海水淡化技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,海水淡化技术,性质：,专业拓展,课程,，专业选修课,内容：,海水淡化概述、海水利用概述、,中国以及世界海水淡化产业分析、,中国主要地区海水淡化,进展状况,、,海水淡化的主流技术及特点。,1,考查 日常(笔记为准)30%+期末70%,方法,：,课前预习 认真听课,归纳概括 读书笔记,考核,：,2,第一章 海水淡化概述,第一节 海水淡化的概念及意义,第二节 海水淡化工艺分析,3,第一节 海水淡化的概念及意义,一、海水淡化的定义,海水淡化,：,即利用海水脱盐生产淡水,。,它,是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。,二、海水淡化处理的原因,为保证我国经济的可持续发展，淡水资源问题的解决已经迫在眉睫，这也是进行海水淡化处理的原因。,4,三、海水淡化,的,意义,大力发展海水淡化技术产业，对缓解当代水资源短缺、供需矛盾日趋突出和环境污染日益严重等一系列重大问题具有深远的战略意义。,第一节 海水淡化的概念及意义,5,第二节 海水淡化工艺分析,一、海水淡化的方法,1.,蒸馏法,：,蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，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，而雨是不带咸味的。,根据所用能源设备、流程不同主要分为：设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。,2.,冷冻法,：,即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。,弊端,：,冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而得到的淡水却并不多；冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。两种方法均不理想,。,6,3.,反渗透法,又叫超过滤法,一种,膜分离淡化法,原理,：,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。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渐升高,直至,一定高度才停止,这个过程为,渗透,.,此时,海水一侧高出的水柱静压,即,渗透压,.,如果对海水一侧施加一个大,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,。,优点,：,节能。,技术发展趋势,：降低反渗透膜的操作压力,提高反渗透系统回收率,廉价高效预处理技术，增强系统,的,抗污染能力等。,7,4.,太阳能法,早期,是,利用太阳能进行蒸馏，,即,太阳能蒸馏器。盘式太阳能蒸馏器，150年的,应用,历史。结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。,目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用等方面。,采集太阳能,和太阳能,脱盐工艺两个系统,的,结合是可持续发展的海水淡化技术。不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点,，,逐渐受到人们重视。,第二节 海水淡化工艺分析,海水淡化的方法,8,7.,电渗析法,技术关键,：,研制新型离子交换膜。,离子交换膜,：,0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，具有选择透过性，根据透过的离子，分为正离子交换膜（阳膜）和负离子交换膜（阴膜）。,电渗析法的内容：将具有选择透过性的阳膜和阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，在其中一些隔室里，海水被淡化，而相邻的隔室里，海水被浓缩，导致淡水与浓缩水得以分离。