海水淡化技术及其应用 (2)

1、青 岛 农 业 大 学本 科 生 课 程 论 文论 文 题 目 海水淡化技术及其应用 学生专业班级 环境工程200802 学生姓名(学号) 李小琳（20081854） 指 导 教 师 崔春月 完 成 时 间 2011年12月10日 2011 年 12 月 10 日课 程 论 文 任 务 书学生姓名 李小琳 指导教师 崔春月 论文题目 海水淡化技术及其应用 论文内容(需明确列出研究的问题): 海水淡化技术已逐步形成了一门综合性的技术学科和水处理技术产业，成为材料科学、环境科学研究热点。这些新型海水淡化技术的低能耗、高产量、无污染和可开发的特点，在海水净化利用方面表现出重要的应用前景。本文综合当前

2、新技术的发展，同时，针对目前或内外研究现状，本文还对海水淡化技术的发展进行了展望。本论文主要研究以下几方面的内容: 1、海水淡化的技术方法； 2、海水淡化技术的应用； 3、海水淡化技术的应用前景与展望。 资料、数据、技术水平等方面的要求: 通过各种书籍、学术期刊以及数据库等各种渠道广泛搜集资料，充分利用现有文献来借鉴他人的学术成果，同时根据自己的研究分析调查，对论文进行综述。 参考文献不少于10篇，要根据所参考文献整理出其主要处理现状，以及发展趋势，并将各种方法成果进行综合比较，做到资料翔实，数据准确，引用规范，论证充分。 发出任务书日期 完成论文日期 教研室意见(签字) 院长意见(签字) 注

3、:此表装订在课程论文之前。海水淡化技术及其应用环境工程专业 李小琳指导教师 崔春月摘要：海水淡化技术已逐步形成了一门综合性的技术学科和水处理技术产业，可以充分利用海水能源与资源，降低产业资本，成为材料科学、环境科学研究热点。其中的技术方法有蒸馏法、反渗透法、冷冻法、电渗析法等新型技术。这些新型海水淡化技术的低能耗、高产量、无污染和可开发的特点，在海水净化利用方面表现出重要的应用前景。本文综合当前新技术的发展，综述了海水淡化技术的原理并重点总结了其在水环境方面的应用。同时，针对目前或内外研究现状，本文还对海水淡化技术的发展进行了展望。关键词: 海水淡化 蒸馏 反渗透 冷冻 电渗析引言海水淡化是人

4、类追求了几百年的梦想。早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展,在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。 现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模。现代意义上的海水淡化则是在第二次世界大战

5、以后才发展起来的。战后由于国际资本大力开发中东地区石油，使这一地区经济迅速发展，人口快速增加，这个原本干旱的地区对淡水资源的需求与日俱增。而中东地区独特的地理位置和气候条件，加之其丰富的能源资源，又使得海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的现实选择，并对海水淡化装置提出了大型化的要求。 在这样的背景下，20世纪60年代初，多级闪蒸海水淡化技术1应运而生，现代海水淡化产业也由此步入了快速发展的时代。 海水淡化技术2的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。最

6、新资料表明，到2003年止，世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂，其生产能力达到日产淡水3600万吨。目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区，淡化水大约养活世界5%的人口。海水淡化，事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题，普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。1海水淡化的技术方法1.1蒸馏法31.1.1低温多效蒸馏此淡化技术盐水的最高蒸发温度低于70。其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入，通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。由于此技术节能，近年发展迅速，装置的规模日

7、益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力。采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度。提高传热效率等。1.1.2多级闪蒸水在常规气压下。加热到100才沸腾成为蒸汽。如果使适当加温的海水，进人真空或接近真空的蒸馏室，便会在瞬间急速蒸发为蒸汽。利用这一原理做成了多级闪急蒸馏海水淡化装置。此种淡化装置可以造得比较大。成为大型海水淡化工厂，并可以与热电厂建在一起，利用热电厂的余热加热海水，水电联产可以大大降低生产成本。现行大型海水淡化厂大多采用此法，此法技术成熟，运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。1.1.3压汽蒸馏海水预热后进入蒸发器并在蒸发器

