海水淡化调研研究报告.doc

海水淡化概念和意义
海水脱盐生产淡水。是指将水中多出盐分和矿物质去除得到淡水工序。是实现水资源利用开源增量技海水淡化即利用术，能够增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，能够保障沿海居民饮用水、农业用水和工业锅炉补水等稳定供水。有时食用盐也会作为副产品被生产出来。
地球表面即使 2/3被水覆盖，不过97％为无法饮用海水，只有不到3％是淡水，其中又有2％封存于极地冰川之中。在仅有1％淡水中，25％为工业用水，70％为农业用水，只有极少一部分可供饮用和其它生活用途。然而，在这么一个缺水世界里，水却被大量滥用、浪费和污染。加之，区域分布不均匀，致使世界上缺水现象十分普遍，全球淡水危机日趋严重。现在世界上100多个国家和地域缺水，其中28个国家被列为严重缺水国家和地域。估计再过20～30年，严重缺水国家和地域将达46～52 个，缺水人口将达 28～33亿人。中国广大北方和沿海地域水资源严重不足，据统计中国北方缺水区总面积达58万平方公里。全国500多座城市中，有300多座城市缺水，每十二个月缺水量达58亿立方米，这些缺水城市关键集中在华北、沿海和省会城市、工业型城市。
伴随地球上人口激增，生产快速发展，淡水已经变得比以往任何时候全部要珍贵。淡水资源担心是全世界面临严重问题之一，海水淡化是处理这一问题根本路径。

二、将海水进行淡化处理原理
海洋水占全球水总储量97 % ,而人类有近七成居住在距大海不到120公里地方,所以海水淡化成为新水源开发肯定趋势。海水淡化就是将海水脱除盐分变为淡水过程。
海水水质关键特点是:
(1) 含盐量高,通常在35g/ L左右
(2) 腐蚀性大
(3) 海水中动、植物多
(4) 海水中多种离子组成百分比比较稳定
(5) pH改变小,海水表层pH在811～813范围内,而在深层pH则为718左右。

图表 1海水中关键离子成份

海水淡化方法分类及其原理
依据分离过程,海水淡化关键包含蒸馏法、膜法、冷冻法和溶剂萃取法等。蒸馏法海水淡化是将海水加热蒸发,再使蒸气冷凝得到淡水过程,又可分为多级闪蒸、多效蒸发和压气蒸馏。膜法海水淡化是以外界能量或化学势差为推进力,利用天然或人工合成高分子薄膜将海水溶液中盐分和水分离方法,由推进力起源可分为电渗析法、反渗透法等。冷冻法海水淡化是将海水冷却结晶,再使不含盐碎冰晶体分离出并融化得到淡水过程。溶剂萃取法海水淡化是指利用一个只溶解水而不溶解盐溶剂从海水中把水溶解出来,然后把水和溶剂分开从而得到淡水过程。
海水淡化历史能够追溯到公元3世纪,当初水手用海绵吸收海水蒸发出水蒸气,然后将凝结淡水挤出以供旅途之需。海水淡化真正实现装机应用是在18世纪后期。最早海水淡化处理厂于1881年在地中海马耳她岛上建成,岛上饮用水大部分起源于海水淡化处理。现代海水淡化方法早期研究开发中,蒸馏法尤其是多级闪蒸法应用最为广泛。近二十年来反渗透技术发展速度很快,在海水淡化领域总容量已经靠近多级闪蒸容量份额。

第二节 海水淡化工艺分析
一、海水淡化方法
多级闪蒸(MSF)
多级闪蒸是多级闪急蒸馏法简称。其原理是将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室 ,因为闪蒸室中压强控制为低于热盐水温度所对应饱和蒸气压,所以热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分汽化,所产生蒸气在冷却水管外壁冷凝为所需淡水,同时热盐水本身温度降低。原料海水在进入加热器前作为冷却水冷凝闪蒸室中蒸气,换热后温度上升,能够节省大量能源。多级闪蒸整个设备由多个闪蒸室组成,每一级闪蒸室里面能够完成一个完整净化过程。热盐水依次流经若干个压强逐步降低闪蒸室逐层蒸发降温,浓度逐层增大,直到温度靠近(但高于)天然海水温度。
多级闪蒸技术利用热能和电能 ,适合于能够利用热源场所,通常和火力发电站联合建设和运行。因为其技术最为成熟,海水结垢倾向小、设备简单可靠、易于大型化、操作弹性大、运行安全性高和可利用低位热能和废热等优点 ,现在多级闪蒸总装机容量在海水淡化领域仍属第一。
图表 2 多级闪蒸原理示意图

