苦咸水淡化技术筛选研究和示范应用.doc

山东省科技发展计划项目申报书申报编号: （系统自动填写） 项目名称: 农村苦咸水淡化技术筛选研究与示范应用 申报单位: 巨野县科学技术局 协作单位: 巨野县水务局 主管部门: 菏泽市科学技术局 申报日期: （系统自动填写） 山东省科学技术厅制二一年五月目录填报说明一、项目基本信息表（一）单位基本情况（高等院校以院（系）为单位填报）（二）项目负责人基本情况（三）项目基本情况二、项目主要内容项目课题组成员国内外研究综述(1000字以内)主要研究内容(2000字以内)主要创新点、先进性(500字以内)研究方法和技术路线(1000字以内)主要技术指标 (500字以内)工作基础条件 (500字以内)市场需求及产业化前景(500字以内)三、需要说明的情况(非必填项目)相关附件填报说明一 本申报书适用于山东省辖区内（青岛市属单位除外）申请“山东省科技发展计划”的具有独立法人资格的企事业单位。二 本申报书只能通过Office Word 2003以及以上版本软件进行编辑，在黄色框区域内按规定如实填写。请仔细阅读系统中的在线帮助，统一使用宋体五号字。三 项目负责人姓名和身份证号需同申报用户个人系统信息一致。四 首页中的申报项目编号、申报日期由系统自动填充。首页中的申报单位、主管部门需同系统中注册单位信息一致。五 申报单位只需填写查新关键词，省科技厅统一查新，查新编号、查新机构和查新报告由中介机构查新后系统自动填充。六 所有选项类型(如：技术领域)信息应当填写其相应的编号，填写内容不得包含汉字、符号、空格。Email格式为：*.*。时间的格式为：yyyy-mm-dd。一、项目基本信息表（一）单位基本情况（高等院校以院（系）为单位填报）单位名称 巨野县科学技术局 主管部门 菏泽市科学技术局 单位类型 10 01.高等院校 02.科研院所 03.国有企业 04.集体企业05.私营企业 06.有限责任公司 07.股份有限公司 08.股份合作企业09.联营企业 10.其它通讯地址 巨野县青年路中段 邮政编码 274900 单位负责人姓名性别出生年月 徐福平 男 1960-09 身份证号码联系电话传0530-8218655 手机E-mailG 职工总数 18 人大专以上人员 16 人研究开发人员 7 人（二）项目负责人基本情况项目负责人姓名性别出生年月 徐福平 男 1960-09 身份证号码联系电话传真 372926090933180530-8218655 手机E-mailG 近三年来获得专利授权数 0 其中发明专利数实用新型数外观设计数 0 0 0 近三年来获得科技进步奖励数 0 其中国家奖励数省部级奖励数市级奖励数 0 0 0 近三年承担的省级以上科技计划项目(按影响和经费情况列出前5项，项目负责人需列项目课题组前三位)项目名称计划类别项目编号经费数量(万元)负责人 （三）项目基本情况项目简介(200字以内) 巨野县是一个缺水大县，水质较差，浅层水矿化度在5克/升以上的面积，占总面积的80%，全县80%农村人口饮用水又苦又涩，矿物质含量超出国家标准三四倍，是出了名的“腹泻水”。本项目从巨野县实际出发，从国内现有先进的苦咸水淡化技术中进行筛选比较，研究设计出适宜的具有国内先进水平的苦咸水淡化装置，并在最具有代表性的田桥镇朱烟墩村进行试点示范，为在全县及周边县区辐射推广提供最佳模式，为新农村建设做出贡献。 主要技术指标(200字以内) 淡化水装置完成后达到的技术指标：日产可饮用淡水量达到200m3；淡化后的水质符合GB5749-85标准的饮用水要求；对原水中溶解性盐类的去除率达到90 %以上；对原水中胶体微生物及有机物的去除率达到99%以上。 创新点及先进性（200字以内） 1、在巨野县农村实行苦咸水淡化，开创农民告别饮用苦咸水的先河；2、采用目前国内领先的反渗透膜技术，辅以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置，装配适宜农村苦咸水淡化的设施，可填补鲁西南乃至全省农村淡化水行业的空白。 二、项目主要内容项目起始时间 2011-01-01 计划完成时间 2011-12-31 技术领域 13 01.电子信息 02.新材料 03.先进制造 04.