8、内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧，蒸汽冷凝后作为产品水引出。如此实现热能的循环利用。1.2反渗透法反渗透法4利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐步升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时。海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法使用的薄膜叫“半透膜”，通常又称超过滤法。是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。因其具有占地少、建造周期短、操作简单、相对投资小、能耗相对较低和启动运行

9、快等特点，逐渐在海水淡化市场中占据“统治”地位。1.2.1 反渗透法海水淡化与蒸馏法对比，膜法海水淡化只能利用电能，蒸馏法海水淡化利用热能和电能。所以反渗透淡化适合有电源的场合，蒸馏法适合有热源或电源的各种场合。但是随着反渗透膜性能的提高和能量回收装置的问世，其吨水耗电量逐渐降低。反渗透海水淡化经一次脱盐，能生产相当于自来水水质的淡化水。虽然蒸馏法海水淡化水质较高，但反渗透技术仍具有较强的自身优势，如应用范围广，规模可大可小，建设周期短，不但可在陆地上建设，还适于在车辆、舰船、海上石油钻台、岛屿、野外等处使用。新型海水淡化系统的发展趋势是采用膜法集成系统(IMS)，即将膜法预处理和RO组合起来

10、。IMS具有可靠性高、对原水的水质变化相对不敏感、操作费用低且均为商品化组件式装置的特点。新型膜法预处理技术主要包括:连续微滤技术(CMF)、浸没式帘式膜过滤(IMF)、超滤技术(UF)、纳滤技术(NF)以及陶瓷膜过滤(CF)等。1.2.1 CMFCM F是以中空纤维微滤膜为中心处理单元，配以特殊设计的管路阀门、自清洗单元、加药单元和自控单元等，形成一闭路连续操作系统。处理液在一定压力下通过微滤膜过滤，达到物理分离的目标。使用CMF可使胶体颗粒和细菌数量减少到个数量级，可提高净化水的水质，并可在很低的横流速度下运行。1.2.2 IMFIMF的技术核心是高抗污染的PVDF微滤膜，其特点是耐污染、

11、易清洗、化学性能稳定、膜的透水量大、产水水质稳定、能耗及运行费用低，膜平均微孔孔径在0.2um，能有效去除海水中的藻类、细菌及其他杂质，已经越来越多地用于反渗透的前处理。1.2.3 UFUF是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差为驱动力的膜分离技术。它的筛分孔径小，主要用于截留粒径在1一20nm的小分子可溶性溶质、大分子和胶体物质等。有中空、卷式、平板、管式等几种组件类型，其中中空纤维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。王兴哉等采用微絮翻夕超滤组合工艺处理低浊度海水，实验用中空纤维超滤膜的材质为聚丙烯睛(PAN)，截留分子质量5000u，孔径0.01um，过滤面积0.437m3时，过滤方

12、式为终端过滤。实验结果表明该工艺对浊度、COD的去除率分别为99.99%和57%，而且微絮凝工艺减缓了海水对膜的污染。1.2.4 CFUF是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差为驱动力的膜分离技术。它的筛分孔径小，主要用于截留粒径在1一20nm的小分子可溶性溶质、大分子和胶体物质等。有中空、卷式、平板、管式等几种组件类型，其中中空纤维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。王兴哉等采用微絮翻夕超滤组合工艺处理低浊度海水，实验用中空纤维超滤膜的材质为聚丙烯睛(PAN)，截留分子质量5000u，孔径0.01um，过滤面积0.437m3时，过滤方式为终端过滤。实验结果表明该工艺对浊度、COD的去除

13、率分别为99.99%和57%，而且微絮凝工艺减缓了海水对膜的污染。1.2.4 CF无机陶瓷膜作为一种新型的膜材料，与传统的高聚 物膜相比，具有耐高温，化学稳定，耐酸碱腐蚀，机械强度高，结构稳定和易再生等优点，被广泛应用于食品和生物制品的过滤、提纯及电解液的过滤、气体除尘等各个领域。目前陶瓷膜在水处理领域的应用主要包括冲水处理和污废水处理两个方面。净水处理主要是饮用水和淡化水的制备。污废水处理主要包括各种化工行业废水处理、含油废水处理及生活污水处理和回用等。1.3冷冻法冷冻海水5使之结冰。在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端：蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产