反渗透( RO)
用膜将含盐浓度不一样2种水分开,在含盐一侧外加一个压力,使之大于膜两侧渗透压力差,迫使水从高浓度溶液中析出并透过膜进入低盐浓度溶液,这就是反渗透原理。反渗透海水淡化系统以下图所表示,由4个关键部分组成: (1)预处理; (2)高压泵; (3)膜组件; (4)后处理。其中,预处理是对进料海水进行处理,通常包含去除悬浮固体,调整pH,添加临界隐蔽剂以控制碳酸钙和硫酸钙结垢等 ,目标全部是为了保护膜。高压泵用于对进料海水加压,使之达成适合于所用膜和进料海水所需要压力。膜组件关键是半透膜,它截留溶解盐类,而许可几乎全部不含盐水经过。后处理关键是进行稳定处理,包含p H调整和脱气处理等。

图表 3 反渗透系统步骤图

作为膜组件关键,半透膜材料不停更新以愈加好地适应工业应用。最早使用膜材料是醋酸纤维素,以后逐步被其它醋酸纤维素、聚酰胺和其它聚合物等多种配料或衍生物替换。20世纪50年代末,劳伯和索里拉金开发了不对称醋酸纤维素膜,将膜材料发展引入了新阶段。不对称膜(也称作薄膜复合膜)有2 个连贯部分:第一部分是和盐水溶液接触表层(截留层) ,决定膜性能;另一部分是多孔支撑层,支撑上述表层,同时许可水经过。现在生产中使用膜绝大部分是不对称膜 ,它许可被复合材料含有最好表层截留特征,同时背称材料含有防压实特征。不对称膜可分为固态膜和动态膜2种,前者有4种基础构型:板框
式、管式、卷式和中空纤维式。
反渗透工艺中,经过改变膜组件数量和组合方法能够达成不一样效果。现在工艺关键有单级、并联、截留级和产品级。单级是最简单组合,只有一个合适容量膜组件;并联是指多个膜组件并联以提升产量,系统脱盐率和回收率不改变;截流级也称多级或串联,从1级截留浓缩盐水作为第2级进料水,能够提升系统回收率;产品级很适合海水脱盐,从第1级出来淡水作为第2级进料液,能够提升脱盐率,同时从第2级出来截留水还可和原料海水混合进行再处理,提升回收率。反渗透技术只利用电能,适合于有电源多种场所。因为含有没有相变、节省能源、适适用于海水和苦咸水淡化等特点,近二十年来反渗透
技术发展速度最快,淡化成本也降得最快,其在海水淡化领域总容量已经靠近多级闪蒸容量份额。
冷冻法
冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰同时盐被分离出去。冷冻法和 蒸馏法全部有难以克服弊端，其中蒸馏法会消耗大量能源并在仪器里产生大量锅垢，而 所得到淡水却并不多；而冷冻法一样要消耗很多能源，但得到淡水味道却不佳，难以使用。
太阳能法
人类早期利用太阳能进行海水淡化，关键是利用太阳能进行蒸馏，所以早期太阳能海 水淡化装置通常全部称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统例子就是盘式太阳能蒸馏器，大家对它应用有了近 150 年历史。因为它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采取。现在对盘式太阳能蒸馏器研究关键集中于材料选择、多种热性能改善和将它 和各类太阳能集热器配合使用上。和传统动力源和热源相比，太阳能含有安全、环境保护等优点， 将太阳能采集和脱盐工艺两个系统结合是一个可连续发展海水淡化技术。太阳能海水淡化
技术因为不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐步受到大家重视。
低温多效
多效蒸发是让加热后海水在多个串联蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来蒸汽 作为下一蒸发器热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能方法之一。 低温多效蒸馏技术因为节能原因，多年发展快速，装置规模日益扩大，成本日益降低， 关键发展趋势为提升装置单机造水能力，采取廉价材料降低工程造价，提升操作温度，提升传热效率等。
电渗析法
该法技术关键是新型离子交换膜研制。离子交换膜是0.5-1.0mm 厚度功效性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）和负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将 含有选择透过性阳膜和阴膜交替排列，组成多个相互独立隔室海水被淡化，而相邻隔室 海水浓缩，淡水和浓缩水得以分离。电渗析法不仅能够淡化海水，也能够作为水质处理手 段，为污水再利用作出贡献。另外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业浓缩、分离和提纯。
压汽蒸馏
压汽蒸馏海水淡化技术，是海水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生 二次蒸汽经压缩机压缩提升压力后引入到蒸发器加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能循环利用。
露点蒸发法
露点蒸发淡化技术是一个新苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿原理，同时回收冷凝去湿热量，传热效率受混合气侧传热控制。
水电联产
水电联产关键是指海水淡化水和电力联产联供。因为海水淡化成本在很大程度上取决于 消耗电力和蒸汽成本，水电联产能够利用电厂蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从 而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。国外大部分海水淡化厂全部是和发电厂建在一起，这是目前大型海水淡化工程关键建设模式。
蒸馏法
蒸馏法即使是一个古老方法，但因为技术不停地改善和发展，该法至今仍占统治地位。 蒸馏淡化过程实质就是水蒸气形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条 件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味。依据所用能源、设备、步骤不一样关键可分设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。

