導(dǎo)語：如何才能寫好一篇海水淡化的化學(xué)方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：海水淡化;鹽分;處置方法

Abstract: In this paper, a simple analysis of the composition of salt nuclear seawater desalination, introduces the disposal method of salt nuclear seawater desalination, including direct method and usage of two. This paper analyzes the various disposal methods for salinity conditions and their advantages and disadvantages in detail, and pointed out that China's nuclear seawater desalination salt recycling disposal method applicability and economy, and introduced the nuclear power plants, desalination plants, plant coupling industrial chain perspective.

Key words: seawater desalination; salinity; disposal methods

中圖分類號：F407.23

一、概述

我國沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達,人口眾多,對水資源的需求量大,而沿海城市人均水資源嚴(yán)重匱乏。為了解決我國沿海城市的水資源問題,除了傳統(tǒng)的節(jié)約用水、廢水利用、遠途調(diào)水等方法外，利用現(xiàn)代技術(shù)大規(guī)模開辟新的水資源則首推海水淡化技術(shù)。利用核電站的排出熱能可為海水淡化提供大量的廉價能源, 一方面可降低海水淡化的成本、提高核燃料利用率; 另一方面使用核能可避免大量燃燒化石燃料造成的環(huán)境污染問題和溫室效應(yīng)[1]。

全世界現(xiàn)有13座核電站和海水淡化裝置聯(lián)合建設(shè),而且有逐漸增加的趨勢，涉及到的技術(shù)包括蒸餾法與反滲透法，蒸餾法又分為多級閃蒸、多效蒸餾、壓汽蒸餾等幾種方法[2]。隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，海水淡化過程對環(huán)境的影響日益受到關(guān)注，海水淡化在有效解決缺水問題的同時，其過程對環(huán)境也產(chǎn)生了一些不利影響，其中濃鹽水對排放地的污染就是一個有待解決的重要問題：濃鹽水不但含鹽量高，而且含有海水處理時添加的一些化學(xué)物質(zhì)，如果排放不當(dāng)就會對土壤、地表水、海洋環(huán)境等造成污染。因此，根據(jù)淡化廠實際情況科學(xué)合理地選擇鹽分處置方法對減小環(huán)境污染、降低處理成本都十分重要。

二、鹽分組成

鹽分的組成取決于海水的水質(zhì)和海水淡化采用的工藝。其中海水水質(zhì)和核能海水淡化廠的選址密切相關(guān)，各個核能海水淡化廠的海水水質(zhì)存在一定的差異。海水淡化采用的工藝對濃鹽水有影響的操作包括海水加氯消毒、調(diào)節(jié)pH、海水絮凝和添加防垢劑等，工藝過程中所加入的化學(xué)物質(zhì)和高濃鹽分常常隨著濃鹽水一起排放，從而對排放區(qū)域的環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

大量研究數(shù)據(jù)表明，核能海水淡化后鹽分的組成不是由過程中添加的化學(xué)物質(zhì)決定的，因為添加劑的用量相比海水來說比較?。欢侵饕珊Ｋ慕M分決定的。一般來說，海水是一種非常復(fù)雜的多組分水溶液。海水中各種元素都以一定的物理化學(xué)形態(tài)存在，可以劃分為以下五類，見表1 海水成分表。

表1 海水成分表[3]

海水淡化后排放的濃鹽水濃度是自然海水濃度的好幾倍，海水的濃縮對于鹽分再利用來說是一個很有利的因素。

三、鹽分的處置方法

目前，世界上常用的鹽分處置方法可分為兩大類。一類是直排法，如排入海洋、污水處理系統(tǒng)等；第二類將再利用法，如制鹽和提取化工原料等。

選擇鹽分處理辦法時需要考慮的因素包括：鹽分的排放量、組成、排放地的環(huán)境特征、公眾接受度、投資和處置費用等[4]。其中公眾接受度和處置費用是要考慮的最重要因素。濃鹽水的處置方法很大程度上是根據(jù)公眾接受度來決定的，在公眾接受的前提下，費用取決于鹽分組成、處置方法以及排放地的環(huán)境特征。處置費用約占總淡化成本的5%～30%?？偟膩碚f，鄰近海洋或湖泊的淡化廠一般將濃鹽水直接排入附近水域，而考慮到能源的有效利用，鹽分再利用法更有廣闊的前景。

1．直排法

（1）排入核電站周邊海洋

相對于核電站周邊浩瀚的海洋來說，海水淡化后所排放的濃鹽水是極微小的一部分，它們不會對海洋環(huán)境造成很大影響。因此，將濃鹽水直接排入海洋可能是核能海水淡化廠當(dāng)前最為廉價的方法。

但海洋對排放物的消納能力并不是無限的，高濃度的濃鹽水和淡化過程中引入的化學(xué)物質(zhì)可能對排放口周圍的海洋生物造成傷害。另外濃鹽水可能快速沉入海底并危害敏感的深海環(huán)境，影響大小取決于排放地的水力及地理因素。某些地區(qū)水流交換較快，化學(xué)物質(zhì)不易聚集，是理想的濃鹽水排放區(qū)域；而某些封閉水域水流交換慢，化學(xué)物質(zhì)很難分散、稀釋，排放濃鹽水容易造成局部生態(tài)環(huán)境破壞。

在實際設(shè)計中，為了確保環(huán)境及進料水不被濃鹽水污染，淡化廠要盡可能的使排放口遠離海岸及進水口，在淡化廠建成運行后要跟蹤監(jiān)測和報告排放口周圍海水性質(zhì)和生物群落種類，數(shù)量變化，從而為日后改建或興建淡化廠提供依據(jù)。

（2）排入核電站處理系統(tǒng)

目前，有一種思路是淡化廠將濃鹽水排入核電站的污水處理系統(tǒng)，與核電站的生活污水共同處理。濃鹽水首先要經(jīng)過無害化處理，消除對水體水質(zhì)的不利影響，達到一定標(biāo)準(zhǔn)后才可排入核電站污水處理系統(tǒng)進行進一步處理。采用該方法的優(yōu)點是：建設(shè)與運行費用低，易于管理。但是缺點也很明顯。一、僅適用于小型核能海水淡化廠，因為濃鹽水進入污水處理廠后對污水生化系統(tǒng)有種種影響，排放量大時還可能超出了現(xiàn)有污水體系的處理能力。二、濃鹽水對核電站污水處理設(shè)備及管道有很強的腐蝕作用。

2.再利用法

將濃鹽水進行重復(fù)利用既可以消除對環(huán)境的不利影響，又可以降低淡化成本。海水淡化后排出的濃鹽水其溫度及濃度都較高，將濃鹽水排入鹽場曬鹽和提取化工原料有可能降低系統(tǒng)費用，達到海水化學(xué)資源綜合利用的目的。但鹽水大規(guī)模的應(yīng)用涉及到社會、經(jīng)濟、技術(shù)等多方面問題，應(yīng)綜合加以考慮。

核能海水淡化后的濃鹽水中主要包括了NaCl、MgSO4、MgCl2、Br2等物質(zhì)。對濃鹽水進行再利用，需要進行一系列的操作，見圖1。

圖1 濃鹽水制鹽原理圖[5]

一般來說，在合適的氣候條件下，可以有效利用充足的太陽能，將濃鹽水儲存在蒸發(fā)池中讓其逐漸蒸發(fā)，中東、澳大利亞和美國的一些干旱或半干旱地區(qū)已經(jīng)較大規(guī)模地采用了這種方法來處理濃鹽水。用蒸發(fā)池來處理濃鹽水可充分利用太陽能而不需要消耗其它能量，但蒸發(fā)速度低或濃鹽水處理量大時，需要占用大量的土地。核電站周邊地區(qū)土地較多，在核電站安全性能達標(biāo)的情況下，周邊土地可以用來建造蒸發(fā)池。

蒸發(fā)池如果建造不合理濃鹽水會滲透入地下而改變地質(zhì)，可通過設(shè)置收集系統(tǒng)或密封襯套等措施來保證蒸發(fā)池的密封性能。通過正確的選址，合理的設(shè)計和管理，海水淡化廠采用蒸發(fā)池來處理濃鹽水有著明顯的經(jīng)濟和環(huán)境優(yōu)勢。

核電站、海水淡化廠、鹽廠的耦合具有良好的經(jīng)濟性和可操作性。核電站為海水淡化工程提供淡化所需要的大量能源，如蒸汽與電力；海水淡化裝置可以使用核電站的海水取水、排水設(shè)施及其它公用設(shè)施，從而降低海水淡化廠的工程造價；海水淡化廠的濃鹽水作為鹽廠的原料，減少了鹽廠的能耗，降低了鹽廠的蒸發(fā)時間；鹽廠的制鹽也減少了海水淡化濃鹽水的排放，降低了對環(huán)境的污染。因此，核電海水淡化廠對濃鹽水的再利用具有更高的經(jīng)濟性和搞好的操作性。核電站、海水淡化廠、鹽廠的耦合圖可以表述為圖2。

圖2 核電站、海水淡化廠、鹽廠耦合圖

四、結(jié)論：

核能海水淡化后鹽分的排放對環(huán)境造成的不良影響已經(jīng)引起了各國政府及有關(guān)人員的關(guān)注。大多數(shù)國家不僅僅滿足于從技術(shù)方面去解決污染問題，而且開始從經(jīng)濟方面去考慮對鹽分的處置。我國核能海水淡化產(chǎn)業(yè)尚屬起步階段，目前還看不出濃鹽水排放對環(huán)境造成的影響，但隨著核能海水淡化技術(shù)的成熟、規(guī)模的不斷增加，鹽分處置這一問題將會越來越重要，因此需要在經(jīng)濟性和適用性方面及早考慮并研究方案。

參考文獻：

[1] 清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計研究院，山東核能海水淡化工程預(yù)可行性研究報告，2001。

[2] 趙河立，初喜章，阮國嶺，核能在海水淡化中的應(yīng)用，海洋技術(shù)，V21,No4.

