海水淡化有哪些成本低、產量大的方式和方法?
目前海水淡化技術大致分為六種,分別是反滲透法、多級閃蒸、多效蒸發、壓汽蒸餾、電滲析法、冷凍法。以下即為六種海水淡化技術比較:
一、反滲透法(RO)
將海水加壓,使淡水透過滲透膜而鹽分被截留的淡化方法。反滲透主體設備主要由高壓泵、反滲透膜、能量回收三部分組成,無論海水、苦咸水,亦無論大型、中型、小型都適應,是海水淡化技術近二十年來發展比較快的,除了中東國家,美洲、亞洲和歐洲,大中生產規模的裝置都以反滲透為首選,也是我國目前的首選方法。
二、多級閃蒸(MSF)
將經過加熱的海水,引入到一個壓力較低的空間內,由于環境壓力低于受熱海水的溫度所對應的飽和蒸汽壓,此時海水急速地部分汽化,產生蒸汽,經冷凝而變成淡水。利用這一原理便可做成依次多個壓力逐級降低的閃蒸室進行蒸發。多級閃蒸海水淡化裝置其規模可以較大,成為大型海水淡化工廠,并可以與熱電廠建在一起,利用熱電廠的余熱加熱海水,而水電聯產將可以大幅度降低生產成本,現行大型海水淡化廠大多采用此法。
三、多效蒸發(ME)
將加熱后的海水經多個蒸發器串聯運行的蒸發過程。也主要是與火電站聯合運行,但規模一般在日產萬噸以下。這包括兩種類型,一類是多效分裂式,七八十年代較盛行,稱為豎管蒸發(VTE)。操作溫度一般較高,頂溫在100~120度,歐洲和亞洲一些火電廠都在使用;另一類是低溫多效蒸餾(LT—MED),頂溫在70度左右,較前者更具競爭力,是蒸餾法中比較節能的方法之一。
四、壓汽蒸餾(VC)
海水預熱后,進入蒸發器并在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力后引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝后得到淡水,如此實現熱能的循環利用。其用電或蒸汽驅動,也屬于比較省能的淡化方法之一。但規模一般不大,多為日產千噸級。
五、電滲析法(ED)
電滲析以電位差為推動力,利用離子交換膜的選擇透過性而脫出水中離子的淡化過程。電去離子(EDI)是一種電滲析和離子交換相結合的方法,在直流電場的作用下,實現電滲析過程,離子交換鹽和離子交換連續再生過程。
六、冷凍法
冷凍法海水淡化即冷凍海水使之結冰,在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。從理論上分析,是比較有前途的淡化方法之一,但目前未形成實用規模。我國海冰資源巨大,只是采集、融化、冰水除鹽等的工耗、能耗以及相關設施問題,尚需進一步做工程研究。而人工冷卻法,早在七十年代美國就著手研究,問題是從制冷、結冰、冰晶輸送、洗滌、融化以及冷量回收等單元過程太多,效率不高,成本過大。
目前有哪幾種常用的海水淡化技術
蒸餾法:蒸餾淡化過程的實質就是水蒸氣的形成過程,根據所用能源、設備、流程不同主要可分設備蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃急蒸餾法等。冷凍法:冷凍法,即冷凍海水使之結冰,在液態淡水變成固態冰的同時鹽被分離出去。反滲透法:通常又稱超過濾法,該法是利用只允許溶劑透過、不允許溶質透過的半透膜,將海水與淡水分隔開的。太陽能法:人類早期利用太陽能進行海水淡化,主要是利用太陽能進行蒸餾,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。餾系統被動式太7a686964616fe4b893e5b19e陽能蒸餾系統的例子就是盤式太陽能蒸餾器,人們對它的應用有了近150年的歷史。由于它結構簡單、取材方便,至今仍被廣泛采用。目前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。與傳統動力源和熱源相比,太陽能具有安全、環保等優點,將太陽能采集與脫鹽工藝兩個系統結合是一種可持續發展的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術由于不消耗常規能源、無污染、所得淡水純度高等優點而逐漸受到人們重視。低溫多效:多效蒸發是讓加熱后的海水在多個串聯的蒸發器中蒸發,前一個蒸發器蒸發出來的蒸汽作為下一蒸發器的熱源,并冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節能的方法之一。低溫多效蒸餾技術由于節能的因素,近年發展迅速,裝置的規模日益擴大,成本日益降低,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,采用廉價材料降低工程造價,提高操作溫度,提高傳熱效率等。 海水淡化系統特點