,应用范围:,淡化海水,水质处理,治,污,浓缩,分离与提纯。,第二节 海水淡化工艺分析,海水淡化的方法,11,8.,压汽蒸馏,内容海水预热后,进入蒸发器,并在蒸发器中部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩增大压力后，引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，并实现了热能的循环和利用。,9.,水电联产,水电联产,:,是指海水淡化水和电力联产联供。,海水淡化成,本,电力和蒸汽成本，水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，实现能源高效利用,，,降低海水淡化成本。国外大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的，这是当前大型海水淡化工程的主要建设模式。,第二节 海水淡化工艺分析,海水淡化的方法,12,二、影响海水淡化工艺选择的因素,选择海水淡化预处理工艺流程，主要考虑待处理的海水水质，同时考虑使用地点、方式、管理水平以及海水淡化膜的性能等因素，做到既降低成本、简化操作，又能满足进水的水质要求。,第二节 海水淡化工艺分析,13,三、海水淡化的预处理工艺,1、反渗透膜淡化海水，原水预处理工艺流程,原水预处理的目的,：,预防微生物污染和结垢,。,预处理,主要方法,：,加氯杀菌、凝聚沉淀、多介质过滤、加酸调P,H,值、加阻垢剂、加还原剂、保安过滤等（保安过滤指的是水从微滤滤芯（精度一般小于 5m)的外侧进入滤芯内部，微量悬浮物或细小杂质颗粒物被截留在滤芯外部的过程），它要求进水浊度低于1mg/L，污染指数为2-3（污染指数：是综合表示进料中悬浮物和胶体物质的浓度和过滤特性，表征进料对微孔滤膜堵塞程度的一个指标,).,第二节 海水淡化工艺分析,14,反渗透膜淡化海水，原水预处理工艺流程,预处理工艺流程有以下几种方案：,(1)海水（加杀菌剂、FeCl3、聚电解质）絮凝槽重力过滤器（加杀菌剂、还原剂）活性炭过滤器（加硫酸、阻垢剂）0.5MF筒式过滤器反渗透膜组件；,(,2,),海水9.5mm隔栅 双介质过滤器（加硫酸）保安过滤器软化器（加还原剂）反渗透膜组件；,(,3,),海水（加杀菌剂）多介质过滤器（加FeCl3、还原剂）多介质过滤器（加还原剂）活性炭过滤器（加硫酸阻垢剂）保安过滤器反渗透膜组件；,(,4,),海水（加杀菌剂、FeCl3）多介质过滤器 自动冲洗过滤器 超（微）滤装置 保安过滤器（加硫酸、阻垢剂）反渗透膜组件。,上述流程可以根据水质情况合理优化。,15,污染指数SDI值,:,表征水质好坏，要求反渗透设备给水的SDI值小于5（一般为3-5）,。,絮凝剂,（,三氯化铁,）：,通过混凝除去海水中的胶体、悬浮杂质、降低浊度,。,选用,三氯化铁作絮凝剂,，具有温度影响小、矾花大而结实、沉降速度快等优点。,过滤,：,海水经管网中投加1.8mg/L的三氯化铁，混凝后采用双层滤料过滤和活性炭过滤，过滤出水的SDI值控制在3-5之间；滤器采用钢衬板，外涂船用漆，过滤器直径2m，内设ABS水帽布水和不锈钢管排布气，滤速在7-8m/h；利用反渗透排放的浓缩海水作为过滤器反冲洗水。,反渗透膜淡化海水，原水预处理工艺流程,16,除去难溶无机盐：,因海水浓缩会产生难溶无机盐，如碳酸钙、硫酸钙，在反渗透膜表面和系统管道件上结垢沉淀，,若,加,入,六偏磷酸钠可以有效防止钙、镁沉淀，但磷酸盐是细菌、微生物和藻类生长的营养剂，会加快这些生物的繁殖,。,经济的方法是,加硫酸,，调节反渗透系统给水pH值在6.8-8.0之间，加,入,量约1.2mg/L，分解海水中的重碳酸盐，防止碳酸钙沉淀，同时控制海水淡化系统水回收率，防止硫酸根过量产生硫酸钙,.,保安过滤器,：,保安过滤器采用滤孔为5,um,过滤进,入,高压泵前的海水,阻挡直径,5,um,的颗粒杂质,确保高压泵、能量回收装置和反渗透膜组件的安全、长期运行,。