[3] 張方檢，我國的海水，海洋出版社出版，1986年3月。

篇2

海水淡化是人類追求了幾百年的夢想，早在四百多年前，英國王室就曾懸賞征求經(jīng)濟合算的海水淡化方法。20世紀(jì)50年代以后，海水淡化技術(shù)隨著水資源危機的加劇得到了加速發(fā)展，在已開發(fā)的20多種淡化技術(shù)中，蒸餾法、電滲析法、反滲透法都達到了工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)水平，并在世界各地廣泛應(yīng)用。

反滲透法誕生于1953年，最大的優(yōu)點是節(jié)能，生產(chǎn)同等質(zhì)量的淡水，能源消耗僅為蒸餾法的1/40。因此，1974年以來，發(fā)達國家不約而同地將海水淡化的研究方向轉(zhuǎn)向了反滲透法。蒸餾法目前在中東各國應(yīng)用較多，歐美各國則多采用反滲透法。

中國是制造業(yè)大國，也是淡水資源消耗大國，海水淡化在中國有著怎樣的市場前景？帶著這一話題，《新財經(jīng)》記者采訪了GE水處理及工藝過程處理集團大中華區(qū)總裁周威方。

海水淡化項目在中國已進入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

《新財經(jīng)》：據(jù)說GE要在中國建設(shè)一個大型海水淡化項目，這個項目的選址會在哪個地區(qū)？為什么要放在那里？

周威方：GE公司與國家發(fā)改委簽署的《合作備忘錄》中，雙方都希望GE能有機會在中國建設(shè)一個大型的海水淡化項目。具體的選址會由發(fā)改委推薦，項目會選擇在水資源緊缺、經(jīng)濟發(fā)展迅速的地區(qū)。

《新財經(jīng)》：這個項目會在渤海灣落地嗎？如果是，那里的海水已經(jīng)被污染，怎樣才能保證取水安全？

周威方：有可能是渤海灣。因為渤海灣地區(qū)淡水資源緊缺，這里也是中國經(jīng)濟的增長熱點。渤海灣的特點是海床淺、含沙量大、污染嚴(yán)重、港口作業(yè)繁忙。我們通過采取以下三個措施，就能解決你剛才提到的問題。第一，選擇水質(zhì)較好的地段（如與排污口有一定的距離）與其他項目結(jié)合建立海水預(yù)沉池，降低海水的含沙量。第二，憑借GE水處理集團的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢制訂穩(wěn)健可靠的預(yù)處理方案，包括使用GE專有配方的水處理藥劑的澄清池和GE處于世界領(lǐng)先地位的超濾膜系統(tǒng)。（注：一般海水淡化的預(yù)處理無須超濾，超濾是解決水質(zhì)問題行之有效的措施，已在華能浙江玉環(huán)電廠得到利用）。第三，借鑒GE在其他大型海水淡化項目中的經(jīng)驗。我們在其他國家的項目中，已經(jīng)遇到并成功解決了含沙量大和港口作業(yè)等問題。

《新財經(jīng)》：這個項目建成后，生產(chǎn)出來的淡水主要供應(yīng)哪類企業(yè)？

周威方：主要是工業(yè)類企業(yè)，包括石化廠、化工廠和電廠等，這些企業(yè)都是用水大戶。

《新財經(jīng)》：淡化后的海水，每噸價格會是多少？與目前的自來水相比，價差高不高？企業(yè)是否能接受？

周威方：在渤海灣地區(qū)進行海水淡化，由于以上原因，預(yù)處理的成本相對較高，對水價是壓力。我們希望通過資源共享、資源充分利用、國家政策扶持降低成本，爭取做到接近于當(dāng)?shù)氐墓I(yè)用水價格，為用戶所接受。

《新財經(jīng)》：我想了解一下，目前中國海水淡化的產(chǎn)能大概是多少？企業(yè)用水和生活用水占比各是多少？

周威方：根據(jù)《中國海水淡化發(fā)展2007年度報告，》中國目前已建海水淡化裝置（工程）52套（個），淡化水總制水能力每日21萬立方米；現(xiàn)役運行的裝置占總裝置數(shù)的60％左右，總制水量每日11萬～13萬立方米。從使用情況來看，大頭還是工業(yè)用水。

海水淡化不會造成二次污染

《新財經(jīng)》：上次采訪，您給我講過一個新加坡“直接飲用處理后的污水”技術(shù)。這類技術(shù)為何難以普及？是成本原因，還是人的心理承受問題？

周威方：主要是人們的心理承受問題。 隨著水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，我們希望大家更多關(guān)注他正在使用的水的質(zhì)量，而不是這些水的歷史和來源。

《新財經(jīng)》：據(jù)我了解，GE在海水淡化處理過程中，會使用各種化學(xué)制劑，這些化學(xué)制劑會不會對環(huán)境造成新的污染？

周威方：GE所選用的化學(xué)藥劑是環(huán)境友好型的, 可生物降解，不會造成新的污染。

《新財經(jīng)》：上次采訪，您提到過一個“濃縮廢水”概念，這部分廢水最終將如何處理？

周威方：在工藝設(shè)計上，是先經(jīng)過反滲透濃縮，大部分污水以蒸餾方式回用。剩下的少部分，會通過固體的方式處理。

《新財經(jīng)》：固體廢物通過什么方式處理？是填埋還是焚燒？

周威方：海水淡化過程中產(chǎn)生的固體廢物，可以經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)（稱之為零液體排放）處理。填埋或是焚燒，取決于固體的熱值，一般以填埋為主。

《新財經(jīng)》：淡化海水后產(chǎn)生的濃鹽水和廢水問題怎么解決？

周威方：我們對濃鹽水應(yīng)該有個客觀的認識。濃鹽水在經(jīng)過多道工序處理后，從污染源（重金屬和生物污染等）來看，比原海水要干凈很多，是符合中國排放標(biāo)準(zhǔn)的。盡管如此，我們會根據(jù)發(fā)改委的要求，在經(jīng)濟性可行的前提下，對濃鹽水進行再處理，從中提取高純鹽和鉀、溴等可用化學(xué)品。

期待相關(guān)政策給予更大扶持

《新財經(jīng)》：目前，中國政府是否有相關(guān)政策對海水淡化項目給予扶持？

周威方：國家對海水淡化、特別是對濃海水綜合利用的政策還沒有完全出臺。我們認為從稅收、能源價格等方面給予支持是非常必要的，這樣可以調(diào)動企業(yè)投資海水淡化和對濃海水綜合處理的積極性，以海水這一新水源，解決目前中國北方地區(qū)淡水資源需求緊張的狀況。

《新財經(jīng)》：作為全球最大的海水淡化設(shè)備和技術(shù)供應(yīng)商，GE在中國的此類項目預(yù)計投資額是多少？

周威方：GE希望通過第一個示范項目的實踐，再進一步制訂長遠的發(fā)展計劃。

《新財經(jīng)》：GE在選擇相關(guān)的合作伙伴時，會有哪些條件和要求？

周威方：GE對合作方并沒有硬性要求，不同種類和背景的企業(yè)都可能與GE公司形成強強互補。比如，國內(nèi)大型的工程公司，可以與GE一起配套建設(shè)海水淡化工程；當(dāng)?shù)氐墓┧髽I(yè)，可以與GE一起拓寬發(fā)展渠道；主要工業(yè)用戶，可以與GE進行項目的聯(lián)合建設(shè)以保證穩(wěn)定的水源。

《新財經(jīng)》：您如何看待中國的海水淡化市場？目前尚存在哪些問題？

周威方：我們希望針對海水淡化、循環(huán)經(jīng)濟的政府鼓勵政策能盡快出臺。海水淡化是全球增加淡水資源的一項比較快的措施，中國人均淡水資源只有全球的1/4，亞洲的1/3，海水淡化的需求將很大。海水淡化會是一個很好的新型產(chǎn)業(yè)，但在全球剛剛起步。目前，中國已建成的裝置容量非常小。按照中國的規(guī)劃，到2010年海水淡化要達到100萬噸/天，這個目標(biāo)還是比較大的。我們在中國市場要做的第一件事，就是如何推動GE海水淡化技術(shù)在中國的應(yīng)用，為中國增加淡水量。

專家點評：李東軍：看好，但不下注

國內(nèi)海水淡化市場引起了跨國公司的高度關(guān)注，國內(nèi)企業(yè)又怎么看？記者采訪了天津濱海節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)投資基金管理有限公司總經(jīng)理李東軍。他從海水淡化投資價值角度分析了其發(fā)展前景，并對投資風(fēng)險、資源、發(fā)展及相關(guān)政策等問題，談了自己的看法。

對海水淡化的市場前景，他非常看好：“這個市場的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，很多企業(yè)都掌握了蒸餾法和反滲透法兩大技術(shù)，已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展基本條件。目前，浙江、天津、青島等地的海水淡化技術(shù)發(fā)展較快，海水淡化市場需求旺盛?！?/p>

擁有多年投資經(jīng)驗的李東軍非常清楚，一個項目是否有投資價值，不能單純看它是否有成長價值和增值空間，同時還要看它的風(fēng)險指數(shù)。這就是所謂的“專業(yè)投資人總是會先看風(fēng)險，非專業(yè)投資人總是先看利潤，甚至忘掉了風(fēng)險的存在?！?/p>

篇3

海水淡化排放的濃海水對該海域的影響

海地區(qū)的海水淡化廠排放的濃海水主要影響的是河口和淺海。由于大陸河流的影響，河口區(qū)的鹽度一般為0～30，淺海海水的鹽度一般為27～30。而在海灣地區(qū)，由于海水蒸發(fā)量較高、淡水河流較少以及海水淡化廠排放的濃海水的影響，鹽度往往會高于40。地中海的國家，比如西班牙，海水淡化廠就多于700家，日淡水產(chǎn)量高達80萬m3,所排放的濃海水鹽度是周圍海水鹽度的1.3～1.7倍。濃海水的性質(zhì)主要是由作為原料的海水成分決定，在濃海水中會被濃縮。回收率50%左右時，反滲透海水淡化所排放的濃海水鹽度是原料海水的兩倍左右；而用蒸餾法生產(chǎn)淡水時，濃海水會與冷卻用海水混合后再排放，其排放的濃海水鹽度比普通海水大約高10%～15%。

鹽度會對海洋生態(tài)產(chǎn)生重要的影響，會對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布產(chǎn)生直接的或間接的影響。大部分的海洋無脊椎動物和一些軟骨魚類是等滲動物，其血液和體液的鹽度與海水的鹽度相近；但變滲動物的血液含鹽量僅為周圍環(huán)境海水鹽度的30%～50%。當(dāng)環(huán)境含鹽量產(chǎn)生變化時，就會產(chǎn)生滲透現(xiàn)象。因而，當(dāng)周圍環(huán)境的鹽度快速升高時，那些無法進行滲透調(diào)節(jié)的海洋生物，它們的體細胞可能會產(chǎn)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，繼而會發(fā)生代謝失調(diào)或者死亡。海洋生物會通過細胞內(nèi)外間的離子轉(zhuǎn)運機制來維持其細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)成分的動態(tài)平衡，穩(wěn)定滲透壓，繼而適應(yīng)鹽度在一定范圍內(nèi)的波動。生物的耐鹽性由于受基因的調(diào)控，在外界鹽度產(chǎn)生變化時，將會產(chǎn)生各種蛋白質(zhì)來參與滲透調(diào)節(jié)。若直接將濃海水排放入海會對浮游動植物、甲殼類動物、魚類、海藻等海洋生物造成不可挽回的巨大影響。

濃海水對海洋生態(tài)的影響存在差異性，對珊瑚礁生物、巖礁生物和沙礫區(qū)生物的影響程度各不相同，根據(jù)不同生態(tài)環(huán)境對排放的濃海水的敏感程度的不同，將全球海洋生態(tài)分為15個類型，其中珊瑚礁、濱海的鹽堿濕地和一些生產(chǎn)力較低的潮間帶等生態(tài)環(huán)境比較脆弱，會對排放的濃海水反應(yīng)敏感，極易受到影響。海流、水團和潮水等水文條件會對受濃海水影響的海域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生干擾。此外，由于海水淡化廠類型的不同，日海水處理量和排放的濃海水水量對海洋生態(tài)環(huán)境的影響也不相同。這是因為，如果海水淡化廠排放的濃海水量小，海域鹽度的增量就小，其對海域生態(tài)環(huán)境的影響也就較小。

岱山島利用濃海水曬鹽的效益

海水淡化濃海水，可供發(fā)展鹽化工業(yè)。將濃海水儲存在蒸發(fā)池中水分逐漸蒸發(fā)來生產(chǎn)原鹽。岱山島由鹽場將濃海水經(jīng)過再處理后可用來生產(chǎn)原鹽，這既不會影響原鹽的質(zhì)量，又會減少曬鹽的時間，降低曬鹽池的面積，這會減少鹽田制鹽的一部分成本。濃海水的剩余鹵水還可以用來提取鉀、鎂等化學(xué)元素（見下表），這些化學(xué)成分可以用來當(dāng)做原料生產(chǎn)化肥。