14、生大量的锅垢，所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样也要消耗许多能源，得到的淡水味道却很差，难以在生活用水中使用。海水在结冰时盐分被排除在冰晶以外将冰晶洗涤分离融化后即可得到淡水，利用这一原理进行海水淡化的方法即为冷冻法。冷冻法工艺主要包括冰晶的形成、洗涤、分离、融化等。其中按冰晶形成的途径不同可分为天然冷冻法和人工冷冻法人工冷冻法又可分为直接冷冻法和间接冷冻法。但是间接冷冻法传热效率不高，而且需要很大的传热面积 从而限制了它的使用。1.3.1天然冷冻法在较高纬度地区，可以利用冬天温度低这一自然环境条件使海水自然冷冻结冰，取冰融化而得到淡水。1.3.2人工冷冻法人工冷冻法可分为间接冷冻法（利用低温

15、冷冻剂与海水进行间接热交换使海水冷冻结冰）和直接冷冻法（冷冻剂或冷媒与海水直接接触而使海水结冰）。根据冷冻剂的不同，直接冷冻法又可分为冷媒直接接触冷冻法和真空蒸发式直接冷冻法。冷媒直接接触冷冻法该方法以不溶于水、沸点接近于海水冰点的正丁烷为冷冻剂，与预冷后的海水混合进入冷冻室中。在压力稍低于大气压的情况下，正丁烷气化吸热，使冷冻室内温度维持在-3 左右，海水冷冻结冰，正丁烷蒸气经压缩机压缩至lOl3Z5Pa以上，进入融化器与冰直接接触，正丁烷蒸气液化，冰融化，形成了水正丁烷不互溶体系，由于密度不同而使之分离，水作为产品放出 正丁烷则在过程中循环使用。真空蒸发式直接冷

16、冻法真空蒸发式直接冷冻法是利用水的三相点原理的一种方法。因为在水的三相点附近，气、液、固三相共存，若将海水控制在三相点附近则海水的蒸发与结冰同时进行，再将冰与蒸气分别融化和冷凝得到淡水。真空蒸发式直接冷冻法的关键技术在于如何移走产生的蒸气，按照蒸汽移去的方式可分为真空冷冻蒸气压缩法和真空冷冻蒸气吸收法。.1真空冷冻蒸气压缩法海水预冷至摄氏零度左右后，喷入真空冷冻室中，部分水汽化吸热，使剩余海水冷冻而析出冰晶（水本身是冷冻剂）形成的冰晶盐水淤浆经分离洗涤后，除去冰晶表面附着及内部包藏的盐分，然后融化而得淡水。产生的蒸气经压缩后进入融化器冷凝。但由于水汽化成水蒸气后，体积增大很多倍，

17、若将这些气体及时抽走，对压缩机的功率和材质要求很高。冰融化和蒸气冷凝所得的淡水，一部分用作洗涤水，其余为产品放出。.2真空冷冻蒸气吸收法以吸收剂（如漠化狸）吸收冷冻室产生的水蒸气，从而使海水不断汽化与冷冻结冰。稀释后的吸收剂经浓缩再生后循环使用，故需要有吸收剂回收装置。该工艺除了以吸收系统代替压缩机外，其他与真空冷冻蒸汽压缩法相同。1.4电渗析法6在电力作用下。海水中的正离子穿过阳膜移向阴极方向，但不能穿过阴膜而留下来；负离子穿过阴膜移向阳极方向，但不能穿过阳膜而留下来。这样，盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。该法的技术关

18、键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.51.0 mm厚度的功能性膜片。按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列组成多个相互独立的隔室，而相邻隔室的海水分别被淡化、浓缩，淡水与浓缩水得以分离。1.5其他方法随着科技的发展，特别是人们对海水资源的认识加深，越来越多的海水淡化技术正在发展起来。如纳滤、超滤膜的应用，不同能源在蒸馏法技术中的应用等等。2海水淡化技术中的应用2.1蒸馏法2.1.1低温多效蒸馏法天津北疆发电厂7规划装机容量为4×l 000MW，一期工程建设2台超越临界燃煤枫组，规划容量为配套建设日产20万t淡水的海水