图表 4 海水淡化方法分类

图表 5 三种海水淡化工艺关键技术参数对比表

二、影响海水淡化工艺选择原因
海水淡化方法比较及其发展方向海水淡化方法有十余种。现在关键方法有多效蒸发（MED）、反渗透（RO）和多级闪蒸（MSF）等，而适适用于大型海水淡化方法只有MED、MSF和RO。MED方法中低温多效蒸馏（LT-MED）开发后在世界范围内快速得到了较广泛应用，和RO和MSF一起成为最具发展前景海水淡化技术。到底哪种方法最适合当地经济、社会发展不是绝正确。本文将世界关键三种淡化方法进行比较并结合实践对选择海水淡化方法依据进行探讨。
现在关键淡化方法技术原理及应用
多年来世界上海水淡化正向高效化、低能化和规模化目标发展， MSF、LT-MED、RO更成为适适用于大型化海水淡化技术主流。
MSF方法大规模商业化生产淡水已经有30多年，技术成熟，运行安全性高。
LT-MED其特征是将一系列水平管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组，用一定量蒸汽输入经过数次蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热蒸汽量蒸馏水。可作为锅炉补充用水、生产过程工艺用水或大规模市政饮用水供水。
RO 关键应用领域有海水和苦咸水淡化，纯水和超纯水制备，工业用水处理，饮用水净化，医药、化工和食品等工业料液处理和浓缩，和废水处理等。
关键淡化方法比较及发展方向
2.1 MSF
MSF含有工艺成熟，维护量较小，运行可靠，对原水预处理要求低和使用寿命长，出水品质好等优点。MSF存在最大问题就是性能比低，通常限制在11 左右，造成更大能量消耗，即耗电能较大，使得MSF比LT-MED成本高。
MSF海水淡化技术表现以下发展方向：
1）提升最高操作温度，寻求改善热量交换新方法。经过薄管壁材料选制，逐滴冷凝过程改善尽可能降低热交换面积，提升热交换量等。
2）成功实现大型MSF装置。依据Leon Awerbuch 报道，在阿布扎比 (Abu Dhabi)苏威哈特厂(Shuwaihat)，其单套装置设计规模为76000m3/d。
3）采取新材料和管路优化设计提升效率。WDI企业采取效率高达 95%蒸汽压缩设备、带沟槽薄钛管作为传热材料、特种混凝土作为蒸发器壳体，显著地降低造水成本。
2.2 LT-MED
LT-MED是 20世纪80 年代开发出来新技术。它特点是对原料海水预处理要求不高、过程循环动力消耗小、生产淡水水质高(盐度<5mg/L)。另外，该技术降低制水成本潜力很大，其造水比高，可超出15。
LT-MED海水淡化技术发展方向以下：
1）装置规模大型化和超大型化。美国南加州正在计划建设日产淡水28400m3LT-MED淡化工程，其淡化装置总效数为30，造水比 22，共有535个相同管束。
2）采取新工艺和新材料提升性能。对热过程改善(即新工艺)采取 NF技术。新材料包含光滑铝合金管或铝合金波纹管制成传热管材和特种混凝土等壳体材料。
3）和核能等新能源结合。LT-MED能够使用反应堆提供清洁低品位热能。
4）若能处理结垢问题，LT-MED可向高温多效蒸馏前进，以取得更高造水比，达30。
2.3 RO
含有投资低、能耗低、建设周期短等优点，适适用于建造多种规模海水淡化工程。其突出优点就是成本较低，大约在0.50～0.70美元/m3淡化之间，这还取决于能源成本。
RO膜轻易受到污染和结垢影响（CaCO3，CaSO4，BaSO4），易被氧化剂（Cl2，HClO）氧化而造成损害，所以对进入 RO 装置水质要求较高，预处理较为严格。
RO 海水淡化技术最新研究动态包含以下几方面：
1）功或压力交换器和段间能量回搜集成技术研究。PX或Aqualyng等新型高效能量回收器可使RO 淡化过程本体电耗大约在2.6kWh/m3淡水。
2）新型RO膜研究。方向分为低压RO膜和高压 RO 膜。因为能量回收器效率不停提升，高压膜在海水淡化过程中应用相对较多，而低压膜关键用于苦咸水淡化过程。
3）全膜法预处理工艺研究。全膜法预处理很好地结合了MF、UF 和NF预处理方法优点，有效降低化学品添加量和RO膜组件清洗次数，使操作过程愈加环境友好。
4）高回收率工艺研究。BCS(brine conversion system) 系统采取SWRO-级浓缩水作进(含盐质量分数5.8%～8.7%)，在8.0～10.0MPa操作压力下，回收率能够达成60%。
最好淡化方法选择
到底选择哪种淡化方法，还要依据当地环境特征和运行目标，因地制宜，评定这种淡化方法是否最适合当地经济发展。通常选择海水淡化方法依据关键包含以下要素：环境要素、经济要素、需求要素、技术要素等。
3.1 环境要素
环境要素关键包含海水原因、地理位置原因、能源贮备原因等。
3.1.1 海水原因
每种淡化方法对海水温度适应性不一样。如RO适宜温度为15～25℃；蒸馏法适宜温度为0～35℃。对于RO过程，膜透水量随水温升高而增高。低温海水粘度增大使膜孔收缩，产水量大幅度下降；而水温过高则加紧膜水解速度，使有机膜变软，易于压实。水温季节性节改变大海域(如渤海中部，冬、春季均温为5℃以下，夏季均温为25℃，显然不利于RO过程，而选择蒸馏法比较适合。因为冬季水温过低，将RO站建造在中国北方最好选择是用发电厂冷却海水作为其供水。
下图谱反应了进料海水盐浓度对RO \MSF影响。能够看出，和MSF相比，盐浓度RO影响较大，MSF几乎适适用于任何盐浓度进料海水。RO法适用最大盐浓度是多少这个问题极少人研究，据Karelin报道，最大盐浓度不应超出100g/L。
图表 6 反渗透操作压力、多极闪蒸气压和进料海水盐浓度关系

