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帮你快速了解海水淡化是怎么回事

地球只有百分之三是淡水,我国的淡水资源匮乏,加上生活废水,工业污水和固体污染物对地表、地下水的污染,如何解决淡水资源成为我国重要问题之一。水资源的调取方式和其优缺点如下图:

我国天津、山东、浙江、河北、辽宁、广东、福建、江苏、海南9省有海水淡化工程。天津是海水淡化重点发展城市,海水淡化规模最大为31.72万吨/日。随着国家对海水淡化的重视,我国出台了一系列海水淡化相关政策,这也催生了海水淡化市场的发展。海水淡化主要政策及影响如下图:

在实践中被认为行之有效的海水淡化技术主要有以下几类:第一类是蒸馏法,包括多级闪蒸法(MSF)、压气蒸馏法、多效蒸馏法(MED)等;第二类是膜法,包括反渗透法、电渗析法等;第三类是其他方法,如冷冻结冰法、溶剂萃取法、露点蒸发淡化技术等。

低温多效蒸馏工艺

20世纪70年代末以色列IDE公司开发出了LT-MED工艺来淡化海水,在新建的热法工艺中被广泛采用。典型的低温多效蒸馏工艺(LT-MED)一般在七个以上的蒸发室内进行,通过蒸发管束的不断蒸发、冷凝作用下产生淡水。LT-MED系统运行寿命长、维护量少,且系统受海水水质的影响非常小。以为蒸汽量减少或者增大,对LT-MED的运行影响并不大,所以系统操作弹性是一个重要优势。但LT-MED系统的操作温度有局限性,制约了对该工艺技术进一步提高热效率。

多级闪蒸工艺

多级闪蒸工艺(MSF)自20世纪60年代开始迅速占领中东地区市场,这也是海水淡化技术大规模应用的开始。MSF的原理是将海水加热至高温度,然后经过在一系列压力逐渐减低的闪蒸室内进行汽化,再通过除雾器去除盐类物质,最后冷凝生成淡水。超大型的MSF淡化厂可有50个闪蒸室。MSF更传统一些,技术成熟、可靠,运行安全、稳定,闪蒸装置具有大型化和超大型化的特点。

渗透和反渗透工艺

渗透是在压力容器中通过大气压强使海水通过半透膜,半透薄拦截海水中的盐分,使淡水通过,经过多个渗透膜后用收集装置收集最后的淡水资源。反渗透即是渗透的逆过程。用压力泵使海水通过膜元件,经过多个膜元件过滤渗透后收集淡水资源。压强越大,海水通过膜的速度就越快。人工合成的反渗透半透膜是实现反渗透过程核心的部件,几乎只有水分子可以透过。通常,一个压力容器中可以包含6~8个膜元件,一个中型的SWRO系统要由上千个压力容器组成。膜组件的使用寿命、能耗和产品水水质会受到工艺预处理精度的影响。20世纪80年代反渗透开始成为与传统热法工艺相竞争的工艺。

以下为三种海水淡化工艺特点和发展趋势图:

2013年国内使用的技术大多还依赖进口,淡化的海水普遍呈酸性,而我国现有的城市供水管网仍然以水泥和铸铁管为主,因此淡化的海水输送必然要求更换现有的供水管网,这必然会加大地方政府的财政支出,因此海水淡化技术普及受限。

我国海水淡化成本并没有因为海水淡化技术的发展而有较大变化,2011年海水淡化成本约4-5元/吨,至2017年海水淡化成本约为4-7元/吨。

海水淡化相关企业:

北京中关村的知名膜企业以内资为主,特别是民营资本为主;上海的知名膜企业以外资为主。外资膜企业如美国通用、日东电工海德能、陶氏化学、三菱、凯发集团、诺芮特等膜企业在中国的总部主要设立在上海。国内知名的内资膜生产商、膜工程公司除天津膜天膜、海南立昇公司、厦门三达、山东招金膜天外,几乎集中在北京、上海、江苏、浙江四地。

下图为部分海水淡化企业分析图:

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