19、淡化工程。一期海水淡化装置制水量为日产lO万t淡水。天津北疆发电厂位于天律市汉沽区南部渤海海区域，是集发电、海水淡化、浓海水制盐一体化运营模式建设的高效大型系统工程，是典型的循环经济模式项强。该项目包括发电、海水淡化和浓海水制盐等多个分项目。海水淡化站作为北疆发电厂工艺系统中的关键环节，起到承上启下的作用。利用电厂所发的电力、产生的大量低压蒸汽以及海东取排水设施生产淡水，少部分作为电厂锅炉补给水、工业用水及生活饮用水，其余向城市供应淡水，海水淡化后，排出的浓盐水送到盐场制盐。为了提高全厂的综合热效率，降低制淡水成本以提高市场竞争力，天津北疆发电厂的海水淡化装置用汽设计采用了压力尽量低的弦汽，同

20、时，减少用汽量。采用发电与制水错峰运行方式，尽量在发电低谷时制水，因此，选择了较离的造水院。基于渤海湾的生态环保要求，其发电和海水淡化系统没有设置对海排水口，因此，没有废水排放，海水淡化装置的浓盐水排至盐场用于制取食用盐和其他工业产品，既达到了生态环保的要求，又提高了电厂运行的经济性。2.1.2多级闪蒸法目前， 世界上日产淡水lO万吨以上的海水淡化厂， 除苏联舍甫琴柯淡化厂8 (12万吨日)采用7套竖管多效蒸发外， 其余全部采用多级闪蒸。这些淡化厂主要分布在香港、沙特阿拉伯， 科威特、阿联酋、卡塔尔和巴林。另外， 在意大利的吉抗(西西里岛)、托雷斯港(撒丁岛)， 西班牙， 以色列， 美国的维尔

21、京群岛，得克萨斯城、加利福尼亚， 以及在阿拉伯地区等还建有若干日产万吨级或5万吨级妁海水淡化厂。这些淡化厂都主要采用多级闪蒸。多级闪蒸的主要优点是结垢倾向小。这是因为所有的其他蒸馏技术， 加热面和蒸发面同在转热面的两侧，而多级闪蒸法则使海水的加热与蒸发在不同位置实现，从而使传热面上的结垢倾向受到抑制， 而且运行安全，设备整体性强， 易于大型化，寿命可达2025年(如最早的大型多级闪蒸装置建于1 960年科威特Suwaikh，2×4 550吨日， 已运行25年， 仍在正常使用)。但是近十年来，多效蒸发的结垢问题已得到良好解决， 再加上强化了传热， 故多效降膜蒸发也为一些大型蒸馏淡化厂所

22、采用。最突出的是美国辑出色列联台8开发的低温多敢横管降膜蒸发装置(LTMED)， 其蒸发温度低于75，防垢，防腐和设备整体性能解决得很成功， 耗能量与反渗透相当。还有70年代后期已建成的日产4万吨淡水的大型装置(位于以色列Ashdod)。人们认为，LTMED是当前最有竞争力的蒸馏技术之一。2.1.3压气蒸馏VC又称之热泵压气蒸发，节能已选到一个新水平， 日产量从几百吨到3 000吨都有，美国、法国采用较多。这种装置是以电力做主要能源，多半是单效循环， 结构简单，节省能源。如日本笸仓(Sasa Kuva) 9公司生产的一种VC装置， 从排出浓缩液中用热泵回收热量返回系统， 并且在真空中蒸发， 操

23、作温度低， 对环境热损失小，比电耗(蒸发1立方米水所消耗的电能)为1l千瓦小时每立方米。美国侏斯蒂(Saperstil1) VC能耗也比较低，而且容量最小。VC系统中蒸发器和压缩机是两个关键部件。蒸发器一般采用横管式和板式两种， 它们传热效率比较高，动力消耗少， 与压缩机配套十分理想。另一主要组成部分是压缩机， 比较先进的VC系统都选用透平压缩机。其特点是噪音小，效率高， 易维护。压汽蒸馏技术用途非常广泛。国外巳用于电厂锅炉用水，医用和电子工业用高纯水、无机盐浓缩， 放射性废水的浓缩，牛奶和果汁的浓缩， 等等， 凡是沸点升高不大的或稀的溶液蒸发都能满足要求 还有就是海岛，石油钻井平台和船舶上进