海水水质污染程度对蒸馏法不敏感；但对RO 而言，会使 RO压力和单位电耗率增大，所以大大增加了RO海水预处理难度和成本；对于较小规模通常也轻易处理，而对大型淡化厂则有可能影响到总体技术方案。中东地域海湾水有“四高”，即：高温 (夏天高达40℃)、高菌藻、高石油污染和高盐度 (总含盐量高达40000mg/L)，对 RO 是不利，所以中东地域海水淡化多以MSF为主。现在也建立了大型海水RO淡化厂，她们预处理经验是值得借鉴。
3.1.2 地理位置原因
在没有充足汽源火电厂海岛区，通常采取RO；如存在发电厂，则RO用发电厂冷却海水作为其供水。在汽源充足沿海火电厂，鉴于历史原因通常采取大型蒸馏淡化厂。
3.1.3 能源贮备原因
MSF或MED需要汽和电作为能源；RO只需要电作为能源。蒸馏淡化厂利用汽轮机低压抽汽作为热源，或和低温核能供热站直接连接。如有足够可利用电源，而无需本身发电，那么选择RO是含有吸引力，因为其初始成本低、轻易维护且运行方法简单。如有丰富天然资源(天然气、石油等)，能源费用很低，则使蒸馏法运行成本降低，含有出口电能优势。这也是中东地域对MSF尤其热衷原因之一。值得一提是，中东地域也是较早试用大型海水 RO 地域，但在以后相当长时期，仍会以MSF为主。除天然气、液体燃料和化石燃料外，海水淡化替换型能源关键包含核能、太阳能、风 能、地热能、海洋能和生物能等。其中核能淡化最有竞争力：中小型反应堆耦合大规模淡化装置。反应堆热量经多回路隔离，在MSF盐水加热器中加热盐水，或为 MED提供首效加热蒸汽，即可实现和 MSF或 ME 耦合；利用核能发电为RO提供电能，即可实现和RO成功耦合。
3.2 经济要素

影响海水淡化经济原因很多，其中能耗问题是论证经济可行性最关键指标之一。海 水淡化技术工艺不一样，需消耗不一样形式能量。下面以总体情况对关键海水淡化方法能耗
和投资进行比较，见下表。经过下表能够得到以下结论：
图表 7 关键海水淡化方法能耗和投资比较