海水曬鹽中海水的化學(xué)資源利用。從海水中提取食鹽的方法主要是“鹽田法”這是一種古老的而至今仍廣泛沿用地方法。使用該方法，需要氣候比較溫和，光照比較充足的廣闊平坦的海邊灘涂，用來建造鹽田。鹽田一般會分成兩個部分：蒸發(fā)池、結(jié)晶池。需要先將海水排入蒸發(fā)池，利用日曬來蒸發(fā)水分，到濃縮到一定濃度時，再排入結(jié)晶池，繼續(xù)經(jīng)過日曬，海水會濃縮成為飽和食鹽溶液，再曬下去就會析出鹽來。這時產(chǎn)生的晶體物就是常見的那種粗鹽。結(jié)晶所剩余的液體被稱之為母液，從中可以提取出多種化工原料。在岱西搖星鹽場選取選擇基礎(chǔ)設(shè)施較好的兩塊60畝的鹽灘進行了對比試驗，按照濃海水制鹽工藝的需求，對濃海水制鹽的鹽田進行了改造。改造內(nèi)容如下：海水曬鹽中海水的化學(xué)資源利用。海水曬鹽過程一般經(jīng)歷以下過程：海水——蒸發(fā)結(jié)晶——析出苦鹵水（含有鎂離子、溴離子、碘離子等）和粗鹽（含鈉離子、氯離子、鎂離子、硫酸根離子等）——依次加入氯化鋇、氫氧化鈉、碳酸鈉。去除雜質(zhì)——過濾——得到沉淀和濾液——加入稀鹽酸溶液——蒸發(fā)結(jié)晶——得到純凈鹽（氯化鈉）。此外，海水中還可以提取鎂單質(zhì)、碘單質(zhì)、溴單質(zhì)等。海水曬鹽的工藝流程。曬鹽的鹽池一般分為七段或者十一二段，依次稱為蒸發(fā)池、調(diào)節(jié)池、結(jié)晶池。每逢汛期，可以用戽斗或者水車將海水引入蒸發(fā)池，逐段的晾曬、濃縮，直到鹵水中的含鹽量接近飽和時，將鹵水引入到調(diào)節(jié)池，最后排入結(jié)晶池曬鹽。海水曬鹽方法。在保持現(xiàn)狀灘型的基礎(chǔ)上，淡化濃縮水制得的鹵量比原來增加一倍多，故每副單元灘的結(jié)晶面積相應(yīng)要增加。把原調(diào)節(jié)池和末步制鹵池改建成結(jié)晶池，其面積約占總面積的12%（其中2%作為坨基），再前步改作調(diào)節(jié)池。這樣結(jié)晶面積擴大一倍，結(jié)晶區(qū)面積占鹽灘面積的20%，滿足鹵量增倍后的結(jié)晶需要。制鹵區(qū)面積由原來的90%減小為78%，制鹵步格由原來一般的九步縮短為七步，符合5°Be海水進灘制鹵工藝設(shè)計要求。

濃海水曬鹽效益。岱山綠源海水淡化有限公司在2011年7月1—15日和12月1—15日期間，累計生產(chǎn)淡水6萬m3，產(chǎn)生濃海水11萬m3，其中8萬m3引至岱山海豐鹽場用于濃海水制鹽，期間濃海水利用率達72.7%。需用鹽田面積533畝。成本核算。若濃海水原料為無償供應(yīng)，結(jié)合岱山鹽場實際原鹽產(chǎn)能和質(zhì)量情況，3萬噸濃海水可使6000畝鹽田受益，年增產(chǎn)原鹽2.4萬噸，收購價格按412元/噸計（一級鹽50%，二級鹽50%）。計項目年銷售收入為989萬元（不含稅）。成本及費用測算：包括動力費（原噸鹽耗動力的50%）、鹽膜費、折舊費、人員工資（原定額50%）、租賃金（產(chǎn)值5%）、修理費、借款利息（年利率8.4%）等，合計每噸300元。利潤：正常生產(chǎn)年份鹽場新增利潤總數(shù)=（412－300）元/噸×2.4萬噸=268.8萬元。降低海水淡化成本：(268.8萬元×2)/(1.55萬噸/天×365天)=0.95元/噸

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中國分類號：G633.8

文獻標(biāo)識碼：B

1　教材分析

1.1教學(xué)內(nèi)容分析

蒸餾是必修①第一章(從實驗學(xué)化學(xué))第一節(jié)(化學(xué)實驗基本方法)中混合物分離和提純的基本方法(過濾、蒸發(fā)、蒸餾、萃取)之一，“化學(xué)實驗基本方法”的明線是在強調(diào)化學(xué)實驗安全性的基礎(chǔ)上，通過“粗鹽的提純”實驗，復(fù)習(xí)過濾和蒸發(fā)操作，提高綜合實驗?zāi)芰Γ灰诔踔泻喴撞僮鞯幕A(chǔ)上將蒸餾操作導(dǎo)向規(guī)范化，更要理解適用對象和操作流程；最后對液液互溶且沸點差異不大的分離問題提出了新方法－萃取。暗線是邏輯思維，即除雜設(shè)計，先需鑒定雜質(zhì)離子，再判斷是否除盡，為此，引入“離子”檢驗。

1.2重、難點分析

整節(jié)內(nèi)容高度重視培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣，體現(xiàn)了以人為本。為此，強調(diào)了實驗室規(guī)則，強調(diào)了養(yǎng)成嚴(yán)格規(guī)范實驗行為，比如，蒸餾時不加碎瓷片(沸石)會造成什么后果。其次，重在培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，提高綜合實驗的能力?；谝陨嫌^點，可確定以下重、難點。

重點：學(xué)生能順利進行蒸餾操作。

難點：理解蒸餾的原理，掌握蒸餾操作的技能。

2　教學(xué)目標(biāo)分析

(1)深入理解蒸餾原理。初步能依據(jù)問題情景，合理選取混合物分離方法，并準(zhǔn)確選取實驗儀器，表述實驗要點。

(2)知道海水淡化的意義。理解蒸餾由實驗室走向工業(yè)化時，需要結(jié)合效益全面評估并適當(dāng)改進。適當(dāng)了解硬水和軟水在生活中的應(yīng)用，樹立學(xué)以致用的思維方式。

3　教學(xué)準(zhǔn)備

學(xué)生：課前自我設(shè)計“制取蒸餾水”裝置圖。

儀器及用品：蒸餾的成套儀器、硝酸銀溶液、稀硝酸、碳酸鈉溶液、酒精等。

授課地點：實驗室(有多媒體教學(xué)設(shè)施)。

5　教學(xué)反思

5.1從教科書設(shè)計思路反觀設(shè)計的合理性

新教材選取粗鹽的提純、制取蒸餾水等日常生活、生產(chǎn)中出現(xiàn)的實際問題進行研究，旨在立足學(xué)生體驗(包括實驗設(shè)計、觀察)，從學(xué)科角度培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。我認為“問題(如何制蒸餾水)方法(蒸餾)應(yīng)用(海水淡化)改進(多種海水淡化方法)”的思路較好的踐行了這一理念。

教科書中“尋找海水淡化的其他方法是化學(xué)研究和應(yīng)用中的重要課題之一?！卑凳玖藢W(xué)習(xí)化學(xué)的終極意義在于“培養(yǎng)學(xué)生個性化解決實際問題的能力”，那么，蒸餾法海水淡化的弊端在哪里?這需要在體驗蒸餾原理的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料達成較全面的把握。所以，我以制取蒸餾水為背景，在學(xué)生現(xiàn)有基礎(chǔ)上逐步演變出蒸餾的科學(xué)裝置，用“為什么要研究新淡化法”啟迪學(xué)生評價蒸餾(分離操作、工業(yè)應(yīng)用)，通過介紹目前制取蒸餾水的常用方法，用圖文并茂的畫面，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技前沿。最后，在興趣實驗現(xiàn)實情境中體驗“結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”關(guān)系，借助水感受化學(xué)的豐富多彩。

篇5

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人口數(shù)量的增長，人們對于能源的需求越來越大。現(xiàn)在常用的能源主要來自化石燃料，但這種資源在地球上的存量是有限的，而且容易引起環(huán)境污染，因此可再生能源成為人們關(guān)注的焦點[1]。人類對淡水資源的需求與日俱增，據(jù)有關(guān)國際組織預(yù)測，到2050年，預(yù)測生活在缺水國家中的人口將增加到10.6億和24.3億之間，約占全球預(yù)測人口的13％~20％[2]。海水中有大量的水資源，所以將海水淡化將是解決淡水危機的有效途徑。已在很大程度上緩解了部分地區(qū)的缺水狀況，未來也將是調(diào)水困難的沿海城市應(yīng)急補充水源的重要手段，很多國家都在積極投資建造海水淡化廠。常規(guī)海水淡化的方法主要有多級蒸發(fā)、多級閃蒸、蒸汽壓縮、反滲透膜法、電滲析法、離子交換法、冷凍法等。這些方法都要消耗大量的常規(guī)能源，又加劇了能源緊缺，造成新的污染。所以將太陽能采集與脫鹽工藝兩個系統(tǒng)結(jié)合與一起的太陽能海水淡化是一種可持續(xù)發(fā)展的海水淡化技術(shù)，是現(xiàn)今研究的熱門話題。

1 太陽能海水淡化的優(yōu)缺點

太陽能海水淡化系統(tǒng)與其他海水淡化系統(tǒng)相比有許多優(yōu)點：1）可獨立運行，不受蒸汽、電力等條件限制，無污染、低能耗，運行安全穩(wěn)定可靠，不消耗石油、天然氣、煤炭等常規(guī)能源，對能源緊缺、環(huán)保要求高的地區(qū)有很大應(yīng)用價值；2）生產(chǎn)規(guī)模可有機組合，適應(yīng)性好，投資相對較少，產(chǎn)水成本低，具備淡水供應(yīng)市場的競爭力；3）所得淡水純度高；4）安全。

太陽能海水淡化也有一些缺點，如占地面積較大及冬天結(jié)冰的問題等。在選用海水淡化方式時需要權(quán)衡各種技術(shù)的優(yōu)缺點，選用最佳的淡化方式。

2 現(xiàn)有的太陽能海水淡化系統(tǒng)

人類利用太陽能淡化海水，已經(jīng)有很長的歷史了，最早利用太陽能進行海水淡化，主要是利用太陽能進行蒸餾，一般稱為太陽能蒸餾器。太陽能蒸餾器的運行原理是利用太陽能產(chǎn)生熱能驅(qū)動海水發(fā)生相變過程，即產(chǎn)生蒸發(fā)與冷凝。根據(jù)是否使用其他的太陽能集熱器可將太陽能蒸餾系統(tǒng)分為主動式和被動式兩類。被動式海水淡化的裝置中不使用電能驅(qū)動元件，主動式太陽能蒸餾使用了附加設(shè)備。

2.1 被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)

盤式太陽能蒸餾器是被動式太陽能蒸餾器的典型代表。具有結(jié)構(gòu)簡單，取材方便，制作、運行和維護都比較容易的特點。被動式太陽能蒸餾系統(tǒng)的工作溫度較低，產(chǎn)水量較小，不利于在夜間工作和利用其他余熱。

單級盤式太陽能蒸餾器的結(jié)構(gòu)簡單、取材方便，運行時基本無需人員管理，但是有產(chǎn)水效率低、占地面積大的缺點。

多級太陽能蒸餾器重復(fù)利用了水蒸氣的凝結(jié)潛熱，可得到比單級盤式太陽能蒸餾器更高的單位面積產(chǎn)水率。增加盤的級數(shù)有利于增加單位面積的產(chǎn)水量，但當(dāng)盤的級數(shù)增加到3級以上時，產(chǎn)水量的增加幅度很小。這是因為裝置內(nèi)的溫差減少，減弱了裝置內(nèi)傳熱傳質(zhì)的動力。

