新加坡水资源利用与海水淡化讲解

1、 新加坡气候降水与水资源 新加坡位于东南亚, 是马来半岛最南端的一个热带城市岛国， 由一个大岛( 新加坡岛) 和63个小岛屿组成，国土面积约 646km2，新加坡岛的面积为587 km2，约占全国面积的 92%，该岛南北约23km，东西约42km。新加坡地势平坦， 海拔最高165m。距赤道142km， 属热带海洋性气候，年平 均气温为2427， 年平均最高气温31，年平均最低气 温23，气候潮湿，全年高温多雨。 虽然新加坡降雨量充沛(每年2400mm)，却属于水源性水资 源缺乏国家, 原因是海拔太低，无良好含水层，土地面积太 小，河流短促，水资源调蓄能力较差，天然水资源十分有 限，加之人口密度

2、大，人均水资源量仅为211 m3， 在世界 倒数第二。 新加坡水务发展情况 1965年，新加坡有200多万人口，绝大部分供水依赖于1961 年和1962年与马来西亚签订的两份长期供水合约。他国把 握水资源的状况导致对于新加坡而言，水比军队更重要。 1971年设立水规划小组，以加强水管理政策的落实专门督促 指导水务部门的工作。 “治水”作为国家战略任务，经过近50年的创新发展，新 加坡的水源由单一的邻国购水，发展到雨水收集、邻国购 水、新生水和海水淡化4个水源并举，被为“4个水龙头”。 4个水龙头不仅保证了每一个居民都能享用自来水，而且新 加坡的工业得到充分发展。2011年，新马的第一份供水合约

3、 到期，新加坡表示“不需要续约”，并计划在2061年第二 份供水合约到期前实现供水完全“自给”。 新加坡水务发展情况 国家四大水源国家四大水源( Four National Taps) 供水规划供水规划 本地雨洪水( water from local catchment areas) 马来西亚外购水( imported water) 新生水( New water) 淡化海水( desalinated water) 主要目标是改变现状主要依靠雨水和马来西亚外购水 的被动局面，实现水资源的多元化，赢得水源的主动 权，完全实现淡水自给自足，同时实现供水成本的不 断下降。 新加坡水务发展情况 该规划首

4、先强调加大新生水的利用，2010年新生水利 用占用水需求的30%，2020年达到40%，2060年将达 到50% 。 其次是加大淡化海水的利用，2010 年海水利用占用 水 需求的10%，2020年达到25%，2060年将达到30% 。 2060年新生水”、淡化海水加起来达到80%，将成为 新加坡的主要供水水源。 新加坡水务发展情况 新加坡海水淡化状况 新加坡四面环海，在海水利用方面有着得天独厚的优势， 面对水资源危机，新加坡积极研发海水利用技术。 2005年9月，新加坡兴建的第一座国家级海水淡化厂 大士新泉海水淡化厂建成并开始启用。新泉海水淡化厂 是新加坡公用事业局第一项与私人企业合作的项目

5、，私 人企业设计、兴建、拥有和投入生产的海水淡化厂，所 生产的淡水被输送到新加坡公用事业局所拥有的水库， 进行处理后送往用户，以供饮用。 新泉海水淡化厂总投资为2亿新元( 约合1.2亿美元) , 采用 反渗透法淡化海水，每天可生产13.6万m3 的淡化水，是 当时东南亚规模最大的膜法海水淡化厂之一。 新加坡海水淡化状况 2010年6月该国开始建设第2座海水淡化厂，设计处理能 力31.85万m3/d。 2013年，第二座海水淡化厂大泉海水淡化厂竣工， 每天可生产淡水31.85万m3米。投资10亿新元的大泉海水 淡化厂投产后，新加坡的第四个水龙头有了每天45万立 方米的淡水生产能力，达到新加坡水需

6、求的25%。 根据规划该国将在5个沿海地区建设海水淡化厂，海水 淡化规模在2060年将达到100万m3/d，到总供水能力的 30%。 新泉海水淡化厂工艺简圈 新泉海水淡化厂工艺流程 新泉海水淡化厂主要分为以 下三个部分 预处理 、 反渗透 和后处理 。 海水首先经由位于淡化厂最南端的取水涵道引入水厂 ，经 海水取水泵提升后进入预处理系统 。预处理系统的主要目 的是除去水中 的悬浮固 体和抑制微生物的繁殖 ，使 其产 品水水质应达到反渗透进水的要求 。投加氯气 以杀灭微生 物如藻类等 。三氛化铁也作为混凝剂被投加以 使水中的悬 浮固体形成较大的 絮体 。海水接着进入气浮单元以去除悬 浮固体 ,

