9kWh，是昀低的，由于近年来新型能量回收技术的开发应用，SWRO的吨淡水综合能耗已低于3.9kWh。方案名称1a3b4c5a6a7d8d9a10a脱盐过程MVCMEDTVC-MEDTVC-MEDTVC-MEDMSFMSFRON-MEDe容量(t/d)100020004750100001000030003000200080000效数(级数)21215743930-30抽汽压力MPa-0.0290.4340.550.550.250.25-0.23造水比[t/t]-8.514.08.88.331010-21(当量)电耗率[kWh/t]9.57.812.52324.313.613.93.915.5流程泵功[kWh/t]-1.81.45--4.24.2--总电耗率[kWh/t]9.59.613.952324.317.818.13.915.5注：a.没有提供泵功消耗；b.抽汽压力与MED正好匹配；c.用TVC热喷射器利用抽汽富裕压头；d.减温减压供汽；e.核能MED海水淡化系统。海水淡化SWRO的能耗与海水温度成反比，即水温越高能耗越低，水温越低能耗越高。我国渤海湾及周围海域水温偏低，一年中有5~7个月在11℃以下，故SWRO海水淡化时需要对海水加热（或采用高压泵变频），故能耗较高。而南海海域一年四季水温较高，故SWRO海水淡化不需对海水加热，所以较渤海湾地区更适应于采用SWRO技术制取淡水用于城市供水。5.SWRO海水淡化系统的投资、运行经济分析一个SWRO海水淡化工艺系统主要包括海水取水、海水的预处理、SWRO及产品水的贮存和输送。其吨水投资与海水淡化工厂的产水规模大小、SWRO后处理（有的海水淡化项目在SWRO后还有第二级RO、甚至第三级RO或离子交换等）有关，产水规模越大吨水投资相对越小，产水规模越小吨水投资相对越大，且相差较大，包括厂房等土建投资，吨产水（按每小时）投资在8万元~20万元不等。运行费用（造水费用）包括折旧费、人工费、电费、化学药品费、膜更换费、设备维护费等，典型的海水淡化造水成本如下表，由于不同地区、不同企业的人工及折旧费可能有所不同，采用的预处理工艺有别，造水成本与下表比可能有差异，但相差不大。项目运行费用（元/吨产水）电2.05化学药品0.45膜更换0.42设备维护0.15投资成本1.5人工0.4合计4.976.SWRO海水淡化的环境评价SWRO海水淡化对环境的影响往往被人们忽略，在海水淡化过程中，无论蒸馏法还是反渗透法，大约有淡化水产量1.5倍的浓盐水产出，其浓度增高约60～70％。直到目前，国外的开放海域，浓盐水的排放多为冲稀后直接排海。显然，具有多种化学添加剂的浓盐水入海后，在长期作用下，将对海洋环境和海洋生态造成不利影响。有的地区、政府或有关方面还因此向渔民提供补偿。在我国，人们都提出，将浓盐水排入盐田晒盐，既解决浓盐水排放问题，又节省盐田，增加原盐产量。但是，这一方案也同时存在着一些不确定因素，主要有：(1)海水预处理过程中加入了若干化学添加剂（如絮凝剂、杀生剂、水质稳定剂、消泡剂等），添加总量可能接近10mg/l。此外设备的定期清洗还会排出废酸废碱。这些药剂对盐田生态和结晶效果有何种影响？(2)实际上浓盐水排入盐田后，上述添加剂还会通过盐田的饱和卤水流入海中。传统盐田的苦卤入海，近年已经引起了有关方面的疑虑，而新的成分进入是否也有值得研究的问题。因此，浓盐水的排放方式，晒盐工艺与盐卤排放问题，当地海域究竟有没有自净能力？可否按当前国际上普遍采用的稀释法排放浓盐水？如果有自净能力，则无论直排还是晒盐后排放苦卤都应当可行。这些问题都是需要进行研究的。随着21世纪可持续发展战略的提出和实施，环境友好型海水淡化过程的开发日益受到青睐和重视。