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,部分海水急驟蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是將經過加熱的海水,依次在多個壓力逐漸降低的閃蒸室中進行蒸發,將蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化裝置仍以多級閃蒸方法產量最大,技術最成熟,運行安全性高彈性大,主要與火電站聯合建設,適合于大型和超大型淡化裝置,主要在海灣國家采用。多級閃蒸技術成熟、運行可靠,主要發展趨勢為提高裝置單機造水能力,降低單位電力消耗,提高傳熱效率等。電滲析法:該法的技術關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,按其選擇透過性區分為正離子交換膜(陽膜)與負離子交換膜(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,組成多個相互獨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,也可以作為水質處理的手段,為污水再利用作出貢獻。此外,這種方法也越來越多地應用于化工、醫藥、食品等行業的濃縮、分離與提純。壓汽蒸餾:壓汽蒸餾海水淡化技術,是海水預熱后,進入蒸發器并在蒸發器內部分蒸發。所產生的二次蒸汽經壓縮機壓縮提高壓力后引入到蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝后作為產品水引出,如此實現熱能的循環利用。露點蒸發法:露點蒸發淡化技術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,同時回收冷凝去濕的熱量,傳熱效率受混合氣側的傳熱控制。 海水淡化---裝置
水電聯產:水電聯產主要是指海水淡化水和電力聯產聯供。由于海水淡化成本在很大程度上取決于消耗電力和蒸汽的成本,水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力,從而實現能源高效利用和降低海水淡化成本。國外大部分海水淡化廠都是和發電廠建在一起的,這是當前大型海水淡化工程的主要建設模式。熱膜聯產:熱膜聯產主要是采用熱法和膜法海水淡化相聯合的方式(即MED-RO或MSF-RO方式),滿足不同用水需求,降低海水淡化成本。目前,世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋富查伊拉海水淡化廠,日產海水淡化水量為45.4萬立方米,其中,MSF日產水28.4萬立方米,RO日產水17萬立方米。其優點是:投資成本低,可共用海水取水口。RO和MED/MSF裝置淡化產品水可以按一定比例混合滿足各種各樣的需求。溶劑萃取法:指將溶質為從一個液相(通常為水相)轉移到另一個基本不相混溶的液相(有機相)的傳質過程。通過這一過程來抽提(萃取)、分離溶質的方法稱溶劑萃取法。是一種分離技術,主要用于物質的分離和提純,具有裝置簡單、操作容易的特點,既能用來分離、提純大量物質,更適合于微量或痕量 物質的分離、富集,廣泛應用于分析化學、原子能、冶金、電子、環境保護、生物化學和醫藥等領域。 太陽能蒸餾法:利用太陽輻射熱從海水制取淡水。由于單位產量占用的面積大,產量受到限制。但無需人工能源,操作簡便,適用于氣溫高和日照時間長的地區。溴化鋰吸收法:溴化鋰吸收式海水淡化采用溴化鋰吸收式制冷機原理,改用溴化鋰對空氣的開放式循環,采用特殊真空裝置將溴化鋰吸水后的稀溶液中的水和溴化鋰分開。溴化鋰濃溶液具有強烈吸水的特性,濃溶液吸水后變成稀溶液,并放出熱量。采用加熱和負壓蒸餾就可以把稀溶液的水蒸餾出來。將溴化鋰吸水機和負壓多效蒸餾結合起來用于海水淡化,那就除去水和溴化鋰循環所需要動力外,不要其他熱源和動力。并且一直可以將海水蒸干,分離出鹽和水。 溴化鋰吸水機也可以用于膜法海水淡化的濃海水的最后處理,不讓高濃度的海水回灌影響海洋的生態平衡。也就是海水淡化的污染問題。 溴化鋰吸水機可以放在海邊或海上的任何地方,獨立在空氣當中吸取水分,產品是蒸餾水。 溴化鋰吸水機還可以在山頂、坡頂、湖邊、鹽湖邊,為兵站、氣象站、居民和企業提供飲水和工業用水。并附帶產生一定熱量可以利用。溴化鋰吸收和負壓多效蒸餾結合,可以不需要外界熱量做到海水百分之百的提取。
此外,以上方法的其他組合也日益受到重視。在實際選用中,究竟哪種方法最好,也不是絕對的,要根據規模大小、能源費用、海水水質、氣候條件以及技術與安全性等實際條件而定。
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