7、在 此之后进入重力式砂滤池去除微量的悬浮固体 从而使海水得到进一步的净化 。预处理系统处理后的水储 存在反渗透进水水池中 , 并加入亚硫酸氢钠来去除水中的 游离氯 。 新泉海水淡化厂工艺流程 反渗透进水被泵入保安过滤器以去除剩余的悬浮固体 , 并在 过滤器出 水中加入氢氧化钠 , 以 提高反渗透膜对硼的截留 率 。在海水进入反渗透系 统之前 , 加入阻垢剂以减少海水 在反渗透膜表面的 结垢 。 反渗透系统由 高压的第一级反渗 透单元和低压的第二级反渗透单元组成 。海水在高压作用 下流经膜的微孔 ,高浓度的盐分被截留 。具有较高能量的第 一级反渗透截留液进入能量回收 装置 , 经回 收的能量可用

8、 于第一级反渗透单元所需的 压力 。第一级反渗透单元的浓 盐水经排放管排入大海 , 而第 二级反渗透单元的浓 盐水则 作为预 处理系 统砂滤池的反冲洗水加以利用 。 新泉海水淡化厂工艺流程 二级反渗透系 统的 最终出 水进入后处理系 统 , 进 行深度处理以 达到饮用水的水 质要 求 , 加入石灰 和二氧化碳对反渗透出水进行重新矿化 而且 , 投 加氯气和氨作为消毒剂防止输送管道污染 同时 , 通过投加氟硅化物向水中 添加氟化物来强化牙齿 的珐琅质 。最终的 产品水将进入成品水储存池中 。 反渗透法 Reverse Osmosis ( RO) 反渗透法的原理就是利用半透膜中分子晶格空隙对水及盐

9、 类溶解度的差异而将其分离 。 在半透膜两侧分别为淡水及 含盐类之溶液 。 依热力学定律 , 物质会趋向较低化学势能的方向移动 , 因 盐水的化学势能较清水为低 , 故由淡水一侧会产生渗透流 , 通过膜面 ,进入盐水溶液 ,直到膜两侧化学势能达到平衡为 止 。 当两侧的压力差等于渗透压时 ,则达到平衡状 。 若在盐水一侧施加大于渗透压之压力时若在盐水一侧施加大于渗透压之压力时 , 则盐水的化学势则盐水的化学势 能会高于清水能会高于清水 ,而使盐水中的水份而使盐水中的水份 ,通过膜面流向清水侧通过膜面流向清水侧 , 此种现象即称为反渗透此种现象即称为反渗透 。 反渗透膜法工艺流程图 海水淡化预处

10、理必要性 为了将海水变成可饮用的水，需要运用海水淡化技术来去除海水中的 悬浮颗粒和溶解的盐份。凭借能源技术领域的新突破，反渗透已替代 闪蒸处理成为最热门的海水淡化方法。反渗透海水淡化技术具有更多 的优点，如更低的能源消耗，更低的资本投资，占地面积小，更高的 回收率和零排放热量等。 但是，原水质量会对整个反渗透系统的生命周期和成本产生巨大的影 响。囤积在反渗透膜表面的污泥（膜污染）会极大降低反渗透膜的处 理性能，从而导致运营成本上升而设备产能下降，更可能导致整个系 统瘫痪，反渗透系统的寿命将会大大下降。 使膜污染的混合物包括有机和无机悬浮物，沙粒，胶体，粘土，细菌 和溶解的有机物等。因此必须在反

11、渗透海水淡化过程前设置预处理系 统，来确保系统稳定运行。 凯发的Kristal高分子中空纤维膜专为反渗透预处理设计，具有卓越的 性能，并能延长后续反渗透膜的使用寿命。 凯发集团 新加坡有100多家水务公司，凯发水务是靠膜技术科研领先 的佼佼者。凯发集团提供综合水务解决方案，致力于生产 清洁、安全以及廉价的水。 凯发的主要市场包括东南亚、中国、印度、中东和北非， 膜产品已安装于全球超过400个国家和地区的1000多家工 厂，从研究到开发、膜制造、工艺工程、提供水务和可再 生资源管理方面完善的综合服务。 凭借着膜技术的优势，凯发为新加坡的第一个新生水厂供 应和安装了超滤、反渗透以及紫外线消毒系统。当公共事 业局为海水淡化厂项目招标时，该公司使用既节能又具成 本效益的