,反渗透淡化系统发展趋势,:,采用集成膜技术,，将微滤、超滤、纳滤和反渗透组合起来。,集成膜技术系统,优点,：,可靠性高、对原水的水质变化不敏感、操作费用低。,反渗透膜淡化海水，原水预处理工艺流程,17,2.蒸馏法淡化海水，原水预处理工艺流程,优点,：,不受原水浓度限制，产淡水,的,纯度高，可充分利用廉价热源,，,应用广泛，占70%以上的比例。,原水预处理的目的,：防止设备腐蚀与结垢。将海水浓缩倍数控制在1.5-2.0条件下，加缓蚀剂、阻垢剂和杀生剂，可极大减缓设备腐蚀、结垢和微生物附着。,阻垢剂,:,马来酸酐,和,聚羧酸酯,。,聚羧酸酯不仅抑制结垢,还,能,分散悬浮物,使多级闪蒸浓水温度范围达到95,-,110,.,预处理可采用如下流程：,(1)海水(加杀菌剂)沉沙池(加硫酸)填料塔脱气(加聚羧酸酯)多级闪蒸淡化装置；,(2)海水(加杀菌剂)沉沙池(加杀菌剂、FeCl,3,、聚电解质)混凝沉淀设备(加阻垢剂)多效蒸发装置。,海水淡化的预处理工艺,18,多级闪蒸与低温多效海水淡化装置的区别,：,多级闪蒸,装置对于浓缩海水最高操作温度在110左右,因此必须采用,价格昂贵的,铜镍合金特种不锈钢及钛合金材料制作设备。为减轻传热管结垢及腐蚀,对进入淡化装置的海水不仅需加酸软化,脱除二氧化碳,还,需脱除氧气,.,低温多效,蒸发淡化装置,对于,浓缩海水的最高操作温度在20左右，结垢可能性极小，当海水浓缩倍数为1.8-2.0时，硫酸钙和碳酸钙也不会结晶析出，进入的海水只需加微量阻垢剂，不需加酸进行脱除二氧化碳和氧气的处理。,蒸馏法淡化海水，原水预处理工艺流程,19,第一节 海水利用的范围,一、开发海底淡水资源,科学家在海底发现了淡水,而且数量惊人。为了考察原因,各国科学家经过艰辛探索,提出了不少理论,主要有渗透理论、凝聚理论、岩浆理论、沉降理论等。,二、海水直接作为工业用水,1.作为工业冷却水,工业冷却水占工业用水量的80左右,可利用海水代替淡水作为工业冷却水。,利用海水的,优越性,：,(1)水源稳定;(2)水温适宜;(3)动力消耗低;(4)设备投资少,占地面积小.,海水作工业冷却水主要用于火力发电厂及核电厂，其次是石油化工企业和钢铁企业。,第二章 海水利用概述,20,2.用海水做树脂,的,再生还原剂和溶剂,锅炉水的软化处理,，传统的方法是采用自来水配制58浓度的食盐水溶液，对树脂浸泡，进行再生还原。为了节水，沿海城市采用海水代替食盐水，并已取得了成熟的经验。,3.,海水化盐,制碱工业的主要原料是原盐氯化钠。每生产一吨纯碱可利用海水中的氯化钠120一150kg,。,4.,海水洗涤,沿海城市水产养殖场、水产加工厂、冷藏厂等大量使用海水代替淡水初洗鱼、虾，在海带加工中，大量使用海水,。,5.海水用于印染,6.卫生及消防用海水,三、海水淡化利用,饮用水；农业用水.,海水利用的范围,21,一、中国海水综合利用的状况,海水淡化,逐步在沿海地区实现,；除了直接利用海水、海水淡化之外，还涉及到海水化学资源的综合利用，即从海水里提取化学元素、化学品并进行深加工。,二、中国海水利用产业发展迅速,三、中国海水利用面临的局势,1.淡水资源短缺的形势要求加快利用海水资源,2.优化沿海城市水资源结构迫切要求加大海水利用力度,3.我国海水利用面临重要的发展机遇,四、中国海水利用技术发展综述,第二节 中国海水利用行业的发展分析,22,五、中国海水,淡化,发展空间,巨,大,1.,工艺用水以及电力、冶金等行业的锅炉用水，石化、制药、造酒、电子等许多任务业的工艺用水以及电力、冶金等行业的锅炉用水,。（,苦咸水,：碱度大于硬度的水，并含有大量中性盐，ph值大于7，我国苦咸水主要分布在北方和东部沿海地区，农村饮用苦咸水的人口有3800多万人，苦咸水主要是口感苦涩，很难直接饮用，长期饮用会导致胃肠功能紊乱，免疫力低下。）,2.,沿海地区及岛屿用水,3.,纯净水市场,4.,内陆苦咸水地区,5.,市政用水,第二节 中国海水利用行业的发展分析,23,一、中国海水利用存在的问题及原因,1.存在的问题,；2.主要原因,二、解除制度和技术障碍促进海水利用,目前中国海水淡化产业应从三个方面下功夫：,1.