24、行海水淡化的中小型装置， 也多采用VC系统。2.2反渗透法在海水淡化技术中的应用2.2.1 CMF在天津市1000t/d反渗透海水淡化示范工程上应用天津膜天膜工程技术有限公司10自行研制开发的CMF进行海水淡化预处理。CMF装置采用高抗污染的聚偏氟乙烯(PVD)F中空纤维膜组件，使用特殊的在线气水双洗方法进行在线清洗，保证了膜通量的稳定，膜产水水质浊度0.INTU，SDI3，产水水质高并且水质稳定，保证了反渗透用水水质。有利于延长反渗透膜的使用寿命。2.2.2 IMFIMF技术现已普遍用于膜生物反应器(MBR)中，进行污水的深度处理，并取代二沉池，而作为海水淡化(RO)前处理只有加拿大Zeno

25、n公司有过应用报道，所用膜为加强复合带衬型中空纤维膜，而非均质PVDF中空纤维浸没式微滤帘式膜用于海水净化尚未见报道。国内11天津工业大学采用非均质PVDF中空纤维浸没式微滤帘式膜在天津市重大攻关项目海水淡化预处理工程进行的前期实验中取得了较好的效果。实验中将帘式膜组件浸没于膜过滤槽中，连续曝气，在产水泵负压抽吸作用下，水溶液由纤维外向内透过膜，而颗粒性杂质及微生物被截留于滤池中，从而达到溶液净化的目的。产水泵采取开八停二的运行模式，即产水8min、空曝气2min。实验结果证明，即使在海水水质较差的情况下，帘式膜过滤产水浊度感0.INTU，SDI15，总铁去除率>95%，符合反渗透进水水

26、质的要求。2.2.3 UF青岛市黄岛电厂123000t/d反渗透海水淡化工程预处理工艺选用的是美国海德能公司HYDRAcaP60超滤膜，膜组件数112支，分成并列4组，每组28支。根据青岛海水水质，初始设计每组工作20min，反洗1min;4组轮流进行，过程由PLC控制自动进行。该新型的毛细管型UF膜可以处理高度污染的表层海水，其特点是具有频繁、短时、自动清洗毛细管膜的功能，且具有在较低的错流流速下运行的能力。其UF膜为毛细管状(中空纤维)，截留分子质量为1.5xl05一2.0xl05。可确保RO在高通量和高截留率下操作，水回收率为65%，产水量提高10%。预处理能耗约为0.15一0.3kw&

27、#183;h/m3。淡化水成本约可降低10%。S.C.J.M.VanHoof等对UF预处理系统进行了2500h的测试，结果有98.4%的测试数据的SDI<3，说明该UF预处理的出水水质相当不错。2.2.4 CF徐南平13等发明的陶瓷超滤膜海水预处理方法，在海水经加压至0.1一0.8MPa后，进人陶瓷超滤膜过滤单元，海水中的未被过滤的物质在此单元被截留在进料一侧，从超滤单元流出的预处理水，完全满足反渗透系统的要求。且实现了反渗透进水的精密过滤，极大地减轻了反渗透处理负担，提高了出水水质，能取代现有的反渗透海水淡化预处理工艺。2.3冷冻法2.3.1天然冷冻法然海水在结冰时大量的盐分被排除在冰

28、晶之外，但是在海冰形成过程中仍然会包裹一定量的海水，所以渤海海冰盐度在3%8%，经过简单分离便可以用于工农业生产及生活饮用。因此 不少专家提出，开发渤海海冰作为淡水资源可缓解环渤海地区缺水的现况。3.3.2人工冷冻法冷媒直接接触冷冻法丁烷冷冻法方便、可靠，在目前的大、中型海水淡化工厂中应用较普遍。但由于丁烷循环使用，要求系统必须严格密封，否则会因泄漏而使冷冻剂局部积累带来安全隐患，使投资费用增加。另外，虽然丁烷与水不互溶，若脱除不完全，水就不可避免地含有少量丁烷而受到污染。真空蒸发式直接冷冻法.1真空冷冻蒸气压缩法海水预冷至摄氏零度左右后，喷入真空冷冻