1）MSF 和 MED 系统关键消耗热能，另外还需要少许电能，而 RO 系统只消耗电能。 因为热、电不等价性使常规性能评价指标之间缺乏可比性。为此建立了以电量为基准统
一性能评价指标体系，它将脱盐系统所消耗热能按实际技术水平折算等价电量 (当量
电耗量)，以单位淡水产量 (当量)电耗率指标进行性能评价，如表 1 所表示。由 (当量)电耗率
和总电耗率得出耗能大小

2）从主设备投资来看RO 最低。但 RO 膜产水率受海水温度影响，当水温较低时必 须设置海水加热装置或利用热量，这将大大增加其能量消耗。实际运行中，膜反清洗也
需消耗一定电量。所以，RO 装置实际运行能量消耗要大于表所表示数值。
3.3 需求要素

需求要素关键指生产规模，也就是所需水量。可谓是确定最好淡化方法关键原因之
一：制成饮用水量(这种饮用水是建成后工厂要生产水)。

蒸馏法海水淡化技术指标和其装置规模亲密相关，装置容量越大，其经济性就越强。
MSF 关键适合于大型和超大型淡化装置，现在 MSF 最大单机容量高达 50000m3/d。通常
日产几千 m3 海水淡化规模，对其所选甚少。LT-MED 规模较小，通常在日产 1 万 m3
以下，单机生产力在 3000m3/d 左右。RO 法不管大型、中型或小型全部适用。即使中国现在
淡化水接收程度，需求量和装置规模全部很小，但建设大型海水淡化装置和淡化厂势在必行。 所以在自然水资源极度短缺地域，不管建设海水淡化厂资金怎样，首先选择是超大规
模淡化工厂(鉴于历史原因大多数采取 MSF)起源源不停地制造淡水供大家生存、社会发展。

3.4 技术要素

RO 法为了连续可靠地进行水生产，需要为大量耗用具（膜）和化学品制订大额运
行预算。欧美日等国家和地域是膜和膜组件生产大国，如美国 DuPont、Filmtec、日本东
洋纺、东丽企业、日东电工等膜制造商，使膜分离海水淡化容量占有较高比重，处理能
力较大，所以这些国家和地域能够优先考虑 RO 法。

另外，海水淡化迫切需要采取新技术、新工艺来深入降低淡化成本、使能量和水符合
匹配要求。所以集成技术应运而生。能源装置、蒸馏装置和膜法 RO 装置相结合集成技术
在不停优化，淡化和发电、制盐、产水和提取海洋元素相结合过程，甚至核能淡化，全部已
得到高度重视。

低温多效蒸发器和反渗透装置综合技术经济比较

在汽源充足沿海火力发电厂，采取低温多效蒸发器和反渗透装置相比，其关键优点是：

）进料海水过滤加药预处理简单，从而可简化过滤和加药系统；

）出水水质比一级反渗透方法提升了30 倍，若作为电厂锅炉补给水可直接进入凝结
水精处理装置；

）因为低温减压蒸馏海水浓缩倍率为1.7 左右，仍不会发生硫酸钙结垢及海水先经过
离子陷井良好牺牲阳极保护作用，设备可 1.5～5 年清洗一次，检修周期长达 20 年；

）负荷从110%到 20%改变，可实现自动调整而无须操作人员介入，可靠性好；

）运行费用低，其制水成本比反渗透每吨水低1～1.5 元。

三、海水淡化预处理及后处理工艺

海水淡化预处理示范工程实际运行情况，在原有工艺基础上加以改善，采取“混凝+
澄清+砂滤 + 微滤”预处理工艺。来自自然沉降池海水经海水提升泵提升，和来自加药
系统经计量泵计量絮凝剂在射流器中混合后进入机械反应混合絮凝池，絮凝后海水靠液 位差自然流人斜板沉淀池，沉淀后上清液流人中间储水罐，中间储水罐海水经泵打人一体化
膜过滤装置，出水进产品水罐。该一体化膜过滤装置中砂滤出水经 1Ixm 平板膜过滤，再
0．21xm 中空纤维膜。

图表 8 渤海海水预处理工艺步骤

一个大型海水淡化项目往往是一个很复杂系统工程。就关键工艺过程来说，包含 海水预处理、淡化（脱盐）、淡化水后处理等。其中预处理是指在海水进入起淡化功效装 置之前对其所作必需处理，如杀除海生物，降低浊度、除掉悬浮物（对反渗透法），或脱 气（对蒸馏法），添加必需药剂等；脱盐则是经过上列某一个方法除掉海水中盐分， 是整个淡化系统关键部分，这一过程除要求高效脱盐外，往往需要处理设备防腐和防垢 问题，有些工艺中还要求有对应能量回收方法；后处理则是对不一样淡化方法产品水针 对不一样用户要求所进行水质调控和贮运等处理。海水淡化过程不管采取哪种淡化方法，
全部存在着能量优化利用和回收，设备防垢和防腐，和浓盐水正确排放等问题。