膜技术是未来海水淡化发展的趋势,2.做大本土海水淡化设备制造业,3.降低能耗,三、海水淡化应关注环境影响,1.取水的影响,2.浓水排放的影响,3.工程建设和运行的影响,第三节 海水利用中的问题及对策,24,四、加快中国海水利用产业化的策略,1.加大结构调整力度,2.加快推进技术进步,3.完善海水利用政策保障机制,第三节 海水利用中的问题及对策,25,第一节 世界海水淡化产业概况,一、世界海水淡化发展回顾,二、,国外海水淡化产业发展状况,1.海水淡化已成为解决全球水资源短缺的重要途径,2.淡化技术日趋成熟，淡化规模不断扩大，成本不断降低,三、国外海水淡化产业主要发展措施,1.政府引导与市场化运作相结合,政府引导与市场化运作相结合的模式，在保证政府对淡化水具有控制权的前提下，引入竞争机制，允许私营经济和国外企业介入，进一步降低了海水淡化工程的建设投资和运行成本。BOOT（建设-经营-转移）和 BOO（建设-拥有-经营）是主要的融资模式。,2.制定政策，鼓励发展,3.统筹协调，监督管理,4.典型示范，积极推广,第三章 世界海水淡化产业分析,26,沙特,、,以色列,、,新加坡,、,西班牙,第六节 其他国家及地区,一、海合会国家斥巨资淡化海水解决缺水问题,二、日本海水淡化简况,三、澳大利亚建海水淡化厂缓解干旱,视频“1以色列；2墨西哥;3国内装置-船上海水淡化装置;4国内企业介绍-河北国华沧电”,27,第一节 中国海水淡化产业概况,一、中国发展海水淡化的好处,开辟新的淡水资源，有效缓解京津唐地区以及沿海城市严重缺水问题；,避免过量开采地下水，是遏止地下水下降、地面沉降陷裂的发展趋势；,充分利用风力、水电、核电能源,提高能源利用,效,益,;,海水淡化涉及多项行业,可以有效拉动内需,带动相关行业发展；,膜法海水淡化产生的浓缩水含盐量很高,可以综合利用,.,二、中国投巨资淡化海水解决水危机,第,四,章,中国,海水淡化产业分析,28,三、中国海水淡化产业发展状况,1.,国内海水淡化的吨水生产成本,2.,中国海水淡化技术研究存在的不足,四、中国海水淡化技术攻关提速,1.,重点攻关,：预期在膜应用工程技术、关键设备国产化、装置种类多样化方面进行攻关，在高性能膜材料与膜组器制备、能量回收装置、高速离心高压泵制备、微污染水处理、废水处理以及资源化技术开发、移动式应急海水淡化装置这六大关键技术中获得突破，从根本上解决制约海水淡化产业发展的技术瓶颈。,2.,国产化突破：开发规模化应用的海水淡化热能设备、海水淡化装备和多联体耦合关键设备，成为未来海水淡化产业在设备方面亟待解决的问题,五、国家将减免税收支持海水淡化工业,第一节 中国海水淡化产业概况,29,一、淡水成本比较,第二节 海水淡化成本分析,30,二、影响海水淡化成本的主要因素,淡化处理最重要的成本因素是,能量,。目前最先进的技术所需能量也要占总成本的百分之三十至四十，也就是说，海水淡化的成本大部份花费在,电力,。,三、经济体制对中国海水淡化成本的影响,因为我国对城市供水长期实行,国家补助,，现有的自来水价格是在计划经济体制下形成的，而我国海水淡化产业起步就在走市场化发展道路。由于实行,水价双轨制,，淡化海水的成本尽管已经下降很多，还是比自来水水价格高得多。对于那些用惯了“福利水”的居民来说，比较难以接受这种“商业化”用水。,第二节 海水淡化成本分析,31,一、国内海水淡化市场进步缓慢的原因,主要原因是：,第一,、低价水费。,第二，由于节水产业投资风险小，经济效益大，再加上政府的倡导和支持，因而具有很强的吸引力，致使许多企业热衷于对节水产业投资，而不愿意冒“海水淡化”产业的投资风险。,第三，对“南水北调”工程寄予厚望。,二、海水淡化产业亟待国家扶持,三、海水淡化对环境的污染问题,1.固废物排放问题；2.海水淡化后浓盐水排放问题；3.排放废水的温度问题赤潮。,第三节 海水淡化问题分析,32,一、推进海水淡化产业的措施,二、国外海水淡化经验给中国的启示,1.政府引导是发展海水淡化产业的关键,2.技术创新是海水淡化产业化发展的源动力,3.