外凝結(jié)器式盤式換熱器是為解決傳統(tǒng)的盤式太陽能蒸餾器的缺點而提出的。傳統(tǒng)盤式太陽能蒸餾器利用裝置上方的透明蓋板做凝結(jié)器，這種方式有以下缺點：1）水蒸氣凝結(jié)時放出潛熱，使蓋板溫度升高，從而提高了蓋板附近的水蒸氣分壓，使蒸發(fā)面與凝結(jié)面之間的水蒸氣分壓減??；2）蒸汽在蓋板上凝結(jié)后產(chǎn)生水膜與水珠，在一定程度上降低了蓋板的透過率，降低了蒸餾器內(nèi)海水接收到的太陽輻射總量，不利于性能的提高。為了避免這些缺點，可加設(shè)外凝結(jié)器，當(dāng)外凝結(jié)器的冷凝面積足夠大時，增加外凝結(jié)器可以提高30%~50%的產(chǎn)水量。

多級芯型盤式太陽能蒸餾器利用對水有強親和作用或毛細作用的多纖維材料做液芯，例如黃麻布、棉紗布等，克服了傳統(tǒng)太陽能蒸餾器的海水熱容量大，受熱溫升緩慢，延遲淡水產(chǎn)出時間的缺點。多級芯型盤式太陽能蒸餾器比傳統(tǒng)的太陽能蒸餾器的單位面積產(chǎn)水量提高16%~50%，效率提高6.5%~18.9%。

聚光型太陽能蒸餾器分為盤形拋物面式、槽型拋物面式和平面鏡反射式等幾種。

太陽能集熱裝置實時跟蹤太陽，使吸熱面垂直于太陽光線是十分必要的，簡單盤式太陽能蒸餾器的吸熱面是水平放置的，不能跟蹤太陽，其接受到的太陽輻射量小于同等面積的傾斜的水面，將水盤做成階梯狀的傾斜太陽能蒸餾器可吸收更多的太陽輻射，產(chǎn)水量明顯高于傳統(tǒng)的太陽能蒸餾器。

2.2 主動式太陽能蒸餾系統(tǒng)

其運行溫度提高，內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過程得以改善，主動回收了蒸汽的冷凝潛熱，效率大大提高。

有平板式太陽能集熱器輔助加熱的盤式太陽能蒸餾器可大幅度的提高單位采光面積的產(chǎn)水量。其收集和貯存太陽能作用的平板太陽能集熱器的效率較高，可將蒸餾器內(nèi)的水加熱至較高的溫度，增大產(chǎn)水率，提高效率。給蒸餾器蓋板進行冷卻時，效果更佳。當(dāng)系統(tǒng)采用被動式運行，同時有蓋板冷卻時，系統(tǒng)總效率最高，可達到45%~52%。其次是系統(tǒng)主動運行，同時有蓋板冷卻的情況，此時的系統(tǒng)總效率為30%左右。最差的是系統(tǒng)主動運行但無蓋板冷卻的情況，此時的系統(tǒng)總效率為10%左右。因此蒸餾器采用主動加熱時，應(yīng)該想方設(shè)法的回收蓋板的潛熱，這是提高系統(tǒng)總效率和經(jīng)濟學(xué)的關(guān)鍵。

加設(shè)儲熱水箱的主動式太陽能蒸餾器是針對加設(shè)平板式集熱器的主動式太陽能蒸餾器未能充分利用環(huán)境溫度隨時間的變化這一缺點而提出的。加設(shè)平板式集熱器的主動式太陽能蒸餾器的工作溫度最高時，其環(huán)境溫度也是最高的。加設(shè)儲熱水箱的主動式太陽能蒸餾器可以有效的利用夜間的低溫環(huán)境，另外儲熱水箱的加設(shè)可以延長蒸餾器在高溫區(qū)的運行時間，由于以上兩點原因可以加長裝置的產(chǎn)水時間，有可能全天24小時都有淡水產(chǎn)出，并且夜間與白天的產(chǎn)水量基本相同。

針對傳統(tǒng)盤式太陽能蒸餾器中水蒸氣的浮升及在蓋板附近的冷凝過程為傳熱傳質(zhì)強度較弱的自然對流的缺點，提出了外帶凝結(jié)器的主動式太陽能蒸餾器。此蒸餾器將部分水蒸氣通過風(fēng)機抽吸到蒸餾器外的冷凝器中，在冷凝器中與冷卻盤管接觸，產(chǎn)出淡水。在此設(shè)計中蒸餾器內(nèi)處于負壓，有利于水的蒸發(fā)，提高產(chǎn)水量。但也有以下缺點：設(shè)計復(fù)雜，投資成本高，需要一些電能，不利于在偏遠地區(qū)推廣使用等。

將太陽能集熱器與多級盤式太陽能蒸餾器相結(jié)合的特點包括系統(tǒng)運行溫度較高，提高了海水蒸發(fā)的動力，反復(fù)利用了蒸汽在蓋板處凝結(jié)時放出的冷凝潛熱。利用集熱器給三級蒸餾器主動加熱時，蒸餾器產(chǎn)水量可以增加2倍~2.5倍左右。

太陽能集熱器還可以與多級疊盤式蒸餾器聯(lián)合使用，在這種運行方式中多級疊盤式蒸餾器部分不接受太陽能，只起到蒸發(fā)與冷凝的作用，有利于節(jié)約占地和設(shè)備投資。供熱功率相同并恒定時，疊盤數(shù)增加，有利于淡水的生產(chǎn)。一般運行溫度在70℃附近時取三級，在80℃附近時取四級，大于90℃時可以考慮取五級。該裝置的產(chǎn)水率隨著運行溫度的升高而升高，由于真空管集熱器的熱損失較小，因而這種裝置的產(chǎn)淡水時間可以延長到晚上，甚至到第二天的早上。但是多級疊盤式蒸餾器也有一些缺點，1）各盤盤底均為單角單槽式結(jié)構(gòu)，為了使蒸餾水順利流至槽底，盤底夾角不能大于150°，否則凝結(jié)形成的淡水水珠可能會因重力作用而重新滴落鹽水中，從而增加了系統(tǒng)的熱惰性；2）平面盤底結(jié)構(gòu)限制了裝置的冷凝面積；3）盤底結(jié)構(gòu)增加了水蒸氣的對流傳質(zhì)阻力，降低系統(tǒng)的效率。

有折皺底面的多級疊盤式太陽能蒸餾器可克服多級疊盤式蒸餾器的部分缺點，降低了盤與盤之間的距離，單位能耗產(chǎn)水率更高。其他的太陽能蒸餾器還有飽和空氣增濕減濕太陽能蒸餾器、降膜蒸發(fā)加濕除濕太陽能蒸餾器、單級降膜蒸發(fā)與降膜冷凝式太陽能蒸餾器、多級降膜蒸發(fā)與多級降膜冷凝式太陽能蒸餾器、降膜蒸發(fā)-氣流吸附型閉式循環(huán)太陽能蒸餾系統(tǒng)、橫管降膜蒸發(fā)閉式循環(huán)太陽能蒸餾系統(tǒng)[3]。

3 與傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)相結(jié)合

傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)大致可以分為兩類：1）相變過程，其中包括多級閃蒸、多效沸騰和蒸汽壓縮等；2）滲析過程，主要有反滲透膜法和電滲析法等。

鑒于傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)的方案、措施、材料和管理經(jīng)驗等比較成熟，將太陽能海水淡化與傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)相結(jié)合也是現(xiàn)在的一大趨勢。傳統(tǒng)的海水淡化方式包括：多級閃蒸海水淡化、多效閃蒸海水淡化、壓縮蒸餾海水淡化、利用海水與淡水的分壓差進行海水淡化、橫管降膜蒸發(fā)多效回?zé)崾教柲芎Ｋb置等。

將太陽能海水淡化技術(shù)與傳統(tǒng)的海水淡化裝置結(jié)合起來，需要做到以下幾點：1）結(jié)合后的系統(tǒng)適用于太陽能的應(yīng)用，即運行溫度在中低溫范圍；2）盡量減少熱量在傳輸過程中的損失，提高效率；3）選用合適的海水預(yù)處理過程；4）設(shè)備投資、初建投資等問題；5）裝置的占地面積等問題；6）對原有系統(tǒng)盡量少做改裝，提高原有部件的利用率。

利用多級閃蒸海水淡化系統(tǒng)生產(chǎn)1m3的淡水，需要消耗熱能221.9MJ~276.3MJ，需要消耗電能3kW?h~4kW?h，即多效閃蒸技術(shù)主要消耗的是熱能，可以將太陽能海水淡化系統(tǒng)與多級閃蒸海水淡化系統(tǒng)相結(jié)合使用。

多效蒸發(fā)海水淡化是將一個蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的蒸汽引入下一個蒸發(fā)器，利用凝結(jié)放出的熱加熱蒸發(fā)器中的海水，以產(chǎn)生淡水。它的特點是幾個蒸發(fā)器相互串聯(lián)，前一蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)時產(chǎn)生的蒸汽用作后一蒸發(fā)器的加熱蒸汽。多效蒸發(fā)海水淡化技術(shù)也主要利用熱能。與多級蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)相比，多效蒸發(fā)采用了降膜蒸發(fā)和冷凝過程，因此在相同產(chǎn)水量的情況下，多效蒸發(fā)的運行溫度可以更低，更適合與太陽能海水淡化技術(shù)相結(jié)合。

許多情況下，蒸汽壓縮蒸餾過程知識開始時需要由外部引入少量加熱蒸汽啟動，此后利用二次蒸汽自動蒸發(fā)，不在需要外部熱源。蒸汽壓縮蒸餾有熱功效率高，體積小，無需大規(guī)模熱源，適用于海島、輪船等地方的優(yōu)點，但也有一些缺點，例如生產(chǎn)規(guī)模受壓縮機容量的限制。若利用太陽能為壓縮蒸餾提供初級能源，使裝置在較高溫度段運行，這樣可以減少通過壓縮機的蒸汽的體積，提高壓縮機的效率，從而減小換熱器內(nèi)外的壓差。將蒸汽壓縮蒸餾技術(shù)與多級閃蒸技術(shù)及多效閃蒸技術(shù)相結(jié)合是更理想的方案，可以最大限度的提高裝置的熱功效率。

在273K~373K的溫度范圍內(nèi)，海水表面的飽和蒸汽分壓比淡水表面的飽和蒸汽分壓約低1.84%。當(dāng)海水與淡水保持在相同的溫度下，淡水將向海水蒸發(fā)。反之，如果使淡水表面溫度保持比海水表面溫度更低，并達到一定值之下，那么海水就可能向淡水表面蒸發(fā)，也就是說利用海水與淡水的飽和蒸汽分壓不同來實現(xiàn)海水淡化?？蓪⑻柲苻D(zhuǎn)化為熱能注入到海水中，使海水表面溫度提高，實現(xiàn)海水的淡化。

電滲析法是利用電場的作用，強行將離子向電極處吸引，致使電極中間部位的離子濃度大為下降，從而制得淡水。電滲析法不僅可以用于淡化海水，還可以用于水質(zhì)處理。太陽能海水淡化技術(shù)與滲析海水淡化技術(shù)相結(jié)合是利用太陽能轉(zhuǎn)化成的電能驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生淡水[4]。利用太陽能發(fā)電的方式包括兩種，一種是太陽能熱發(fā)電，也稱為聚焦型太陽能熱發(fā)電，通過大量反射鏡通過聚焦的方式將太陽能直射光聚集起來，加熱工質(zhì)，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽來驅(qū)動汽輪機發(fā)電；另一種是太陽能光伏發(fā)電，是根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，利用太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機械部件，所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護簡便。