第三章 中国外海水淡化技术及进展情况分析

第一节 国际海水淡化技术概况

一、海水淡化技术关键进展

中国海水淡化技术是在政府支持和国家关键攻关项目驱动下发展起来，电渗析、反渗 透和蒸馏法（多级闪蒸、压气蒸馏和低温多效蒸馏）等海水淡化技术研究开发，全部取得相
当大进展。1958 年首先开展电渗析海水淡化研究，1967－1969 年国家科委和国家海洋
局共同组织了全国海水淡化会战，同时开展电渗析、反渗透、蒸馏法等多个海水淡化方法
研究，为海水淡化事业发展奠定了基础。

1965 年，山东海洋学院化学系在中国最优异行反渗透 CA 不对称膜研究；上世纪 70
年代进行了中空纤维和卷式 RO 膜及元件研究，并初步工业化。“七五”以来，反渗透海
水淡化技术开发研究一直列入国家关键攻关项目，“七五”期间完成了中、低盐度反渗透 膜和组件研制，建立了海岛苦咸水淡化示范工程；“八五”期间，在中盐度反渗透膜研 制方面取得了很大进展；“九五”攻关使新型聚酰胺复合膜中试放大成功，结合关键技术
和设备引进，现已生产聚酰胺复合膜产品。1997 年在浙江舟山市嵊山镇建造了 500 立方米/
日反渗透海水淡化示范工程，吨水耗电 5.5 度以下，技术经济指标含有相同容量世界优异
水平。现在中国已建和在建海水淡化装置 10 多个, 以反渗透法为主，已建成最大反渗透
海水淡化工程为 5000 m3/d 。另外，还开展了 NF-RO 集成海水淡化研究。浙江玉环电厂
30000吨/日双膜法海水淡化工程已完成招标协议，建成后将成为中国最大海水淡化同
类工程。

上世纪 60 年代原船舶工业部上海 704 研究所开发了 5 m3/d 级压汽蒸馏淡化装置和利
用柴油机缸套水余热闪蒸淡化装置装备舰船使用。 70 年代-80 年代初，天津市科委支持了
日产淡水百吨级多级闪蒸中试研究，取得一定设计参数和经验。80 年代以后，国家海
洋局天津海水淡化和综合利用研究所进行了 30 m3/d 规模压汽蒸馏装置开发工作，其研究
内容包含 30 m3/d竖管常压压汽蒸馏装置和 30m3/d 水平管负压压汽蒸馏装置（操作温度 72
℃）和 30m3/dOTE/VC 淡化装置。以上研究工作取得结果和过程中碰到问题为后期
研究积累了丰富经验，对于中国蒸馏法海水淡化技术发展起到了关键推进作用。
1987 年大港电厂从美国 ESCO 企业引进两套 3000 m3/dMSF 海水淡化装置，和离子交
换法结合，处理锅炉补给水供给，运转至今取得了显著经济和社会效益，自 1994 年开
始参考引进多级闪蒸海水淡化装置，开发生产出日产 1200 m3 淡水多级闪蒸系统原型中
间试验装置。1998 年完成安装，此设备出水电导率在 2.7～7μs/cm 之间,产水量最大约 45

m3/h，尚需深入进行改善工作。

国家海洋局天津海水淡化和综合利用研究所研制 60 m3/d 低温双效压汽蒸馏工业试
验装置于 年 3 月投入运行，并装瓶销售。此举不仅处理了海水淡化装置从单效变多效
效间接口问题，而且在工业规模上验证了蒸发 /冷凝传热系数和污垢系数[2， 3]，为工业
规模多效蒸馏装置设计和制造奠定了技术基础。

年 6 月由国家海洋局天津海水淡化和综合利用研究所设计 3000 m3/d 低温多
效蒸馏海水淡化工程在山东黄岛发电厂一次试车成功并经过 9 个多月运行考验。该装置系
中国第一台完全自主知识产权多效蒸馏海水淡化装置，装置国产化率达 99%。该装置
建设完成表明中国已初步掌握大型低温多效蒸馏海水淡化成套技术。另外， 10000 m3/d
多效蒸馏示范工程已完成设计，近期将开工建设。