新能源与高效节能 05.交通运输06.现代服务业 07.化工及建材 08.轻工纺织 09.农业高技术10.农业生产 11.农业设施装备 12.农业现代产业13.新农村建设 14.海洋科技 15.资源与节约16.环境与可持续发展 17.人口与健康 18.中医药现代化19.公共安全 20.生物技术 21.城镇发展与其他社会事业 22. 高新技术创新服务项目类别 1 1.科研 2.中试 3.新产品开发研究方式 3 1.本单位独立完成 2.产学研结合 3.引进消化再创新主要优势 5 (按优势大小选择三项)1.重大理论突破 2.技术工艺创新突出 3.市场前景广阔4.经济效益显著 5.社会效益显著 6.形成自主知识产权 9.其它项目计划总投资 160 万元其中已完成投资 10 万元计划新增投资来源单位自筹 10 万元金融贷款 万元财政拨款 140 万元其中:国家财政拨款 0 万元省科技经费 70 万元地方政府配套 70 万元其它 0 万元新增投资中省科技经费支出预算仪器设备购置及维修费 40 万元能源及材料消耗费 0 万元场地租赁费 5 万元试验外协费 0 万元资料印刷费 2 万元调研差旅费 5 万元鉴定验收费 3 万元管理费 10 万元其它费用 5 万元项目课题组成员姓名性别出生年月职称/职务工作单位项目中分工参加月/年 徐福平 男 1960-09 局长 巨野县科学技术局 总体方案制定 7 杨孔岸 男 1962-06 高级工程师 巨野县水务局 技术方案制定 9 赵凤芹 女 1968-06 高级工程师 巨野县科学技术局 总体方案实施 10 魏言杰 男 1967-11 高级工程师 巨野县水务局 技术方案实施 11 李广生 男 1971-09 工程师 巨野县科学技术局 技术方案实施 11 曹 辉 男 1982-03 工程师 巨野县科学技术局 技术方案实施 11 查新关键词 苦咸水、淡化、反渗透 查新编号（由查新机构填写） 查新机构名称（由查新机构填写） 查新结论（由查新机构填写） 国内外研究综述(1000字以内) 水孕育了生命，是人类赖以生存的最基本的物质之一，它还是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是综合国力的有机组成部分。现代医学发现，人的疾病80%与水有关。苦咸水中含有许多重金属及有害杂质，主要是口感苦涩，很难直接饮用，长期饮用导致胃肠功能紊乱，免疫力低下。自20 世纪30年代，世界上许多国家就开始了苦咸水利用与淡化方面的研究。据IDA（国际脱盐协会）统计：全世界有15个国家的100多个科研机关从事苦咸水利用与淡化方面的研究工作，已有150多个国家和地区在应用脱盐（包括海水、苦咸水淡化）技术，如：突尼斯、阿尔及利亚、美国、以色列、印度等，世界上最大的苦咸水淡化工程是美国尤马河水的处理工程，产水量37104 m3/d。在苦咸水淡化技术中，反渗透（RO）占76%，电渗析（ED）占15.6%，多级闪蒸（MSF）占2%，其他占5%。很明显，膜技术占绝对优势。我国是水资源大国，同时也是人均水资源贫国。据有关资料显示，我国淡水资源总量约为28000 亿立方米，居世界第6位，但人均水资源量只有2300 立方米，世界名列第109 位，是全球13 个人均水资源最贫乏的国家之一。我国苦咸水分布总面积达1.6M（km）2，约占全国国土面积的16.7%，具有开采价值的微咸水和中度苦咸水的资源量为20.05G m3/a，其中黄河下游区和淮河、海河流域地区可开采量占全国的64.3%，山东最多占全国的32.1%。在苦咸水开发利用方面，目前我国苦咸水年总利用量为7.62G m3（占全国年可开发利用量的38%），其中苦咸水淡化年利用量占年总利用量的11.5%，主要是工业用水和城市居民饮用水，其他88.5的利用量主要是农业灌溉和工业、生态用水及农村居民饮用水。目前，我国苦咸水淡化装置约3170套在运行或部分运行，日产淡水规模约2960k m3/d。苦咸水淡化装置主要采用的技术是电渗析（ED）和反渗透（RO），其中10007000m3/d大型苦咸水电渗析（ED）装置147套，北京中水新华国际工程咨询有限公司研发试制的甘肃定西市安定区李家堡“72m3/d无重力阀+双膜（UF+RO）法”苦咸水淡化农村饮水试点示范工程，属我国首创。