4 結(jié)論

海水淡化可以緩解淡水匱乏的危機，保障沿海、島嶼及其他淡水資源缺乏地區(qū)的用水。太陽能海水淡化具有保護環(huán)境、節(jié)約常規(guī)能源的優(yōu)點，是今后增加淡水資源的有效途徑之一。

參考文獻

[1]謝建，李永泉.太陽能熱利用工程技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2]李順.淡水危機與節(jié)水技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

篇6

21世紀(jì)將是水的世紀(jì)。20世紀(jì)初，國際上就有"19世紀(jì)爭煤、20世紀(jì)爭石油、21世紀(jì)爭水"的說法，第47屆聯(lián)合國大會更是將每年的3月22日定為"世界水日"，號召世界各國對全球普遍存在的淡水資源緊缺問題引起高度警覺。從全球范圍來看，根據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計，全球淡水消耗量20世紀(jì)初以來增加了約6-7倍，比人口增長速度高2倍，全球目前有14億人缺乏安全清潔的飲用水，即平均每5人中便有1人缺水。估計到2025年，全世界將有近1/3的人口（23億）缺水，波及的國家和地區(qū)達40多個，中國是其中之一。中國被聯(lián)合國認定為世界上13個最貧水的國家之一。我國淡水資源總量名列世界第六，但人均占有量僅為世界平均值的l/4，位居世界第109位，而且水資源在時間和地區(qū)分布上很不均衡，有10個省、市、自治區(qū)的水資源已經(jīng)低于起碼的生存線，那里的人均水資源擁有量不足500立方米。目前我國有300個城市缺水，其中110個城市嚴(yán)重缺水，他們主要分布在華北、東北、西北和沿海地區(qū)，水已經(jīng)成為這些地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。2010年后，我國將進入嚴(yán)重缺水期，有專家估計，2030年前中國的缺水量將達到600億立方米。因此，為保證我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，淡水資源問題的解決已迫在眉睫。

二．解決水危機的途徑--海水淡化

地球表面的2/3被水覆蓋，可謂水資源極為豐富，但地球上水的總儲量中97%是咸水(包括海水和苦咸水)，在余下的3%的淡水中，又有77%是人類難以利用的兩極冰蓋、冰川、冰雪。人類實際可利用的淡水只占全球水總量的0.7%，而且大部分屬于不可再生的枯竭性地下水。

解決淡水緊缺問題有很多途徑，核心原則是"開源節(jié)流"，地表水資源較豐富地區(qū)，可建蓄水工程；地表水資源貧乏地區(qū)，可實施跨流域調(diào)水；海水和苦咸水淡化；此外還有廢水利用、治理水污染、節(jié)約用水等。

"開源"方面，在我國，地下取水已受到越來越多的限制，為此幾十年來興建了一批大型蓄水工程和跨流域調(diào)水，并大力提倡和推動污水回用和水的再利用。但興建新的蓄調(diào)水工程，投資比過去大大增加，而跨流域引水則隨著調(diào)水距離越來越遠，調(diào)水成本越來越高，加上被引水地區(qū)的環(huán)境危害和間接經(jīng)濟影響以及引水的質(zhì)量問題，遠距離調(diào)水的傳統(tǒng)辦法正受到越來越多的質(zhì)疑。而最為關(guān)鍵的是，這些措施并沒有從根本上增加淡水資源的總量，我國淡水緊缺的問題依然十分嚴(yán)峻。

我國海岸線的總長為32647公里，被列為海洋大國，而且沿海和中西部地區(qū)擁有極為豐富的地下苦咸水資源，在地下取水和跨區(qū)域調(diào)水受到越來越多的條件限制的情況下，開發(fā)利用海水和苦咸水資源，進行海水（苦咸水）淡化就成為開源節(jié)流、解決我國淡水緊缺的一條有效的重要戰(zhàn)略途徑。而且，發(fā)展海水（苦咸水）淡化技術(shù)，向大海要淡水也已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國的共識。

三．海水淡化技術(shù)及發(fā)展

1．海水淡化方法

海水淡化，亦稱海水脫鹽，是通過裝置和設(shè)備除去海水中鹽分并獲得淡水的工藝過程。海水淡化的方法可分為蒸餾法和膜法。

海水淡化的蒸餾法主要有：多級閃蒸(MSF)、低溫多效(LT-MED)和壓汽蒸餾(MVC)三種技術(shù)。前兩種技術(shù)主要采用蒸汽作熱源，多與電廠結(jié)合、抽取透平的乏汽制造蒸餾水。壓汽蒸餾技術(shù)是利用熱泵蒸發(fā)技術(shù)，它僅使用電能，應(yīng)用對象主要是沒有熱源的島嶼地區(qū)。膜法主要指反滲透（RO）技術(shù)，它利用半透膜，在壓力下允許水透過而使鹽分和雜質(zhì)截留的技術(shù)。

海水淡化是當(dāng)今世界競相研究的高新技術(shù)，美、法、日、以色列等國的技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達，而且已形成海水淡化產(chǎn)業(yè)。我國的海水淡化技術(shù)研究始于50年代，經(jīng)過40多年的發(fā)展，也培養(yǎng)和鍛煉了自己的海水淡化專門人才，組建了一些專門科研開發(fā)機構(gòu)，在蒸餾淡化、反滲透兩大技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)過幾個五年計劃的攻關(guān)，多項工程的實踐，已具有較豐富的經(jīng)驗。但由于人們對海水淡化的認識不完全，國家經(jīng)費投入少，使這項技術(shù)不能得到很快地發(fā)展。

2．海水淡化的能耗與成本

在海水淡化技術(shù)已成熟的今天，經(jīng)濟性是決定其廣泛應(yīng)用的重要因素。在國內(nèi)，"成本和投資費用過高"，一直被視為是海水淡化難以大膽使用的主要問題，但實際上這是一個"認識"問題。

目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、遠程調(diào)水和海水（苦咸水）淡化三種。開采地下水作為一個重要的開源措施，工程量小、成本低，這是很吸引人的優(yōu)點，但地下取水受資源條件限制很大，而且許多地區(qū)多年來由于過度開采地下水，已形成地下漏斗，造成房屋傾斜，甚至導(dǎo)致了海水倒灌等環(huán)境危害，地下水的開采已經(jīng)受到制約。

遠程調(diào)水，目前并沒有把工程投資費用以及被引水地區(qū)的間接經(jīng)濟損失計算在內(nèi)，僅以日常運行費用、管理費計算其成本，這與真正成本相差很大。其實引水工程，除了巨額的投資之外，還要占用大量耕地，還存在被引水地區(qū)的環(huán)境危害等問題。如引黃濟青（島）工程，占地達6.2萬畝，還會造成黃河斷流、植被破壞等生態(tài)環(huán)境問題，而生態(tài)環(huán)境的破壞在經(jīng)濟上是難以估量的。80年代實施的引灤入津工程，時至今日每立方米成本仍達2.3元左右，距離天津市民的用水價1.4元有0.9元的政府補貼。專家預(yù)測，南水北調(diào)工程實施后，長江水流到北京，按現(xiàn)行不變成本計算，綜合成本在5元/立方米以上，甚至有專家預(yù)測每立方米將達20元。美國有資料認為，遠程調(diào)水超過40公里，成本將超過海水淡化。

對于海水淡化，能耗是直接決定其成本高低的關(guān)鍵。40多年來，隨著技術(shù)的提高，海水淡化的能耗指標(biāo)降低了90%左右（從26.4kwh/m3降到2.9kwh/m3），成本隨之大為降低。目前我國海水淡化的成本已經(jīng)降至4-7元/立方米，苦咸水淡化的成本則降至2-4元/立方米，如天津大港電廠的海水淡化成本為5元/立方米左右，河北省滄州市的苦咸水淡化成本為2.5元/立方米左右。如果進一步綜合利用，把淡化后的濃鹽水用來制鹽和提取化學(xué)物質(zhì)等，則其淡化成本還可以大大降低。至于某些生產(chǎn)性的工藝用水，如電廠鍋爐用水，由于對水質(zhì)要求較高，需由自來水進行再處理，此時其綜合成本將大大高于海水淡化的一次性處理成本?？梢姡绻麙侀_政府補貼等政策性因素而單從經(jīng)濟技術(shù)方面分析，海水淡化尤其是苦咸水淡化的單位成本實際上是很有競爭力的。

幾種淡水獲取方式的成本比較單位：元/立方米

取水方式平均成本

開采地下水限制開采量

遠程調(diào)水引灤入津：2.3元/立方米(直接成本)

南水北調(diào):5-20元/立方米(到北京平均水價)

海水淡化海水：4--7元/立方米(綜合成本)

苦咸水：2--4元/立方米(綜合成本)

在我國，由于受計劃經(jīng)濟的影響，長期以來一直沒有良性的水價形成機制，自來水的價格與價值嚴(yán)重背離，政府負擔(dān)著巨額補貼，自來水的價格普遍偏低，目前自來水的價格一般為1.5-2元/立方米，隨著淡化技術(shù)的不斷進步和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模效益的顯現(xiàn)，海水（苦咸水）淡化的成本將會越來越低。2000年10月總理在南水北調(diào)座談會上強調(diào)："要建立合理的水價形成機制，逐步較大幅度提高水價，充分發(fā)揮價格杠桿的作用"。隨著淡水資源的日趨缺乏，各個城市節(jié)水措施已經(jīng)出臺，實行自來水限量使用，超標(biāo)加價。由此可以預(yù)見，在不久的將來，一方面海水淡化成本不斷降低，另一方面自來水的價格不斷上漲，兩者將越來越接近，自來水價格甚至將高于苦咸水淡化的成本，海水淡化的成本問題將得以解決。成本問題的解決將會對海水淡化的廣泛應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化進程產(chǎn)生極大的促進作用。

四．建立海水淡化產(chǎn)業(yè)刻不容緩

1．國內(nèi)外海水淡化產(chǎn)業(yè)

早在400多年以前就有人提出海水淡化的問題，進入20世紀(jì)后，海水淡化技術(shù)隨著水資源危機的加劇得到了加速發(fā)展，70年代以來，更多的沿海國家由于水資源匱乏而加快了海水淡化的產(chǎn)業(yè)化。目前，無論是中東的產(chǎn)油國還是西方的發(fā)達國家都建有相當(dāng)規(guī)模的海水淡化廠。沙特、以色列等中東國家70%的淡水資源來自于海水淡化，美國、日本、西班牙等發(fā)達國家為了保護本國的淡水資源也競相發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)。截至1997年底，全世界單臺產(chǎn)量在100噸／日以上的海水淡化設(shè)備，日產(chǎn)水量就已達2300萬噸，且一直以10%-30%的速度增長，由此帶動了淡化水產(chǎn)品提供、設(shè)備制造、工程安裝、技術(shù)服務(wù)等整體海水淡化市場的巨大需求。目前世界上每年海水淡化市場的成交額已達數(shù)百億美元。在我國，海水淡化年產(chǎn)量也已超過了千萬噸。

中國是繼美、法、日、以色列等國之后研究和開發(fā)海水淡化先進技術(shù)的國家之一，繼西沙群島日產(chǎn)200噸電滲析海水淡化裝置成功運行后，又先后在舟山建成了日產(chǎn)500噸反滲透海水淡化站，在大連長海建成日產(chǎn)1000噸海水淡化站。日前，我國最大的日產(chǎn)18000噸苦咸水淡化工程在河北滄州建成投產(chǎn)。

改革開放后，中國的經(jīng)濟高速發(fā)展，淡水需求量急速增加，加上北方多年干旱，國家對海水淡化產(chǎn)業(yè)化已非常重視，國家、集團公司、個體投資者都看好這一行業(yè)，海水淡化產(chǎn)業(yè)化將很快上騰飛的翅膀。