投资融资机制创新是促进发展的重要保障,三、防止海水淡化对环境污染的策略,1.设立专项资金，进一步加强对“消减海水淡化对环境影响技术”的科研支持力度,2.尽快制定统一标准，使海水淡化产业发展有法可依,3.从整个海域角度对海水淡化工程进行合理规划与布局,第四节 海水淡化发展策略,33,第一节 浙江,一、浙江海水淡化产业发展状况,浙,江在国内最早开展反渗透海水淡化研究和应用,；嵊泗县嵊山岛的反渗透海水淡化示范工程，是中国首座民用海水淡化工程；华能玉环电厂是全国最大的海水淡化工程；杭州水处理技术开发中心是从事海水淡化及膜法水处理技术研究和产业化的专门机构，承担了国家千吨级到万吨级的全部反渗透海水淡化示范工程。,二、浙江岱山海水淡化工程缓解用水紧张状况,视频“5新闻-浙江舟山六横海水淡化工程;14新闻-浙江舟山海水淡化解旱情;15新闻-浙江玉环华能电厂紧急启动海水淡化工程”.,第五章 中国主要地区海水淡化状况,34,一、山东海水利用状况,山东省是全国海水淡化应用最广泛的省份二、山东海水淡化产业领先全国,目前，山东省利用先进的海水淡化技术解决沿海水资源短缺问题已经走在了全国前列。海水淡化产业经历了初期的飞速发展和产业扩张，却遭遇了“成本瓶颈”。海水淡化亟需具体的扶持政策，资金投入也需转向产业领域。,威海荣成石岛万吨级海水淡化项目：反渗透海水淡化技术,黄岛发电厂近年与天津海水淡化与综合利用研究所合作，启动低温多效海水淡化工程，生产出高标准的锅炉用水和优质纯净饮用水，是我国首项低温多效海水淡化工程。,三、青岛市水资源及海水利用、海水淡化的基本状况,1.目前已经开展的工作,(1)制订并实施了青岛市海水淡化产业发展规划,(2)培育形成了较强的海洋科研基础,(3)实施了多项全国示范工程,：,全国第一家海水厂,。,华欧海水淡化,有限,公司,:与天津海水淡化综合利用研究所合作，使用黄岛电厂的热力资源，采用低温多效法的海水淡化项目，黄岛电厂也是我国第一家完全使用海水淡化水解决电厂用水的发电企业。,第二节 山东,35,大生活用海水示范工程,：主要是海水冲厕和海水泳池。,海水冲厕,:大生活用海水冲厕工程在小区内设置贮水池,海水送水泵站通过输送管道直接向贮水池供水,由小区内的二级泵站为居民送水。,海水泳池,:小区居民家中设立海水和自来水双管道，居民不用出家门，就可以在家里冲泡海水浴。,大生活用海水工程能够有效缓解城市供水紧张，是沿海城市推广有效利用海水、节约淡水所作的有益尝试，也是将蓝色经济引入百姓生活、使百姓直接受惠的有益尝试。,第一家进入市政管网的海水淡化厂青岛百发海水淡化,厂(反渗透法),青岛碱业海水淡化项目:青岛碱业集团持有青岛百发海水淡化厂,股份,.,特点,:将海水淡化与海洋化工相结合，按照“纯碱生产海水淡化浓海水化盐制碱热电联产一体化”的发展模式，将制碱和海水淡化产业综合利用，探索资源利用最大化。,华电青岛发电有限公司海水淡化项目：该公司利用沿海优势，通过海水综合利用推进节能减排，基本实现海水“一水五用”，海水替代淡水冷却设备、洗涤二氧化硫、供热制冷、海水淡化、消化白泥。海水淡化水主要用于锅炉补给水，还可以节约用于“水除盐处理”的药品。,36,2.,青岛市水资源及海水利用的下一步工作打算,1,)海水直接利用,:,工业用海水大生活用海水,继续推广.,海水脱硫,:定义、过程、适用条件,2,)海水淡化工程,将黄岛区建成青岛海水淡化产业重点发展区域,市内建成海水淡化应用及综合服务区,建设海水淡化与盐化工结合的试点区,胶南市及灵山岛区域建设海水淡化应用和产业配套区,3,)海水化学资源综合利用,4,)海水利用关键装备制造基地,海水预处理装备;,海水淡化装备制造基地：实现低温多效海水淡化装置系列化、反渗透装置本地化，建设我国北方海水淡化设备生产基地。目标。,第二节 山东,37,四、青岛淡化海水并入城市供水管网的探讨,1.,用水安全,和,产水成本,是管网衔接的两个主要问题。,建议：安全方面；产水成本方面。,2,.海水淡化水进入城市供水管网的可行性,3.海水淡化水进入城市供水管网存在的问题,(,1,),厂址规划,(2),用水安全,（3）淡化成本,第二节 山东,38,一、天津海水淡化产业成绩显著,反渗透,海水淡化关键设备和处理技术居全国领先地位，已具备自主设计、制造反渗透淡化装置的能力。