1、海水淡化技术方法及设计内容综述 海水淡化技术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、反渗透法：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。
2、该法是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的。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渐升高，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。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。2、低温多效：多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的
3、方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，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。3、电渗析法：该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm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)。电渗析法是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海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的
4、浓缩、分离与提纯。4、水电联产：水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本，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，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。反渗透海水淡化系统优化设计内容发展海水淡化技术是解决水资源短缺的重要途径。反渗透海水淡化技术由于其设备投资省、能量消耗低、建造周期短等诸多优点，近10年来发展速度很快，在未来将成为海水淡化的主导技术。根据热力学计算，常温下用反渗透法淡化海水的最低能耗仅为0.7KWH/m3左右。从理论上讲，
5、它是最节能的海水淡化方法。但目前，对于反渗透海水淡化，其技术经济指标与社会的期盼值之间，还存在一定的距离，淡化水的成本提高。这说明当前的反渗透工艺、工程设计以及系统操作等方面仍有很多值得改进的地方。反渗透海水淡化系统优化设计的研究起步较晚，近十几年来一些学者对此开展了研究，提出了一些观点和方法，如超结构法等，然而由于问题本身的复杂性，所提的方法尚存不足之处，如高效率换能器的出现，产生了新的工艺，需要有新的模型来描述，另外他们对膜组件清洗和更换问题考虑也不够全面。本论文从系统工程角度，对反渗透海水淡化过程进行了分析，采用最优化方法对反渗透海水淡化系统的设计进行研究，提出了一套优化设计的方法，主要
6、内容有以下几点：对反渗透淡化过程的工艺设计进行了研究。首先对过程的每个单元给出了单元操作模型和相关的经济模型。通过一定的变量将这些模型相互关联，组成系统模型。系统模型主要考虑了一级一段流程和一级两流程。将膜组件分为高脱盐膜、高通量膜、普通膜、低脱盐膜四种类型，以年费用最小为目标，在满足过程热力学、设备选型、设计要求等约束的条件下，系统的设计问题可表达为一个混合整数非线性规划(MINLP)。当产品水的设计要求不同，给水浓度不同时，采用本文的设计方法分别得出了不同的最优设计方案。这个方法可用于海水、苦咸水淡化的工程设计，也可用于高浓度含盐废水的脱盐工艺设计。对两个实例进行了设计，得到的吨水费用，能耗低于文献报道值，表明这种方法是有效的。莱特莱德环境工程有限公司
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