2．海水淡化的潛在大市場

海水淡化業(yè)市場主要包括有工程設(shè)計、設(shè)備制造、工程安裝、淡化水產(chǎn)品提供、技術(shù)服務(wù)等等。

從國際市場方面來看，20世紀(jì)70年代以來，大多數(shù)沿海國家由于水資源問題日益突出，都直接卷入了海水淡化的發(fā)展潮流。無論是中東的產(chǎn)油國還是西方的發(fā)達國家，都建設(shè)有相當(dāng)規(guī)模的海水淡化廠或海水淡化示范裝置，北歐、南美和東亞地區(qū)每年海水淡化設(shè)備進口和工程安裝市場有近100億美元，且仍在高幅增長之中，南亞、中亞和非洲也有眾多的海水淡化潛在用戶。海水淡化的國際市場規(guī)模巨大。

從國內(nèi)市場方面來看，針對我國的國情，海水淡化可定位于市政用水的補充，以緩解供水緊張狀況，同時也可用于廢水資源化，達到廢水回用的目的。我國是一個海洋大國，海水資源極其豐富，西部地區(qū)則有相對豐富的苦咸水資源，這為我國發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)提供了前提和基礎(chǔ)。另一方面，我國淡水資源的緊缺已眾所周知，每年全國缺水?dāng)?shù)百億立方米，因缺水影響的國民產(chǎn)值達數(shù)千億元?？梢姽こ淘O(shè)計、設(shè)備制造、淡水提供、技術(shù)服務(wù)等海水淡化產(chǎn)業(yè)具有廣闊的國內(nèi)市場空間。

針對海水淡化設(shè)備制造市場而言，目前我國已基本具備了海水淡化設(shè)備的加工制造能力，質(zhì)量保證體系也可以滿足要求，其設(shè)備制造成本比國外至少低30%左右，在國際市場上具有很強的價格競爭能力。

3．海水淡化產(chǎn)業(yè)投資價值與利潤空間

我國政府已經(jīng)充分認識到了政策支持對海水淡化產(chǎn)業(yè)化的重要性和必要性。已將海水淡化列入《中國21世紀(jì)議程》中，作為實現(xiàn)水資源持續(xù)利用的推廣示范工程技術(shù)。海水淡化產(chǎn)業(yè)化所必需的環(huán)境正在日益改善，海水淡化的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)已基本具備，在日漸成熟的國內(nèi)外環(huán)境中，我國的海水淡化產(chǎn)業(yè)即將進入一個高速發(fā)展期。

在工業(yè)社會里，人們將產(chǎn)業(yè)定義為技術(shù)加資本。目前，我國的海水淡化技術(shù)比較成熟，進入了商業(yè)化階段，該行業(yè)巨大的經(jīng)濟發(fā)展空間正在吸引著越來越多的產(chǎn)業(yè)資本和金融資本的進入。紐約投資企業(yè)貝爾-斯特恩公司首席投資戰(zhàn)略家伊麗莎白·麥凱認為，水業(yè)將是21世紀(jì)最大的行業(yè)，而作為未來水業(yè)發(fā)展方向之一的海水淡化產(chǎn)業(yè)，其投資價值相當(dāng)看好。華爾街專業(yè)人士分析，繼IT股和生物股之后，海水淡化公司的股票將成為投資者一致看好的炙手可熱的新興成長股。

篇7

關(guān)鍵詞：多套RO機組；冬夏二種運行模式；爆破膜布管；脫硼；清洗和沖洗；合理添加阻垢劑

海水淡化就是從海水中獲取淡水的技術(shù)和過程。目前大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的是蒸餾法和反滲透法。自上世紀(jì)90年代以后，海水淡化發(fā)展的速度越來越快，我國許多沿海地區(qū)由于經(jīng)濟發(fā)展十分迅猛，導(dǎo)致水資源短缺，不得不依賴海水淡化來滿足用水需求。

從“節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟”的角度出發(fā)，現(xiàn)在多采用超濾/微濾+反滲透的雙膜法工藝。膜法海淡的核心就是反滲透（RO），眾所周知除了海水淡化項目運作的成功與否，主要取決于能耗及產(chǎn)水的水質(zhì)。能耗問題一般選用合適的能量回收及有效功率高適配性的水泵，即可滿足項目規(guī)定的噸水能耗比，在此就不再細說了。

大型海水淡化項目往往因考慮項目運行的安全性、產(chǎn)能的可變性，要求設(shè)計方提供多套RO機組，及配套的單體設(shè)備，以滿足設(shè)備的在線備用的需求。

多套RO系統(tǒng)設(shè)計時，需要特別注意以下問題：

1、不同的能量回收，開、停機時，對能量回收沖洗水源要求是不同的，考慮到海水淡化相對常規(guī)取水，成本較高。RO系統(tǒng)和能量回收系統(tǒng)的進水，最好通過各自獨立的供水增壓系統(tǒng)，包括增壓本、保安濾器、自控儀表等，以滿足二路進水在不同時期的分配比可調(diào)節(jié)。

2、我國海岸線較長，華東、華南常年水溫較為穩(wěn)定，無需針對冬季設(shè)置產(chǎn)能擴容部分。而黃海、渤海海域，考慮到海水冬季低溫，往往設(shè)置冬夏二種運行模式。將RO膜標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量的溫度設(shè)計值調(diào)至20-25度間，即能滿足項目后半程質(zhì)保期的系統(tǒng)產(chǎn)水量，又能降低夏季工況的配置。從而有效的降低ROCIP的范圍及周期，同時易于控制冬季模式下，部分RO膜的長期停運保護。

3、單套直排的RO機組可以不設(shè)產(chǎn)水背壓保護單元。二套以上的多套RO系統(tǒng)，必須設(shè)置獨立的爆破膜單元?？紤]到沿海地區(qū)容易受惡劣氣候影響，突發(fā)停電事故，設(shè)計時注意RO特殊停機時的欠壓，一般采用淡水回吸工藝，如陶氏SW系列，推薦設(shè)置回吸水箱，但諸如東麗紅膜，就不推薦停機淡水沖洗。所以RO機組數(shù)量過多時，應(yīng)該根據(jù)選用RO膜組件品牌的不同，考慮支母管合理的高低落差、通氣等問題，有效處理好爆破膜單元的布管形式。

4、《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中提出硼的要求，如果是間斷性缺水地區(qū)，可以不予考慮，因為水庫中水位時，海水淡化裝置已經(jīng)開始制水。通過二路或多路水源的混合勾兌，完全可以滿足硼這項指標(biāo)。但如果是獨立制水公司，又同時是市政給水的唯一供水源，那么可以通過調(diào)節(jié)pH的方法來滿足硼單項指標(biāo)。同時水中的二氧化硅和某些TOC成分在高pH下，也更容易脫除。

表1為一海水淡化工程在夏冬兩季不同水溫、膜元件數(shù)量時，脫硼工藝的設(shè)計參數(shù)。

5、在海淡的RO系統(tǒng)中，化學(xué)清洗和淡水沖洗是必備單元。當(dāng)設(shè)計采用冬夏二種運行模式，在做停運保護時，CIP泵輸出的保護液（一般為SBS）流量是不同的，混合輸送需要控制好pH值及停泵排放時的氣密性，以滿足膜殼的防腐性。同時需要注意的是：在少數(shù)情況下進水中存在硫還原菌（SBR），亞硫酸會成為細菌營養(yǎng)幫助細菌的繁殖。因硫化氫（H2S）作為SBR的代謝產(chǎn)物，可作對比檢測。

6、RO淡水沖洗須設(shè)獨立水箱，補給通過產(chǎn)水管直接注入。多套RO機組系統(tǒng)的一般項目，可共用一個水箱，停機時，采取循序漸進“停機——沖洗”的循環(huán)模式。但諸如核電等項目，根據(jù)考慮安全系數(shù)的不同，可增加水箱的容積或數(shù)量，或采取利用水管容積回吸的方法解決。同時可酌情，設(shè)置獨立補水源，水源可來自未處理或調(diào)節(jié)未完成的終端產(chǎn)水，也可以來自無余氯的自來水。

阻垢劑，顧名思義阻礙了RO進水和濃水中鹽結(jié)晶的生長。因而可以容許難溶鹽在濃水中超過飽和溶解度，但在RO機組開機變頻升壓時的過量添加，會導(dǎo)致在膜面上形成沉積易造成新的污堵。

篇8

關(guān)鍵詞：海水取水難點；取水方法

Abstract: For the seawater intake system, tide differential, storm waves, causticity, growth of microorganisms and shells are the main difficulties for the operation of the process. Direct intake and indirect intake are the two main alternatives of typical seawater intake. Direct intake includes: surface water intake, parapet water intake, seabed pipe intake and seabed tunnel intake, etc. Indirect intake includes: intake from beach wells and seabed filters, etc. To find out the prefered alternative for the system is crucial for the system, as the costs of the reverse osmosis membrane vary with the impacts from different alternatives. Specific surveys are required for the selection of adequate locations of seawater source. In order to get seawater source with better quality and quantity economically, the alternatives will be selected based on the actual situation.

Key words: difficulties; intake alternatives

中圖分類號：P746 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

1. 海水取水難點

1.1潮位差

潮汐是指海水在月球和太陽等天體引力作用下所產(chǎn)生的周期性的自然漲落現(xiàn)象。根據(jù)理論計算，月亮的引潮力可使海面升高0.563米，太陽的引潮力可使海面升高0.246米，兩者合計，即潮汐的最大幅度約為0.8米，因此，一般海面的潮汐現(xiàn)象并不顯著。然而，在某些地狹淺的海峽、海灣和河口地帶，由于地形等因素的影響，潮汐往往十分發(fā)達。潮差可達7-8米甚至十幾米。而且，潮差的最大處多是在岸邊。這給陸地上安裝水泵取水帶來了極大的難度。

1.2風(fēng)浪

海洋上發(fā)生的災(zāi)害性天氣特別多，臺風(fēng)就生成在大洋上，還有因地震引起的海嘯也會掀起巨浪。

1.3腐蝕性

海水具有極大的腐蝕性，常用的金屬材料在海水中腐蝕很快，即使在岸上的設(shè)施，由于潮濕的海洋大氣，設(shè)備、電氣、及其它工程配套件的腐蝕遠比在內(nèi)地高得多。