除了自主设计建造蒸馏淡化工程外， 年河北黄骅发电厂签约从法国 Sidem 企业
引进 210000 m3/d 热压缩多效蒸馏海水淡化装置，将于 年下六个月投入运行。 年，
天津经济技术开发区签约从美国 WEIR 热能企业引进 10000 m3/d 低温多效装置，计划于
年底投入运行。

二、美国研制薄膜蒸馏法淡化海水技术

美国新泽西理工学院薄膜分离技术领域一位化学工程师兼杰出教授研发出一个突破
性海水淡化方法。这位化学工程师在薄膜分离领域已经拥有了 20 多项专利，她表示，
利用这种海水淡化新技术，能够将含盐浓度高海水进行淡化。这项研究是由美中国政部垦
务局提供资金支持。

研究人员表示，现在利用反渗透技术能够处理海水含盐浓度最高为 5.5%，这种淡化
海水新技术能出色地处理含盐浓度超出 5.5%海水，而且这种新方法只需廉价低等燃料
提供热能，而且效能极高。

这种淡化海水新技术利用是薄膜蒸馏法，处理过程也很简单，即利用廉价燃料对盐 水溶液加热，迫使水从盐溶液中蒸发，纯净水蒸气从薄膜上一个纳米级小孔中穿过，然 后在薄膜另一侧冷却中凝结。研究人员表示，薄膜分离技术基础原理已经是众所周知。 人和动物体内肠道就能够被视为半渗透薄膜，科学家对薄膜分离技术早期研究就是利
用动物这些组织来进行。

薄膜分离技术大多应用在生物医学、生物工艺学、化学、食品、石化、制药和水处理工 业领域，来进行分离、净化和浓缩液体溶液或是气体。现在薄膜分离技术关键依靠于对薄 膜和薄膜组件设计能力。其中薄膜上小孔尺寸是关键考虑原因，它将决定液体或气体 中哪种分子能够穿过薄膜，尤其是在分子从一个高浓度环境流向一个低浓度环境时。
薄膜两边压力和浓度不一样就会引发分离现象发生，而且当薄膜上小孔尺寸缩小时，薄
膜有效性和选择性全部会增加，如这种海水淡化技术中分离薄膜小孔尺寸还不足几纳米。

研究人员表示，这种淡化海水新技术在未来有宽广应用前景，如经过淡化海水来净
化出适合饮用水有广大用户，并刺激经济发展。

三、日本主动研发合成纤维膜海水淡化技术

日本《FujiSankeiBusinessi.》 年 5 月 23 日报道，化学纤维生产厂家致力于海外海
水淡化和排水处理等水处理业务。在经济连续增加新兴国家，很多因为水资源不足而苦恼， 加上生活水平提升和环境意识高涨，估计相关市场急剧扩大。日本厂家优势是以合成
纤维等开发培育“膜”技术应用。跳出“只有水”意识留传日本，在世界寻求业务机会。

在在地中海沿岸另一方内陆部几乎没有水资源阿尔及利亚，非洲最大海水淡水
化装置 1 月开始运转。制造能力高达天天 20 万立方米。在中东沙特阿拉伯， 15 万立方米
装置也将从明年开始运行。

两个装置订货了东丽从使用海水除去盐分和杂质“反渗透（ RO）膜”。该企业正集
中精力使“水处理事业销售额从 年度 420 亿日元，在 年度增加到 1000 亿日
元以上”。

在所谓“水比油贵”中东各国，迄今，是燃烧丰富石油使海水蒸发分离盐分“蒸
发法”为主流，不过，因为原油价格高涨等费用上升， RO 法在急剧扩大。在沙特阿拉伯，
年造水量中，已增加到占 15％。

RO 膜以将类似于尼龙合成物质能够伸展到微小到 0.2 微米薄度超微细孔除去离子
等分子级杂质。和涤纶非织造布等粘贴使用，以提升强度，是对将膜在内部卷成伞状管 子用高压通水，分离成超纯水和含杂质水结构。是比由将膜重合过滤器“过滤法”进展
最高度水处理技术。而且，设备费用是蒸发法大约二分之一，而淡水化率为4 倍，能源消费
量为五分之一。每单位淡水化费用廉价 2 成左右，因为原油贵，其差正在扩大。

日本厂家自豪在 RO 膜世界市场占约 7 成压倒份额。原来， RO 膜开发在 60 年代
美国作为国策先行，杜邦企业等一直在进行。受水资源恩惠日本即使开始晚了，但在 80
年代使用超纯水半导体制造用需求扩大，使生产正式化，积蓄了技术。