29、室中，部分水汽化吸热，使剩余海水冷冻而析出冰晶（水本身是冷冻剂）形成的冰晶盐水淤浆经分离洗涤后，除去冰晶表面附着及内部包藏的盐分，然后融化而得淡水。产生的蒸气经压缩后进入融化器冷凝。但由于水汽化成水蒸气后，体积增大很多倍，若将这些气体及时抽走，对压缩机的功率和材质要求很高。冰融化和蒸气冷凝所得的淡水，一部分用作洗涤水，其余为产品放出。.2真空冷冻蒸气吸收法 Colt公司14研究开发了真空冷冻喷射吸收工艺 ，它利用NaOH 溶液来吸收部分水蒸气(约38%)其余部分则被喷射器中喷射出来的蒸气压缩至667Pa以上 压缩蒸气再与冰接触冷凝在融化的冰晶表面上.由于在实际的操作中需要将大量的

30、蒸气及时压缩,压缩机的力学性能和效率都很难达到,采用该工艺就解决了这些难题。VFEA可以适用于任何规模的装置,但同时 NaOH 溶液的再生无疑又增加了设备和投资费用,而且还有可能引起设备的腐蚀。真空冷冻气相冷凝法华东理工大学的徐立冲、陆柱15等在研究真空蒸发式直接冷冻法有关过程中产生的蒸气的移去问题基础上，研究开发了真空冷冻-气相冷凝海水淡化技术。该工艺采用低温金属表面，使三相点蒸气直接冷凝成冰的方法，成功地解决了蒸气的去除问题，并在实验室完成了小型实验装置。真空冷冻高压融化冰晶法16该工艺是将冰晶在高压下（约6OMPa）融化，融化时吸收大量的热量使结晶器中的蒸气冷

31、凝为霜，霜再由海水原地融化。为了使冰融化，蒸气凝华与融化能连续进行。该工艺采用了一种旋转式冷冻融化器。由于免除了压缩机、吸收剂和冷冻剂的循环，这种工艺较前几种工艺简化。但是由于该工艺是在高压下进行，对设备的材料要求高，增加了设备的投资费用。真空冷冻多相转变法该方法是Cheng17等在总结前人工作的基础上，结合各工艺的特点提出的。在该工艺中首次提出了亚三相点蒸气和超三相点蒸气，并说明了两者之间的区别。该工艺是将海水预冷至其冰点附近进入真空冷冻室，该冷冻室内的压力低于海水的蒸气压，温度为其冰点。这样部分海水汽化吸热，使蒸发与结冰同时进行。在该条件下产生的蒸气为亚三相点蒸气，并形成冰晶

32、浓海水冰浆。同理，在压力高于海水三相点压力下产生的蒸气为超三相点蒸气，将产生的亚三相蒸气凝华并与超三相点蒸气直接接触融化，同时超三相点蒸气冷凝成淡水，然后进行冰晶的洗涤与融化，得到淡水。由于这个工艺是在真空条件下进行的，使操作难度增大。交换结晶冷冻脱盐法18海水经换热器预冷后进入结晶器，同时进入结晶器的还有固液态共存的直链烃。随着烃中的固体融化吸热，海水部分被冷却结冰。本方法采用的结晶器分为三个区域，可将冰、盐水和烃进行分离。随后冰盐水形成的冰浆从底部进入洗涤塔，冰融化的一部分水作为洗涤水 如果仅仅将冰简单融化，则不能体现该方法的经济性。于是将其余的冰和从结晶器出来的液态烃一起进

33、入一个混合喷嘴中，并从喷嘴进入整个装置的高压区。根据熔点随着外界压力的变化而变化的原理，冰的熔点随着外界压力升高而降低，而烃的熔点随着外界压力的升高而升高。压力提高，则冰与烃的熔点变化线会有一个交点，进一步升高压力，则冰比烃的融化温度低，因此，冰开始融化时烃将冷冻成固体。由于从高压区排出的冰-水-烃物流具有很高的压力，故交换结晶冷冻脱盐法设计能量回收装置将其转换为进料冰-水-烃物流提高的压力，大幅度地降低系统能量消耗。2.4电渗析法在海水淡化技术中的应用19电渗析法其本质就是膜技术的充分利用，所以现如今的电渗析法大都与反渗透法相结合，如纳滤膜的使用等等。NF是近10多年来发展起来的一种新型的电