1.4微生物、細菌和貝類生長

由于海水中存在各種微生物、細菌、貝類及其他海洋生物，極易附著在浸泡于海水中的取水設(shè)施上。

2. 典型海水取水方法及適用條件

2.1 直接取水方式

(1) 表層取水方式：將表層海水直接取用的方式。

適用條件：適用于取水處水較深而且風(fēng)浪較小、水質(zhì)較好的場所。

優(yōu)缺點：將水泵安裝在最位以上的位置，取水管應(yīng)盡量短，采用真空抽吸的抽水方式。優(yōu)點是造價低，維修方便。缺點是選址困難。

注意事項：表層由于易受波浪的影響，水溫、水質(zhì)的變化較大，海生動植物的活動比較活躍，所以要注意浮游生物、水母等的大量繁殖。

(2) 護墻取水方式：用護墻將取水區(qū)和其它海域簡單隔開，提取下層海水的取水方式。

適用條件：波浪影響較小，取水量較多，取水區(qū)域水位深。

注意事項：護墻應(yīng)高出海面，阻擋海面上浮游生物及較大體積的污染物，侵人取水區(qū)域。

(3 )海底取水管方式：將取水管鋪設(shè)到離岸不太遠的海面取水點處，由水溫、水質(zhì)穩(wěn)定的中層乃至底層的上部進行取水的方式。

適用條件：波浪影響較大，取水量較少，海底地形平淺。

注意事項：取水口位置應(yīng)在最低潮位以下。

(4) 海底取水隧道方式(取水塔方式)：以海底隧道將設(shè)置于離岸不遠的海面中層至底層上部的取水塔與取水坑穴相連接的取水方式。

適用條件：波浪影響較大，取水量較少，海底地形平淺且地質(zhì)良好。

2.2 間接取水方式

(1) 海灘井取水：在岸邊打井，靠砂層的自然滲透，提取已經(jīng)過地層自然過濾的海水的取水方式。

適用條件：取水量穩(wěn)定，離海岸近，海底砂層滲水性好，地下礦物質(zhì)溶出少時。

圖2-1 海灘水井取水

(2) 海床過濾取水：用帶花管的管路收集經(jīng)過海床過濾的海水，輸送到岸邊集水井，再從集水井取水的方式。

適用條件：岸邊沙灘井水量少，取水量穩(wěn)定，地下礦物質(zhì)溶出少，海底地質(zhì)良好。

圖2-2 海床過濾取水

間接取海水時，借助地層砂層的自然過濾作用，懸浮物及膠體等可被去除，海水變清，極為適合于海水淡化。但有兩點需要注意：

①由于地層中所含成分有溶出的可能性，因此需要預(yù)先對水質(zhì)進行充分檢查；

② 經(jīng)過長期取水，海水中溶解的鈣鎂將變成不溶性鹽，析出于土壤粒子間隙中，使水的滲透受阻，從而導(dǎo)致取水量緩慢下降.需要采取一定對策防范或改善。

3.海水取水實例

3.1海底取水管取水方式

西班牙加那利群島GRANC ANARIA的一個6800m3/d膜設(shè)備海水淡化工程，采用海底取水管取水方式。由于地質(zhì)構(gòu)造的原因，放棄了原設(shè)定沙灘井取水計劃，改為了海底取水管的取水方式。在當(dāng)?shù)睾Ｑ笱芯克暮献飨?，對海流作了詳細的調(diào)查，分析了各種條件下海水的細菌含量和濁度，以便找出設(shè)置水下取水口的最佳地點。最重要的一點是保證取水口所在區(qū)域不受島上排出污水的污染。確定了取水口位置后，敷設(shè)了兩條DN800的聚乙烯管道，用固定物將它們壓住，錨定在海底，并且加上保護設(shè)施防止被魚船等破壞.這兩條取水管與岸上的一個取水池連接，經(jīng)密格濾水柵板過濾的水，由水泵送往處理間。

3.2圍海取水的方式

西班牙LASP ALMASm 36000m3/d海水淡化工程，采用圍海取水的方式，即護墻取水方式。用大石塊圍起約40mx40m的海域，海水從石縫中滲人，水中有細菌油污，海水的SDI為5左右。由7臺自吸式水泵通過管路提取海水。

3.3 沙灘井的取水方式

西班牙APTACION DE AGUA DEMAR 20000m3/d海水淡化工程，采用沙灘井的取水方式。在離岸邊150 m遠，并排打了7口沙灘井，井距為7-8 m，井深40 m，取水層15 m。由于利用砂層滲水，水質(zhì)較好，SDI為2左右。由6臺自吸式泵從井中抽水，送往處理間。

3.4 高架管道引水的取水方式

國內(nèi)某500m3/d反滲透海水淡化工程，采用海灘打雙柱式沉井，以多級離心潛水泵取水，高架管道引水的取水方式，這種方法巧妙地利用了取水點海域礁石層上沉積砂厚度，把直徑為5 m，高為3.7 m的鋼筋混凝土下柱井體沉人砂層，而露出砂層的上柱井體直徑為2.4m ，高為4.8 m。這種下大上小的雙柱式沉井，既可使沉井具有牢固度，抗風(fēng)浪沖擊，又可利用外部砂層的天然過濾作用，穩(wěn)定取水水質(zhì)。

3.5 表層海水取水方式

2001年建成的嵊泗日產(chǎn)千噸級反滲透海水淡化示范工程，采用表層海水取水的方式。采用真空抽吸的抽水方法，利用離心泵將表層海水提升至海水淡化廠進行海水淡化。

圖2-3 舟山嵊泗表層直接取水

4.海水取水的注意事項

因不同的取水方式對以反滲透為主體的膜設(shè)備海水淡化的投資及成本有著較大影響，所以確定海水淡化的取水方式是一項重要和艱巨的工作。為選定合適的海水取水點應(yīng)做詳細的調(diào)查，調(diào)查的項目主要有：(1)海底部的地形、地質(zhì)；(2)氣象、海象條件；(3)水質(zhì)、生物情況；(4)水源的外部環(huán)境。當(dāng)然這些工作大多需要借助海洋研究機構(gòu)來完成。海水的取水方式并非格式化，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況來確定，其目的就是以較經(jīng)濟的方式獲取水量充足、水質(zhì)較佳且穩(wěn)定的海水。在實際工程的海水提取時，很多是將前面介紹的兩種或幾種取水方式的有機組合。對于已實施的海水淡化工程，每年應(yīng)對取水裝置進行檢測和清掃，以確保足夠穩(wěn)定的供水量。

參考文獻：

【1】 高從楷，陳國華. 海水淡化技術(shù)與工程手冊 [ ]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2004.

【2】 張希建. 反滲透海水淡化技術(shù) [ ]. 杭州：中國海水淡化與水再利用學(xué)會，2011.

【3】 楊波. 反滲透水處理技術(shù) [ ]. 杭州：中國海水淡化與水再利用學(xué)會，2011.

篇9

關(guān)鍵詞：余熱 內(nèi)燃機 潛力

中圖分類號：TK 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）06-0525-01

目前，隨著全球經(jīng)濟化的發(fā)展，能源消費已經(jīng)成為各國發(fā)展的一大難點，如果去尋找一種替代能源，雖然在一定程度上可以滿足國家經(jīng)濟發(fā)展的需求，但是，仍然不能從根本上去解決問題。所以如何節(jié)約能源是我們迫在眉睫的任務(wù)。在內(nèi)燃機的領(lǐng)域里，怎樣才能降低燃料的浪費率，實現(xiàn)節(jié)能減排，是當(dāng)前該領(lǐng)域所要研究的一大重點。如果從發(fā)動機效率的角度來看，我國已采用直噴式汽油發(fā)動機和均質(zhì)充量壓縮燃燒兩項技術(shù)，如想以提高燃料的能量利用率為目標(biāo)，其空間幾乎為零。燃料在發(fā)動機內(nèi)燃燃燒之花，會發(fā)生物理反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)為熱能，其中的一部分能量會通過內(nèi)燃機的循環(huán)運轉(zhuǎn)來推動氣缸，變成有用功，然后驅(qū)動汽車前進，剩下的部分是發(fā)動機的冷卻余熱、汽車尾氣余熱、不可利用火用形式釋放給周圍的環(huán)境。

根據(jù)相關(guān)的調(diào)查，汽油發(fā)動機排氣的溫度通常在300-850攝氏度，而冷卻水的溫度通常是在100攝氏度左右，周圍環(huán)境的溫度要低于40攝氏度，根據(jù)熱力學(xué)的第二定律，其發(fā)動機的余熱并非完全無用，使用一部分的余熱，可以有效的提高內(nèi)燃機的效率、促進能量的使用率。內(nèi)燃機余熱有其獨特的特性，它利用的要求比較高。內(nèi)燃機廢熱的品味比價低，所以其能量的回收很難。廢熱利用裝置要滿足以下幾點要求：要求其構(gòu)造簡潔，規(guī)模小，質(zhì)量輕、工作效率高；使用裝置工作的前提是不能影響發(fā)動機的工作，要保證發(fā)動機的動力與經(jīng)濟的穩(wěn)定性，使發(fā)動機還有利用裝置更加安全、有效，以下主要是對內(nèi)燃機余熱應(yīng)用的探討。

一、內(nèi)燃機在海水淡化上的使用

（1）低溫海水淡化的概述

在我國南北差異比較大，有一半以上的城市存在供水不足等問題，處于嚴(yán)重供水不足的城市有100多座，特別是我國的一些沿海地區(qū)，表現(xiàn)得最為突出。所以，目前，我國所面臨的資源問題很多，單是海水資源問題就已經(jīng)成為國家之間爭相研究的技術(shù)難題，海水資源不像內(nèi)燃機余熱那樣要求高，它的取水并不受外界環(huán)境的影響，水質(zhì)穩(wěn)定并且水量較大，其生產(chǎn)出的淡水水質(zhì)非常的純凈，幾乎與標(biāo)準(zhǔn)的飲用水一樣，除此之外，傳統(tǒng)水源是利用凈水工藝生產(chǎn)的飲用水，淡水水質(zhì)比傳統(tǒng)水在這一點上更天然、優(yōu)質(zhì)。

（2）何為低溫多效蒸餾海水淡水

低溫多效海水淡化技術(shù)是一門淡化技術(shù)，其海水的最高蒸發(fā)溫度要小于70攝氏度，它有其鮮明的特點，主要是將大量的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，然后，注入蒸汽，通過一系列的蒸發(fā)與冷凝作用，在靠前一面的蒸發(fā)溫度都要高于后面一效的蒸發(fā)溫度，最后，才能獲得多倍于蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。

（3）低溫多效蒸餾海水淡化的技術(shù)優(yōu)勢與未來發(fā)展

在目前來看，世界上用的最多的海水淡化方法主要包括蒸餾法與膜法兩種，前者是目前應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛的海水淡化技術(shù)，蒸餾法海水淡化也可分為三部分，其一是多級閃蒸法、低溫多效法以及壓汽蒸餾法，低溫多效法的應(yīng)用范圍要遠大于其他海水淡化的技術(shù)，它的優(yōu)點在于可以利用電子廠的一些低品位熱、對原料海水水質(zhì)要求比較低、裝置的生產(chǎn)能力較大等，它能有效的解決能源浪費問題，對未來的發(fā)展有很好的促進作用。除此之外，內(nèi)燃機的余熱，還可以充當(dāng)熱源。

低溫多效海水淡化技術(shù)實現(xiàn)了蒸餾裝置的多效性，能從根本上解決蒸發(fā)器管板與蒸發(fā)管的彈性連接的難題，能夠有效地選出比較便宜的耐海水腐蝕的防腐涂料，并且，已建立了相關(guān)的蒸餾法淡化的模擬實驗裝置。

二、內(nèi)燃機余熱在發(fā)電機上的應(yīng)用

改革開放后，我國的經(jīng)濟已經(jīng)進入高速的發(fā)展階段，那時，我國的電力建設(shè)相對落后，暫不能滿足我國的發(fā)展要求，且柴油機發(fā)電廠建設(shè)時間不長，調(diào)峰的性能比較優(yōu)異，為此，我國沿海地區(qū)建設(shè)了許多的發(fā)電廠，以確保經(jīng)濟發(fā)展的穩(wěn)定性。

從目前我國的現(xiàn)狀來看，油價、環(huán)保等一系列的問題擺在眼前，唯一能做的就是改裝高效率、大蒸發(fā)量的余熱鍋爐，減少能源的浪費率。但是，因為余熱的特殊性，可采用專門設(shè)計的雙壓強制循環(huán)無補壓余熱鍋爐。為了能夠有效地提高換熱效率，除了能夠有效的提高換熱效率，除了過熱器之外，其他的換熱面全部采用高頻翅片管，采用雙壓降低傳熱溫差可以減少傳熱過程中的不可逆熱損失，也便于跟原有的蒸汽系統(tǒng)連接，可以將產(chǎn)生的蒸汽與同汽輪機低壓缸進行有效地連接，如果機組容量很大，就可以單獨安裝一套汽輪發(fā)電機組，從而避免蒸汽壓力不同，并能防止因注入蒸汽管道時造成的損失。