,视频“国内天津海水淡化研究所”,二、天津海水淡化产业集群逐渐形成,天津海水淡化产业集群正在形成，一方面表现为是众多企业空间上的聚集，另一方面内部产业链体系正不断完善,。,三、天津海水淡化产业链不断完善,研发对整个产业发展起至关重要的作用,；,技术引进、技术服务发挥了非常重要的作用；,相应配套装备加工能力不断提高：膜天膜公司、天津宝成集团。,四、天津海水淡化应尽快完成产业升级,从技术层面看，必须结合自身的特点选择合适的技术；,从外部环境看，海水淡化发展的政策有待完善，政府应加强对行业发展的引导。,视频“6新闻-天津北疆电厂”,第三节 天津,39,一、深圳面临缺水危机,1.水资源短缺,2.,水环境恶化,3.,水安全隐患,二、深圳海水利用规划,2020年规划海水淡化水能力达到每日3-5万立方米；海水直接利用每年140亿立方米,。,三、深圳建设海水淡化厂的选址及项目可行性分析,东部缺水，深圳能源集团海水淡化项目选址在深圳东部大鹏半岛，海水淡化产生的浓盐水排入电厂循环用水系统，然后回归大海，不会对海域造成污染。,四、深圳海水淡化产业发展计划,深圳将传统水资源开发利用与“非传统水资源”开发利用并重，开辟城市“第二水源”。,主要思路,是,以建立海水淡化示范工程为主，海水冲厕、海水工业冷却为辅。,第四节 深圳,40,河北实施的海水淡化“328”工程，总投资达31亿元，抓好沧州、唐山、秦皇岛三个城市做试点，推动海水淡化在电力、化工两个行业的应用。,视频“,4国内企业介绍-河北神华国华,”,河北将完善激励政策，加大对海水淡化的扶持力度。,视频“7新闻-北京曹妃甸项目；8新闻-海南三沙永兴岛；9新闻-海南三沙鸭公岛”,第五节 其他地区,41,第一节 反渗透膜法海水淡化技术,一、渗透、反渗透的概念,视频“10反渗透海水淡化”,渗透,:,是指一种溶剂（即水）通过半透膜进入一种溶液或是水从一种稀溶液进入一种浓溶液。渗透是在所有活细胞中存在的一种自然过程，水可以通过半透膜，而悬浮的固体、盐类、大分子物质被截留，这些半透膜的孔径大概在0.0005微米左右。,渗透过程发生在稀溶液和浓溶液两种环境之间，水分子会自然地从稀溶液向浓溶液渗透。,渗透,过程的,作用力,是两种溶液的浓度差。,第六章 海水淡化技术,42,渗透压,：,如果在浓溶液这一边加上适当的压力，可以使渗透停止，此时的压力称为该溶液的渗透压。,反渗透,：,若在浓溶液这一边加上比渗透压更高的压力，将会扭转渗透方向，把浓溶液中的溶剂（水）压到半透膜另一边的稀溶液中，这是和自然界的正常渗透过程相反的，所以称为反渗透过程。,43,实际应用中，随着纯水从盐溶液中不断被压出，盐溶液被浓缩，浓度会不断升高，继续压出纯水所需要的反渗透压力会不断增大，当反渗透压力明显上升时，需更换盐溶液。,因此，商业膜组件设计有一个进水口和两个出水口，进水口作为给水入口，出水口分别作为处理后的纯水出口和浓缩液的排出口。,44,二、反渗透膜法海水淡化技术发展历程,1.膜的,发展,历程,二醋酸纤维素制成的膜,聚芳香酰胺中空细纤维膜组件三醋酸纤维素中空纤维膜组件反渗透复合膜,2.回收能量,涡轮透平式能量回收装置，利用压力较高的浓盐水转动涡轮，通过轴或其他传动装置能量输送给进料海水，降低了反渗透海水淡化装置的本体能耗，实现能量循环利用。,第一节 反渗透膜法海水淡化技术,45,三、反渗透膜法海水淡化技术的主要创新进展,1.反渗透膜的进步,（1）不对称膜,以往的膜都是均相致密膜，传质速度极底，无实用价值，而不对称膜仅仅在表皮层是致密的，结果是不对称膜比对称膜的传质速度提高了3个数量级。,（2）复合膜,不对称膜在高压下中间过渡层有压密现象，导致水通量下降，复合膜,，能够减轻高压下过渡层被压密的现象，使膜的性能进一步提高。,2.膜组器技术不断发展,中空纤维反渗透器,第一节 反渗透膜法海水淡化技术,46,3.关键设备不断改进1）高压泵：泵的品种和型号不断增多，容量不断增大，效率不断提高。