34、渗析膜分离技术。NF膜由于其特殊的孔径范围和制备时的特殊处理(如复合化、荷电化)，使得NF膜具有较特殊的分离性能 对二价和多价离子及相对分子质量在20一1000之间的有机物有较高的脱除性能，对单价离子和小分子的脱除率则相对较低，因此特别适于海水的软化，即去除海水中易结垢的Ca2+、Mg2+、SO42-等离子。NF技术已经在水处理技术、环境工程等方面显示出很强的优势。NF作为常规海水淡化技术的预处理步骤进行海水的软化，以去除海水中的硬度、浊度和有机物质，即构成纳滤预处理海水淡化集成技术。以NF产水作为RO的进水，则构成了NF一SWRO集成淡化系统。沙特阿拉伯盐水转化公司(SWCC)进行了20m3

35、/d NF海水淡化集成系统试验，淡化实验装置流程:原料海水不用氯化，只需经过轻度絮凝(加人FeCl3使水中含Fe3+0.4mg/L)，即进人双介质过滤器、细砂过滤器、筒式过滤器，水质达到SDI5后进人NF一SWRO。将NF的透过液作为SWRO的进料，一方面可利用NF的低盐度，降低海水的渗透压，从而降低操作压力和泵的能耗及对材质的要求;另一方面可利用NF的低硬度和低浊度，降低结垢和污染的趋势。SWCC进行的NF一SWRO集成海水淡化实验，采用4x40的NF膜元件。与无NF预处理的SWRO相比，集成过程的SWRO水回收率，在4.OMPa压力下为48%，为相同压力下前者的3倍，在5.6MPa压力下为

36、50%左右，为相同压力下前者的2倍。表明采用纳滤预处理操作压力可有较大幅度的降低，水回收率可有较大幅度的提高。3海水淡化技术的应用前景与展望跟踪世界先进海水淡化技术，分析国内海水淡化技术现状，我国海水淡化技术要跟上国外先进国家步伐，要强化关键技术和设备制造的自主研发力度，强化自主创新，不断提高技术创新能力，整合技术、用户、能源供应商、装备制造商和投资商资源，促进强强联合，提高我国海水淡化技术及装备制造的整体水平。3.1重点发展低温多效和反渗透海水淡化技术研究，以及与之配套的关键技术、材料和装备的研发。在装置研发方面，重点开展与国外同等规模的大型低温多效和反渗透装置的国产化技术，增加设计、制造、

37、调试、运行经验，提高装备的稳定性和监测控制水平，从而整体提升国内海水淡化技术水平。在配套关键技术、材料和装备研发方面，重点研发和优化与低温多效蒸馏蒸汽喷射装置和布液系统，开发高效、耐蚀、廉价传热材料，研发高性能阻垢药剂，开发装置专用控制软件提升控制技术。重点研发以能量回收和反渗透膜为代表的反渗透淡化关键元件生产制造技术，根据我国沿海水质特点，开发模块化预处理技术。3.2发展以水电联产、热膜耦合为代表的一体化整合海水淡化技术。水电联产、热膜耦合20海水淡化已成为国际海水淡化趋势，采用水电联产-热膜耦合海水淡化可利用发电机组的低品位蒸汽节约蒸馏法淡化蒸汽费用；对于反渗透淡化，可利用电厂冷却用温排水

38、(或蒸馏淡化系统冷却水)作为原料海水，降低系统能耗，尤其是在北方气温较低的沿海地区节能效果更为明显；同时淡化系统可以和电厂公用取水、排水系统，节省投资和占地；优质淡化水还可降低电厂锅炉补水的水处理费用。虽然水电联产-热膜耦合海水淡化技术优势明显，但受客观条件限制，我国以前没有对此项技术深入研究，淡化装置的建设往往还是单一淡化技术的应用，即便是电厂建设的海水淡化装置，也是优先考虑发电，没有做到从建设初期就统筹谋划，根据水电需求来合理匹配产水与发电的关系，最大限度地利用能源，合理满足水电需求。因此，根据实际建设过程中能源条件及费用、对水电需求、原海水水质和技术特点等条件，研究选定不同的组合方式，研