對于余熱鍋的應(yīng)用要遵循其原則，如果在沒有添加任何燃料消耗的情況下，并且沒有對柴油機運行沒有任何的影響，就能增加設(shè)備的總發(fā)電量，有效地降低燃料的損耗率，提高其效率，最終達到了節(jié)能減排的目的，并保護了環(huán)境，對未來的發(fā)展環(huán)境與經(jīng)濟有很很重要的意義。如果柴油機發(fā)電廠的規(guī)模比較的大，就可以使用余熱發(fā)電。

三、內(nèi)燃機余熱在制冷方面的應(yīng)用

在制冷方面的應(yīng)用，有一種叫做溴化鋰吸收式制冷，它的原理是利用制冷劑在溶液中不同溫度下具有不同溶解度的特性，使得制冷劑在低溫與壓力的作用下被吸收劑吸收，同時，又能使它在較高的溫度下從溶劑中蒸發(fā)，這樣可以實現(xiàn)制冷的目的。

對于吸收式制冷的以上特點，我們可以利用內(nèi)燃機的余熱來實現(xiàn)溶液的加熱工作。內(nèi)燃機的冷卻水溫度通常是在60-90攝氏度之間，這樣剛好能夠達到制冷劑的沸點，然后使吸收劑不再沸騰。如果在制冷量相同的情況下，吸收式制冷裝置的規(guī)模較大，這樣就適用于冷負荷穩(wěn)定的場合。

溴化鋰制冷機能夠節(jié)約電能，增加節(jié)能的效益，溴化鋰吸收式制冷機的應(yīng)用可以有效地緩解電力的緊缺，平衡冬夏的電力負荷，節(jié)約電能可以用于其他的生產(chǎn)，進而創(chuàng)造更實際的價值，在利用內(nèi)燃機的余熱制冷時，可以有效地提高能量的利用率。

結(jié)語

通過以上的分析，我們已經(jīng)知道內(nèi)燃機余熱利用吸收式制冷機制冷，有效地提高了能量的利用率，降低了浪費，使其節(jié)能效果更優(yōu)越。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在未來會更加重視高效和節(jié)能發(fā)展，內(nèi)燃機余熱的創(chuàng)新與發(fā)展也會更進一步。

參考文獻：

[1]許鋒.內(nèi)燃機原理教程[M].大連理工出版社，2010.

篇10

關(guān)鍵詞：廢水處理；膜分離技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TK235文獻標(biāo)識碼： A

一、膜分離技術(shù)的原理與特點

膜分離技術(shù)的原理：在液體混合物中，對于不同的氣體或液體組分，膜的選擇滲透作用性能是不同的，膜分離技術(shù)就是是利用膜的選擇滲透作用的差異而發(fā)揮作用的，它的推動力是外界能量、化學(xué)位差，對多組分混合的氣體或液體，進行分離，分級，提純，它在污水處理、食品、能源、醫(yī)藥以及化工生產(chǎn)等行業(yè)中，得到了廣泛的應(yīng)用，取得了迅速的發(fā)展。膜分離技術(shù)作為一種新的分離凈化方法，與傳統(tǒng)的分離凈化方法相比，它的特點在于工藝簡單，能耗低，無二次污染，而且分離凈化的效果較好。由于膜分離技術(shù)功能比較多，包括對氣體或液體混合物的分離、濃縮、純化、精制，而且操程簡單，凈化效果好，能耗低，清潔環(huán)保，過濾過程簡單，易于控制，因此，目前廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)、醫(yī)藥生產(chǎn)、生物科技、節(jié)能環(huán)保、水處理、化工生產(chǎn)、造紙工業(yè)、能源開發(fā)、石油、冶金、電子生產(chǎn)等領(lǐng)域，不但使企業(yè)收獲了巨大的經(jīng)濟效益，而且對社會具有很好的環(huán)保功效，在當(dāng)今分離科學(xué)中，膜分離技術(shù)成為了首屈一指的重要技術(shù)，受到了越來越多的行業(yè)的專業(yè)人士的重視。

二、常用的膜分離技術(shù)

超濾膜分離技術(shù)。超濾是在壓力驅(qū)動之下按照分子的形態(tài)和大小來進行分離篩選的分離技術(shù)。自20世紀(jì)60年代以來超濾得到了快速的發(fā)展，目前已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的工業(yè)技術(shù)。

納濾膜分離技術(shù)。納濾技術(shù)是20世紀(jì)70年代中后期出現(xiàn)的一種膜分離技術(shù)。在滲透時能夠使截留率大于95%的分子的大小約為1nm，故此技術(shù)被稱為納濾技術(shù)。在操作過程中，納濾膜的實際壓力不應(yīng)大于1.5Mpa，大部分的納濾膜都是荷電膜，在對無機鹽進行分離時會受到電勢梯度與化學(xué)梯度的影響。

液膜分離技術(shù)。液膜分離技術(shù)最早是在20世紀(jì)60年代由美國的黎念之博士提出來的，但是直到80年代中期，奧地利科學(xué)家才成功利用液膜分離技術(shù)從粘膠廢液中回收到了Zn元素，從此，液膜分離技術(shù)進入到了應(yīng)用階段。液膜由表面活性劑、膜溶劑以及添加劑組成，一般分為乳狀液膜與支撐液膜。乳狀液膜在日常的應(yīng)用中更為廣泛。

膜生物反應(yīng)器技術(shù)。膜生物反應(yīng)器廢水處理技術(shù)是一種新型的膜分離技術(shù)，是一種把生物反應(yīng)器與膜組件結(jié)合在一起的技術(shù)。其工作原理是原水在進入生物反應(yīng)器與生物發(fā)生充分反應(yīng)之后，利用循環(huán)泵使水流經(jīng)膜組件，水得到排放的同時生物相又重新流入生物反應(yīng)器。

三、膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

1、處理飲用水

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境污染及水污染情況也日益嚴(yán)重，人們對飲用水的水質(zhì)，也考慮了水污染的因素，飲用水的凈化也越來越普遍。水的凈化，主要是除去水中的懸浮物、細菌、病毒等有害物質(zhì)與成分，膜分離技術(shù)用于飲用水的凈化，發(fā)揮了其獨特的作用，是一個重大的水處理的突破。膜分離技術(shù)中的水處理方法有很多種，包括微濾、超濾和納濾等，過濾能力很強大，對于去除水中的微米級的顆粒效果很好，與常規(guī)水處理技術(shù)中的過濾能力相比，顯示出很大的優(yōu)越性。對于納米級微粒，過濾的辦法并不能有效去除，而膜分離技術(shù)可輕松去除納米級微粒，有效去除水中的懸浮物、細菌與病毒等有害物質(zhì)與成分，大大提升飲用水的水質(zhì)。

2、處理工業(yè)廢水

隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水的排放也成為了環(huán)保部門頭疼的話題。很多工業(yè)廢水排放的范圍廣，排量大，大多含有不同濃度的化學(xué)物質(zhì)，有的甚至有毒性，對人類健康與環(huán)境保護，都有很大的危害。為了保障人類身體健康，保護環(huán)境，并回收廢水中的有用物質(zhì)，節(jié)約能源與資源，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，工業(yè)廢水必須進行嚴(yán)格的凈化處理，達標(biāo)之后，才能排放。在處理工業(yè)廢水方面，膜分離技術(shù)同樣顯示出了其獨特的作用。對于工業(yè)廢水，它不但能進行有效的凈化，處理后的廢水實現(xiàn)達標(biāo)排放，又使廢水中的有用成分得到了回收，實現(xiàn)循環(huán)利用，可節(jié)省很多能源，收到很好的環(huán)保與節(jié)能效果。因此，在處理工業(yè)廢水中，膜分離技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過膜分離技術(shù)處理后的廢水，既能達標(biāo)排放，又使廢水中的有用成分得到了回收，實現(xiàn)了循環(huán)利用，促進了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3、海水淡化

海水是地球上占水資源比例最大的水體，面對淡水資源的危機，把海水進行淡化，是解決全球水資源危機的一個重要途徑。目前，用于海水淡化的膜分離技術(shù)，主要有反滲透、電滲透和膜蒸餾等。電滲析技術(shù)可直接將海水淡化，來制造飲用水，但其缺點是能耗高，水的回收率低。用反滲透膜進行海水淡化，不但耗能低，而且其脫鹽率很高。反滲透技術(shù)的出現(xiàn)，是海水淡化領(lǐng)域的一次重大變革與突破，它使海水淡化的成本得到了極大的降低。目前，利用反滲透的方法，對海水進行淡化，以此來制取飲用水，解決淡水資源不足的問題，是最為省錢的辦法。正是因為如此的優(yōu)勢，在海水淡化領(lǐng)域，反滲透技術(shù)的應(yīng)用，得到了推廣。膜蒸餾技術(shù)的優(yōu)點很多，例如，設(shè)備簡單，能耗低，清潔，操作容易，環(huán)保，膜的使用壽命長。

4、苦咸水脫鹽

為了解決我國淡水資源緊缺的問題，把苦咸水進行脫鹽淡化，是一個有效的途徑。目前，用于苦咸水脫鹽淡化的膜分離技術(shù)，主要包括電滲析技術(shù)、反滲透技術(shù)、納濾技術(shù)。由于電滲析技術(shù)對于水中的有機物和細菌，不能有效去除，而且能耗大，使它的應(yīng)用的范圍不廣泛。反滲透技術(shù)對苦咸水脫鹽淡化，處理后的水質(zhì)很好，高于飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。反滲透法操程簡單，凈化效果好，能耗低，清潔環(huán)保，過濾過程簡單，易于控制，而且成本低，是苦咸水脫鹽淡化的最經(jīng)濟的方法。

四、膜分離技術(shù)的未來應(yīng)用展望

膜分離技術(shù)在海水淡化領(lǐng)域中有了長足的發(fā)展，而且它技術(shù)裝置操縱簡單，處理花費小。因此，在淡水資源的開發(fā)利用上具備廣闊的市場應(yīng)用前景。

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，應(yīng)用膜分離技術(shù)對廢水進行回收和循環(huán)利用的前景非常廣闊。如在印鈔領(lǐng)域中，用超濾去處理凹印機擦板液，可使70%～90%的廢水循環(huán)回用，從而節(jié)約了用水，減少了排污，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。

利用膜分離技術(shù)處理石油、化工廢水已逐步被人們接受，并在工業(yè)中得到應(yīng)用發(fā)展，它可以有效地去除廢水中的各種雜質(zhì)。此外，膜分離技術(shù)在油田淡水供應(yīng)方面的作用也不容小覷。由于膜分離技術(shù)在這方面的應(yīng)用還比較原始，因此在該領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力。

雖然膜分離技術(shù)在我國很多領(lǐng)域都取得了廣泛應(yīng)用，但一些廢水處理設(shè)備的開發(fā)還沒有跟上，一些關(guān)鍵的組件和設(shè)備還依賴進口（例如荷電超濾膜），部分技術(shù)難關(guān)還有待攻克。這既對膜分離技術(shù)在當(dāng)前的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)，也為未來的發(fā)展埋下了機遇。

結(jié)束語

總之，膜分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域，得到了廣泛的應(yīng)用，我們要不斷改進和提高膜分離技術(shù)，不斷擴大膜分離技術(shù)的應(yīng)用范圍，使膜分離技術(shù)在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推進我國經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻

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[2]范胤禎.工業(yè)水處理中膜分離技術(shù)的應(yīng)用研究[J].化工管理,2014,12:84.