,（2）能量回收装置,第一代能量回收装置,：涡轮机；,第二代产品：水力涡轮增压器，优点不必与高压泵电机的主轴相连；,第三代产品：压力交换器，特点是将高压由浓海水传递给新进入的海水。,47,四、反渗透膜法海水淡化技术的进一步发展,1.膜与膜组件的性能提高,目标,：,开发抗氧化、耐细菌侵蚀的新膜并提高膜与组件的产水量、脱盐率,。,2.工程投资低,3.能耗降低,使用功交换器，将反渗透组件排出的高压浓海水压力回收并传递给进入装置的海水,转换效率达8996,能耗低。,预处理采用纳滤技术，可脱除部分硬度和溶解性固体，从而使反渗透的操作压力降低，提高水回收率，进一步降低能耗。,48,一、海水淡化零排放技术介绍,这项技术称为“高效益零排放海水淡化综合利用的组合生产工艺”，已申报国家专利，并进入了产业化发展阶段,.,二、海水淡化零排放技术的优势,目前世界上存在两个难以解决的问题,:,一是海水淡化生产成本偏高，平均每获取1吨淡化洁净水需要人民币6至10元；二是淡化后产生的大量浓盐水又重新被排放进入海里，造成局部海域海水含盐量增高，破坏了海域生态平衡。,这项发明设计思维是：整合和运用多专业已有的成熟技术，在提取加工多元素海洋产品的前提下，兼得淡水。,第二节 中国海水淡化零排放技术,49,海水淡化零排放技术的优势：,1.海水淡化零排放技术把海水淡化过程中得到的盐类物质变成有价值的产品、热销产品。这项技术可以将饱和盐水加工成各种盐化工产品，如氯化钾、氯化镁、硫酸镁、硫酸钠、碳酸钠。而且，该技术能做到全方位能源、热量的循环回收，能够最大限度地降低成本。,2.采用零排放海水淡化综合利用技术生产的淡水，先后经过沉淀除浊、杀菌除藻、消除胶体、溶解气体、软化水质，并经过微滤、超滤、纳滤和反渗透膜等严格的生产工艺过程，使各种细菌、杂质均被处理的干干净净，不论是浊度、色度、大肠菌群、氯化物、氰化物、砷、汞、铅等有害物质均达到国家生活饮用水一级标准。,50,视频“11国内企业-河北神华国华-低温多效；12讲座海水淡化及水电联产”,一、核能海水淡化技术,该技术,解决了造水比和电力消耗这两个影响造水成本的关键因素，比现有的其他海水淡化技术成本都要低,。,利用核能作为热源对海水进行淡化，是以反应堆提供的能源对海水进行蒸馏。,核能是一种安全、可靠、清洁的能源，利用低温供热用核反应堆作为热源，技术难度比核电站的技术难度低，安全性有保障。,第三节 其他海水淡化技术,51,二、水电联产海水淡化处理技术,水电联产海水淡化技术最重要的意义是实现了热能的充分利用，蒸馏法海水淡化项目通常与火力发电站联合建设运行，采用汽轮机低压抽汽作为热源，用来淡化海水，使发电的余热得到充分利用。通过水电联产的建设模式，可以有效降低水和电的生产成本。,采用水电联产海水淡化项目，在沿海修建电厂不再受陆地淡水资源限制，为沿海地区修建燃煤电厂和核电站开辟了广阔的道路。采用海水淡化技术可以制得高品质淡水，还可简化电厂化学制水系统，降低设备投资以及运行成本,。,第三节 其他海水淡化技术,52,三、CDI 海水淡化技术简析,CDI(又叫做电容去离子技术)，是利用一种流过式电容器(FTC)及电容充放电原理,开发的海水淡化技术。,53,用低电压直流电对电容器（FTC）充电,海水流过电极表面，盐分即以正负离子被吸附于负正电极上，海水变成淡水。当饱和的电容器放电时,电极上储存的电能可以回收，大大降低装置能耗，吸附的离子也能回收,得到高浓度的液体，同时电极的表面也会变干净，可以重复使用。,CDI海水淡化技术特点：资源回收与电容器无污染快速再生是最大的特点，此外还包括耗能低，产水率高，水电回收率较高；预处理和电极再生过程均不使用化学品；实现海盐分类回收。,54,视频“,13讲座风力制热海水淡化装置,”,55,56,1,微滤,:,又称微孔过滤，是用多孔膜(微孔滤膜)作过滤介质，在0.1-0.3MPa的压力推动下，截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。微滤能截留0.11微米,(,1微米=10,-,6,米,),之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和无机盐通过，能阻挡悬浮物、细菌、部分病毒以及大尺度的胶体透过。