39、究能量的优化利用与回收等问题，为工程建设提供技术支撑。3.3研发不同类型的小型淡化装置，为海岛、舰船、石油平台配套。作为一个海洋大国，我国辽阔的海域上散布着众多的海岛和岛群，据初步统计，面积500 m2以上的岛屿就有6 900多个，面积500 m2以下的海岛和岩礁近万个。水资源短缺是海岛开发建设的瓶颈，世界经验表明，海水淡化是解决海岛水资源短缺的根本途径。研究发展不同技术类型的小型海水淡化装置，是加强国防、维护国家权益和加快海岛开发建设及经济发展的重要需求。另外，小型淡化装置还可用于舰船、石油钻井平台等场合，为远海资源开发、深海油气探测、海洋科学考察、海洋维权等提供充足淡水资源。小型淡化装置的

40、研制，主要包括传统海水淡化海岛环境适应技术、适宜海岛特点的节能淡化技术及相关后处理技术研究，形成不同功能、用途及能源匹配方式的海水淡化装备，形成小型海水淡化系列化产品，满足海岛、舰船及海上石油平台对淡水资源的需求。3.4研究海水淡化与新型清洁、可再生能源耦合技术及余热利用海水淡化技术。无论是蒸馏法还是反渗透海水淡化技术，都是以消耗能源作为代价来换取淡水的技术。近年来，以风能、太阳能为代表的可再生能源已经在全球各个国家得到广泛应用，此外以潮汐能、波浪能、温差能等海洋可再生能源的开发利用也被广泛受到重视，各国都在加快其工业化步伐。采用成熟的海水淡化技术与可再生能源相结合，在特定场合，如远离大陆的缺

41、水海岛，靠自身丰富的可再生能源即可解决淡水供应问题，而不必在远途运输淡水或输送能源，减少或取消对外来能源的依靠，同时不产生能源的二次污染，也有利于对海洋环境的保护。作为一种新技术，核能海水淡化利用核反应堆，在综合性设备中将再生电能和海水淡化所用的热能结合起来。在温室气体排放及能源费用上都比化石燃料能源具有较强竞争力。目前已成为世界争先研究的课题，综合性核能海水淡化装置的可行性已经得到了超过150反应堆年的实验证实。在我国研究利用沿海城市的小型和中型核反应堆的热能进行海水淡化将为未来我国海水淡化技术发展提供很好选择。3.5研究开发前瞻性海水淡化新技术。世界各国大量科研工作者一直致力于海水淡化新技

42、术研究，各种淡化新技术、新方法不断见诸报道。据不完全统计，由国际权威专利数据库德温特创新索引(Derwent Innovations Index) 21检索出2008年以来国外有关海水淡化相关专利就达到992项。其中包括各种海水淡化新技术、新方法、新装置，其最终目的就是要降低淡化水的总体成本。我国在发展、改进和创新具有自主产权的低温多效、反渗透海水淡化技术的同时，应紧密跟踪国际最新海水淡化技术动态，开展前瞻性科研工作，促进海水淡化技术不断发展。4结语对海水淡化技术应用的综述的主要目的是，让国人看到世界各国在此方面的成就与发展，从而取长补短，加进中国海水淡化技术的开发与指导。中国作为一个半临海国家，在太平洋海岸有着丰富的海上资源，海水淡化技术的实现无疑使中国在资源利用上又一次站在世界前列。但就中国现如今的技术应用与成果，我国在这一方面还需学习与加强。渴望中国重视海水利用，跟紧海水淡化市场，这无疑是对中国最有利的场地。参考文献1 阮国岭，冯厚军等国内外海水淡化技术的进展.中国给水排水 ISTIC PKU - 2 宿翠霞，倪华秋，李凌霄，曹军，王龙波等海水淡化技术及其应用现状.中国资源综合利用 -2009