在海外，不仅是海水，处理生活排水确保饮用水动向活跃化。除去比海水盐分更大
病毒和杂菌“纳米过滤（NF）膜”和“限外过滤（UF）膜”等需求也正在扩大，日本
产品很受欢迎。
进而，在日本生产厂家之间，以合作相乘效果对技术精益求精，增强优势动向活跃
化。

可乐丽 2 月和亲手培育工业用超纯水设备野村 microscience 合作，开始组合可乐丽膜
技术和野村设备技术排水回收再生事业。可乐丽伊藤文大社长久待“预定 年销售
额从 150 亿日元提升到 200 亿日元，以最快增加实现”。

三菱人造丝和日东电工也在去年携手，以“膜”合作相互补充等寻求竞争力强化。 三菱将水处理事业置于和采取碳纤维汽车相关事业等并驾齐驱下一代关键事业，镰原正
直社长称，努力“推进合作，扩大向亚洲和欧洲等事业展开”。

支撑日本制造业生产厂家高技术能力伴随贡献消除水不足，正在席卷世界市场。

世界严重水不足正在进行， 年 12 月，亚洲太平洋地域约 40 个国家和地域代
表集中在日本大分县别府市，在首次召开“亚洲太平洋水首脑会议”上，提出了在该地域
得不到安全水人超出 7 亿以上严重问题。

进而，全世界人口 65 亿人中，以赤道为中心没有下排水等卫生设备人为 24 亿人，得
不到含生活用水在内饮料水人超出 11 亿人。据世界卫生组织（ WTO）等介绍，为了得
1天必需 20 升水，11 亿人要强行 30 分钟以上徒步跋涉。因为相关水疾病而死亡
人数每十二个月达 340 万人，其几乎全部是儿童。

其次，地球上水约 97％是海水，淡水只有 3％。而且其多数以冰河等形式存在，
人类能够使用淡水仅仅是 0.01％。海水淡水化是消除水不足王牌。

联合国提出了到 年将不能利用安全饮料水人百分比控制在半数方针。 28 日在
横滨市召开第 4 届非洲开发会议（TICADIV）上也估计，确保为提升贫困阶层生活水平
饮料水将成为关键议题，政府表明了技术合作援助方针。

所谓受水恩惠国家日本，但因为澳洲干旱陷入了饲料用谷物不足，世界乳制品 价格高涨。中国也产生了黄油缺乏等，世界水不足对于日本人生活来说也不是没相关系。
要求日本在技术和资金方面做出深入贡献。

四、德国海水淡化技术取得新成就

世界著名泵阀制造商德国 KSB 集团，最近推出了一个用于逆渗透海水淡化过程新
技术。这一被称为“ SalTec ”新技术处理方案，能够有效降低海水淡化过程中能源消耗。

在海水淡化工程方面，使用纯机械脱盐方法、无需依靠发电厂及其废热资源逆渗透加工厂，在全世界正变得越来越关键。 KSB 研制新技术，能够使浓缩盐水能量直接转移
到还未处理海水那里，而不需要再经过机械变换，由此避免了损耗，达成降低每立方米淡
化海水单位能源消耗目标。

德国 KSB 集团是全球三大泵阀制造企业之一，现在在中国上海和大连也建有生产基地 ,
已成为中国泵阀市场一个关键厂家。在海水淡化方面，它是世界上第一家为逆渗透海水淡
化处理提供这种全套处理方案厂商，并已在埃及和马耳她等国安装使用，有着极佳表现。

第二节 反渗透膜法海水淡化技术

一、相关渗透、反渗透相关概念

、渗透(osmosis)

是指水分子和溶剂经过半透性膜扩散。水扩散一样是从自由能高地方向自由能 低地方移动，假如考虑到溶质话，水是从溶质浓度低地方向溶质浓度高地方流动。
更正确一点说，是从蒸汽压高地方扩散到蒸汽压低地方。

被半透膜所隔开 2 种液体,当处于相同压强时纯溶剂经过半透膜而进入溶液现象，
称参透。参透作用不仅发生于纯溶剂和溶液之间，而且还能够在同种不一样浓度溶液之间发生， 低浓度溶液经过半透膜进入高浓度溶液中。砂糖，食盐等结晶体之水溶液，易经过半透
膜，而糊状，胶状等非结晶体则不能经过。

、反渗透

当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只许可水经过而阻止盐经过，此时膜纯水 侧水会自发地经过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜盐水侧施加压力， 那么水自发流动将受到抑制而减慢，当施加压力达成某一数值时，水经过膜净流量等 于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧压力大于渗透压力时，水流向就会逆
转，此时，盐