,2,超滤,:,是以压力为推动力的膜分离技术。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在201000A之间(A比纳米小一个数量级，叫埃米，1010米)。超滤能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，保留水中原有的微量元素和矿物质。在超滤过程中，水溶液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的溶剂（水）及小分子溶质透过水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为浓缩液。超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，且通过清洗可以恢复。,3,纳滤,:,是介于超滤和反渗透之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜孔径为几个纳米范围内。,4,反渗透又称逆渗透，以压力差作推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的渗透压不同，可以使用大于渗透压的反渗透压力，即反渗透法，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。,57,第一章,1.,简述渗透、渗透压的定义。,2.,反渗透法的原理是什么？,3.,简述多效蒸发的定义。,4.,简述闪蒸的定义。,5.,多级闪蒸海水淡化的原理是什么？,6.,电渗析法的原理是什么？,7.,水电联产的优势有哪些？,8.简述,反渗透原水预处理目的,和,蒸馏法原水预处理,的,目的,。,9.,原水预处理通常使用的絮凝剂是什么物质？,10.,反渗透原水预处理加入什么物质除去碳酸钙等难溶无机盐？,11.,蒸馏法原水预处理通常使用的阻垢剂是什么物质？,12.,多级闪蒸与低温多效在海水淡化装置方面有哪些区别？,58,第二章,1.简述钠离子交换法软化水的原理和树脂再生还原的方法。,2.简述海水洗涤海带的过程及优点。,第五章,1.,简述海水脱硫的定义、过程及适用条件。,2.,简述淡化海水并入城市供水管网的主要问题及建议。,第六章,1.,简述世界范围内海水淡化工艺存在的两个难以解决的问题。,2.简述海水淡化零排放技术的发明设计思维及该技术的优势。,3.简述水电联产海水淡化技术的意义,(P40),。,4.简述CDI海水淡化技术的原理及特点。,59,第一章,1.,简述渗透、渗透压的定义。,2.,反渗透法的原理是什么？,3.,简述多效蒸发的定义。,4.,简述闪蒸的定义。,5.,多级闪蒸海水淡化的原理是什么？,6.,电渗析法的原理是什么？,7.,水电联产的优势有哪些？,8.简述,反渗透原水预处理目的,和,蒸馏法原水预处理,的,目的,。,9.,原水预处理通常使用的絮凝剂是什么物质？,10.,反渗透原水预处理加入什么物质除去碳酸钙等难溶无机盐？,11.,蒸馏法原水预处理通常使用的阻垢剂是什么物质？,12.,多级闪蒸与低温多效在海水淡化装置方面有哪些区别？,60,第二章,1.简述钠离子交换法软化水的原理和树脂再生还原的方法。,2.简述海水洗涤海带的过程及优点。,3.简述中国海水淡化产业应从哪三个方面下功夫。,（P12）,第三章,简述国外海水淡化主要的融资模式BOOT和BOO的内容。,（P14）,第四章,1.简述我国发展海水淡化的好处。（P17）,2.简述我国海水淡化市场进步缓慢的原因。（P21）,3.简述国外海水淡化经验给中国的启示。（P23）,61,第五章,1.,简述海水脱硫的定义、过程及适用条件。,2.,简述淡化海水并入城市供水管网的主要问题及建议。,第六章,1.,简述世界范围内海水淡化工艺存在的两个难以解决的问题。,2.简述海水淡化零排放技术的发明设计思维及该技术的优势。,3.简述水电联产海水淡化技术的意义,(P40),。,4.简述CDI海水淡化技术的原理及特点。,62,