SWRO海水淡化过程中，由于海水本身的特点：高的硬度和总溶解性固体（TDS）、浊度和微生物等，常常给SWRO海水淡化过程带来结垢、膜污染及高的能耗等问题，因而良好的预处理对于SWRO海水淡化过程成败至关重要。传统的海水预处理方法，即采用添加化学品的方法，不但过程复杂，而且预处理成本也高，尤其是过程中添加的化学药品随着浓盐水一起排放时对排放地环境的负面影响，另外膜清洗的废液中含有的强酸、强碱，其排放也成为SWRO海水淡化环境问题的一部分。在这种情况下以全膜法预处理代替传统的化学预处理就成为一种必然发展趋势。膜法预处理在有效减少化学品添加的同时，也可减少SWRO膜的清洗次数，使SWRO海水淡化过程更加环境友好，操作成本也会降低。7.SWRO海水淡化工厂现场的选择：在选择SWRO海水淡化工厂厂址时要考虑的三项重大要素是：海水、土壤和大气情况。如果不正确地选择上述三项要素，就会随着时间的推移而发现难于达到工厂预期的使用寿命，并使生产的成本大为增加.对上述三项要素中的海水，包括全年的风速和风向、全年的波浪形式、高度和性状、现场处的潮汐流、全年的水温、海水的盐度分布、对选定厂址处的海床进行深度测量、考察在进水区和工厂海边可能存在的珊瑚礁、考察上述区域内的生物行为以及海水的含泥沙量。然后对上述考虑的结果加以如下的权衡：（1)厂址离海岸的距离：这一距离将决定公路、基础设施、住宅(或职工的交通)、维护工作、野外服务等。主要的选择标准还有电源线路和水源的传输管道。（2）污染的控制和处理：这将由工厂厂址和应进行的环境评价来决定。所有上述因素对工厂的选址是有着明显的影响的。基于上述有关技术-经济的研究，就可以对预期工厂昀合适的选址做出结论。原水采集方式：海水浊度受风浪、潮汐、季节、地理位置等影响。为了减少风浪、潮汐、季节等影响，海水取水方式可以采取如下方式：建防浪堤，从堤内引水至沉砂池；水下铺设管道从离岸200m外、4m深水处引水；海滩打深井或辐射井取水，因为深井外部天然沙层起过滤作用，水质稳定。运行和维护SWRO海水淡化工厂：任何淡化工厂在接近完工的时候，工厂和承包商以及客户之间总有一段处理事务的阶段。在这一阶段之后，除了延长的事务之外，将工厂的部分运行和维护工作移交给客户，这些有关期限和条件均应写入合同之内。客户应该通过自身的设施和人员准备独立地管理工厂，这将有助于任何新接管一座淡化工厂的人员不会在组织上产生问题。8.欧美环境工程有限公司介绍欧美环境工程有限公司(OEE)是跨国集团OMEXGROUP(美)在中国投资成立的环境工程公司，为广大工业用户提供水资源综合利用方案，包括海水淡化、污水处理及回用、工艺用水制备、高纯/超纯水制备等方面的工程服务。已建立了包括河北大唐王滩发电厂SWRO海水淡化项目（10800m3/d）、昌邑市柳瞳热电厂SWRO苦咸水淡化项目（3600m3/d）、印尼中爪哇电厂SWRO海水淡化项目（3600m3/d）等数个典型业绩。OEE在浙江湖州经济技术开发区拥有的大型生产基地，是完全按照国际标准建设的。基地引进世界先进的技术和设备，进行超滤、反渗透以及EDI等膜分离产品的生产制造。今年，OEE又投资数百万美元在基地建成现代化膜技术研究中心，在国际知名专家的领导下，利用先进的仪器设备，从事膜分离尖端技术的研发，是公司参与全球竞争的有力支持。特别的，OEE作为先进的膜分离技术的倡导者，为用户提供领先科技的“全膜法”水处理工艺(IMT)。该工艺利用高效、环保、经济的超滤/微滤、反渗透、EDI深度电除盐技术，彻底消除了传统工艺的缺憾。自1998年进入中国市场以来，OEE依托国际技术资源和自身研发力量，承接了不同规模的工业水处理工程百余个，将多项先进的工程及设备技术引入到中国，在冶金、电力、石化、化工、电子、海水淡化等领域建立了多项开创性的工程，已发展可以为广大用户提供水处理工程的可行性研究、中试、工程设计、设备制造、工程建设、工程管理以及售后服务等全方位项目运