宁夏小型苦咸水太阳能蒸馏净化集水技术获得国家专利。这些成果目前正在推广应用。巨野县属资源型和水质型缺水区，是一个缺水大县，水质较差，浅层水矿化度在5克/升以上的面积，占总面积的80%；大部分乡镇区域内又几乎找不到可饮用的深层淡水资源，全县80%农村人口饮用水又苦又涩，矿物质含量超出国家标准三四倍，是出了名的“腹泻水”。仅有的深层淡水资源只能艰难地维持城区居民的生活用水，且要通过远距离输水管道供应，广大农村只能是走苦咸水淡化的路子，而又不具备一次性解决的条件。因此，开展农村苦咸水淡化技术筛选研究与应用对解决我国部分地区淡水资源紧缺的局面具有重大而深远的意义。 主要研究内容(2000字以内) 1、苦咸水区域分布与农村饮水安全评价：全面调查确定巨野县地下苦咸水区域分布及水质类型特点，调查分析区域内农民饮用水和农用水详细的水质情况，评估出全县农村饮水安全状况。2、苦咸水淡化安全供水试点示范研究：我们拟以地表水含盐量35 g/L的半咸水区域为重点，并以该区域内的中心村田桥镇朱烟墩村为试点进行示范，提出技术应用与运行管理模式，成功后进行推广辐射。3、苦咸水淡化技术的筛选研究：目前，目前国内外采用的苦咸水淡化技术主要有：蒸馏法、电渗析法、膜法等。然而，这些方法各有利弊，适用区域有其局限性。（1）蒸馏法：该方法的主要技术有多级闪发蒸馏技术、膜蒸馏技术、压汽蒸馏技术、多效蒸发技术等。无论哪种蒸馏法，都是把苦咸水加热使之沸腾蒸发，再把蒸汽冷凝成淡水的过程。如：多级闪发蒸馏技术：原理是利用水的过热度而瞬间蒸发原理，将苦咸水加热后引人真空容器中，使苦咸水在逐级降压下逐级蒸发而制取淡水。这是一种在50年代新发展起来的海水淡化法，具有结垢轻微、造水比高、可处理原水浓度范围广、生产的淡水水质好等优点。但是，多级闪发蒸馏装置则以蒸汽为热源，使苦咸水的加热和蒸发在不同的时间和空间内进行，在加热过程中没有相变，而有相变的闪发过程在较大空间的没有传热面的闪发室内完成。为此，大量的、源源不断的热源是制约该项技术的关键。膜蒸馏技术：原理是热的苦咸水接触憎水微孔膜，由于膜另一侧温度较低，相应的饱和蒸汽压亦低，膜面上的苦咸水蒸发并透过膜的微孔到低压侧并在冷凝面（器）凝结为淡水。其优点是所得淡水纯度较高。但是，膜的作用只起到汽水分离器的作用和增加蒸发面积的作用。由于苦咸水组分很多，膜可能被亲水化而失去作用。因此该技术更适合特种分离，尤其是高价产品的分离，用于苦咸水或海水淡化并不经济。（2）电渗析法：该方法的原理是利用具有选择透过性的离子交换膜在外加直流电场的作用下，使水中的离子定向迁移，并有选择地通过带有不同电荷的离子交换膜，从而达到溶质和溶剂分离的过程。如：频繁倒极电渗析（EDR）技术：为了克服单向电渗析膜堆内部极化沉淀和阴极区沉淀，影响电渗析器的正常运行的缺陷，开发了频繁倒极电渗析（EDR）。它具有以下的优点：每小时倒极34次，有效地破坏极化层，从而防止因浓差极化引起的膜堆内部的沉淀结垢，也减少粘性污泥在膜堆上的附着和积累；减少酸和防垢剂等的用量，从而降低浓水中磷酸盐营养物质的含量，也减少对环境的污染；提高水的回收率；容易操作；降低运动和维修费用。填充离子交换树脂电渗析技术：为了提高电渗析过程的电流效率和脱盐率，90年点研究和开发了新一代的电渗析-填充离子交换树脂电渗析，在原有电渗析基础上，在膜堆的淡水隔室水道里填充阴、阳离子交换树脂。由于加入树脂，降低了膜堆电阻，不仅可以提高电流效率，而且也可提高电渗析过程的脱盐率，并减少树脂酸碱再生过程对环境的污染。但是，该技术适合于某些特种分离，如有机物与盐类的分离。由于电渗析过程对不带电荷的物质如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力，因此电渗析用于淡化制备饮用水不是最理想的方法。（3）反渗透技术：反渗透是当今世界上广为流行的水处理方法，其工作原理是在外力的作用下，借助半透膜的截留作用，迫使溶液中的溶质与溶剂分开，从而达到浓缩、提纯或分离的目的。它的“广谱”分离，不但可以脱除水中的各种离子，而且可以脱除比离子大的微粒，如大部分的有机物、胶体、病毒、细菌、悬浮物等，故反渗透分离法又有广谱分离法之称。此法可以从水中除去90%以上的溶解性盐类和99%以上的胶体微生物及有机物等。优点：反渗透单环苦碱水处理技术简单高效，除盐率高和运行费用低，无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少，适应范围广、自动化程度高和出水质量好等。尤其以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置，是解决无电和常规能源短缺地区人们的生活用水问题的经济、可靠途径。4、反渗透技术适宜性设置和参数研究：通过筛选和比较，本课题拟采取反渗透技术作为首选。但是，巨野县地下水无论是浅层水还是深层水，其水质都有其特殊性，在引用反渗透技术和相关基本装置时都需要进行特殊性研究。主要有：（1）预处理系统的设置。为了保护反渗透膜延长使用寿命，必须设立预处理系统，视原水的水质情况和出水要求进行粗滤、活性炭吸附、精滤等不同的预处理系统试验研究。（2）工艺参数研究。根据不同原水水质和出水水质要求，对SDI指数、回收率控制、膜组件压差、产水量和拖延率等工艺技术参数进行研究。（3）反渗透膜材料的选择。不同膜材料具有不同的化学稳定性，它们对pH、余氯、温度、细菌、某些化学物质等的稳定性也有很大的差异，通过筛选对比确定最佳反渗透膜材料。（4）引用以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置，解决无电和能源不足而造成的无法获得生活用水的问题。 主要创新点、先进性(500字以内) 1、在巨野县农村实行苦咸水淡化，开创农民告别饮用苦咸水的先河；2、采用目前国内领先的反渗透膜技术，辅以风能、太阳能作动力的反渗透净化苦咸水装置，装配适宜农村苦咸水淡化的设施，可填补鲁西南乃至全省农村淡化水行业的空白。 研究方法和技术路线(1000字以内) 研究方法：1、开展一次全县农村饮用水情况调查，摸清农民饮用苦咸水的准确数据，搜集全县水质资源相关资料，提出“巨野县农村苦咸水淡化技术筛选研究与示范应用可行性研究报告”。2、制定切实可行的建设方案。根据我县农村苦咸水特点和淡水需求，制定项目实施方案，制定有关制度，完善相关措施。3、建立和完善项目运营机制。遵循市场经济内在规律，在组织形式上，独立运行；在经营机制上，建立完善的规章制度和激励机制。4、努力提高课题专业化运作水平。坚持走专业化的路子，注重技术要素优化，积极发展有关部门和机构的协作与联合，包括与技术持有和应用机构的协作与联合。 5、加强指导和宣传。充分利用现有工作基础，加强水务、卫生防疫、质量监督等部门的沟通、协调，完善管理，形成合力。发挥网络、广播电视、报刊等媒体的作用，加大对苦咸水淡化重要性的宣传力度。技术路线：由于反渗透过程的推动力是压力，过程中没有发生相变化，膜仅起着“筛分”的作用，因此反渗透分离过程所需能耗较低，是目前最节能、最经济的苦咸水淡化方法。为此，本课题以反渗透技术作为首选，其基本工艺流程为：原水 预处理系统 高压水泵 反射透膜组件 净化水基本装置示意如下：为了保护反渗透膜延长其使用寿命，预处理系统侧重采取精滤方式。针对复合膜对水中的游离氯非常敏感这一特点，预处理系统中配备活性炭。定期测试SDI指数、控制回收率、注意膜组件的压差、注意产水量和拖延率的变化，以确定膜组件已结垢或被污染，若有就要及时清洗。在膜组件结垢或被污染后，致使产水量下降，决不靠增加运行压力来维持原来的产水量，否则会加剧膜组件的恶化。根据不同膜材料对pH、温度、细菌、某些化学物质等的稳定性有很大差异这一特点，确定反渗透膜最佳元件。 主要技术指标 (500字以内) 1、完成1篇巨野县农村苦咸水淡化技术筛选研究与示范应用可行性论证报告。2、组装1套适宜巨野县水质特点的苦咸水淡化配套技术，并进行推广辐射。3、淡化水装置完成后达到的技术指标：日产可饮用淡水量达到500m3；淡化后的水质符合GB5749-85标准的饮用水要求；对原水中溶解性盐类的去除率达到90 %以上；对原水中胶体微生物及有机物的去除率达到99%以上。4、项目完成后，扩大推广，辐射周边地区，年处理苦咸水360万m3。 工作基础条件 (500字以内) 本项已完成初步规划和论证，巨野县科技局和巨野县水务局已联合成立了项目领导小组，由局长徐福平