海水淡化工业

海水淡化工业生产苏州市职业大学•说明：•1.基本水价内含水利工程水费0.04元/立方米；•2.居民生活用水包括：纯居民生活用水、各类学校的教学用水、民政福利院、养老院用水；社区服务设施及部队战备、训练、执勤、生活保障用水；•3.非居民生活用水包括：工业、商业、经营服务、建筑行业、医疗卫生、行政事业单位等用水用户；•4.特种用水包括：洗浴、洗车、足浴、啤酒饮料纯净水等高消耗及省暂确定的化工、医药、钢铁、印染、造纸、电镀等重污染行业用水用户；•5.重污染行业用水用户为省暂确定的化工、医药、钢铁、印染、造纸、电镀等行业；•6.除重污染行业自来水价格调整为每立方米5.16元外，其他用水价格不变；•7.重污染行业自来水价格调整执行依据：苏州市物价局苏价工字〔2013〕90号；执行时间：自2013年8月1日起执行，8月1日后的第一次抄表执行原价格，第二次抄表执行调整后的新价格；执行范围：苏州市自来水公司供水范围内的用户。苏州水资源情况•我市地处长江、太湖下游，境内地势平坦，水网密布，河道纵横交错，有各级河道2万多条；湖泊星罗棋布，大小湖荡300多个。总水面积为3609.4Km2，占全市总面积8488.42Km2的42.5%。一、苏州水资源的量和质•1．降水量：全市多年平均降水量（1956~2000年系列）为1086.3毫米，折合降水总量90多亿m3；其中降水量最多的1999年全市平均为1513.8毫米,其中平均梅雨量630毫米，是常年的3倍;其次1993年为1452.7毫米，最少的为1978年仅为598.2毫米，丰枯相差2.53倍。•2．水资源总量：我市常年雨量丰沛，但由于蒸发量较大，降水量中只有很少的一部份（全市约为20%）形成地表径流（即地表水）。据水资源调查评价，全市平水年（正常年景，如1986年）地表水资源量15亿m3，中等干旱年（一般干旱年，如1992年）为8亿m3，特殊干旱年（特大干旱年，如1978年）为-3.4亿m3（降水量小于蒸发量），丰水年地表水资源量可达30亿m3以上。•3．水质状况：由于经济发展、人口增长和城市化进程的加快，工业、生活污水排放量不断增加，全市的水体受到不同程度的污染，水质有不断下降的趋势。二、苏州水资源的特点：•一是雨量丰沛，年内分布不均。其中汛期（5-9月）占全年雨量的60%以上；•二是降水量多，产水量少。我市降水总的产水系数不足20%，其他80%以上的降水被下垫面所蒸发；•三是入境水量大，本地水资源量少。入境水资源量是本地用水的主要来源，一般占60%左右；•四是水资源总量不少，但人均占水量不多。一般年份我市水资源总量约为20亿m3左右，人均占水量只有350m3，加上入境水量，人均占水量为1800m3，只占全国人均占水量的3/4和世界人均占水量的1/5；•五是污水多，可利用水资源少。河湖水质普遍受到污染，其中Ⅴ类及超Ⅴ类以上水体占总水体的近50%，因此，我市已被国家列入水质型缺水地区之一。淡水在人类生态系统中的意义•淡水是人类和绝大多数生物生存不可或缺的基础,具有保护生物多样性的功能.•淡水是农业生产灌溉必备的资源,淡水资源决定了灌溉农业的扩张发展.•淡水是现代化工业发展的基础物质,淡水的丰富度决定了工业的规模以及发展前景.•淡水构成的淡水生态系统对净化污染、调节气候都有着不可替代作用和影响.•人类生态系统讲究的就是人与环境的统一,自然规律与社会规律的统一,物质和意识的统•淡水决定着人生的生存所需的水、食物、社会生产、交通、休闲娱乐、商业.三、水处理技术•废水处理再利用（工业废水、生活废水、雨水）•海水淡化处理（新加坡水处理再利用应用）新加坡的渐进举措以及在水处理工艺研发（R&D）方面40年的投资已经将其供水软肋转变成了国家实力。深层隧道排污系统（DeepTunnelSewerageSystem）、滨海堤坝（MarinaBarrage）和新生水（NEWater）等主要国内水利项目反映了政府在探索和采用创新技术方面的意愿。这个充满活力的岛屿国家以有限的水资源享受丰富的清洁饮用水，在可持续、综合水资源管理方面，这显然成了吸引全球目光的典范。海水•海水是流动的，对于人类来说，可用水量是不受限制的。•海水是名符其实的液体矿藏，平均每立方公里的海水中有3570万吨的矿物质，世界上已知的100多种元素中，80%可以在海水中找到。•海水还是陆地上淡水的来源和气候的调节器，世界海洋每年蒸发的淡水有450万立方公里，其中90%通过降雨返回海洋，10%变为雨雪落在大地上，然后顺河流又返回海洋。•海水淡化技术正在发展成为产业。有人预计，随着生态环境的恶化，人类解决水荒的最后途径很可能是对海水的淡化。海水淡化缘起•现代意义上的海水淡化则是在第二次世界大战以后才发展起来的。•海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区。•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。•早在400多年以前就有人提出海水淡化的问题，进入20世纪后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展，70年代以来，更多的沿海国家由于水资源匮乏而加快了海水淡化的产业化。目前，无论是中东的产油国还是西方的发达国家都建有相当规模的海水淡化厂。沙特、以色列等中东国家70%的淡水资源来自于海水淡化，美国、日本、西班牙等发达国家为了保护本国的淡水资源也竞相发展海水淡化产业。•中国是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一，继西沙群岛日产200吨电渗析海水淡化装置成功运行后，又先后在舟山建成了日产500吨反渗透海水淡化站，在大连长海建成日产1000吨海水淡化站。日前，我国最大的日产18000吨苦咸水淡化工程在河北沧州建成投产。海水淡化方法一、蒸馏法蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。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，而雨是不带的咸味的。根据设备有蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。二、冷冻法1、原理：把冷海水喷入真空室，部分海水蒸发吸热使其余海水冷却形成冰晶。固体冰晶中的杂质要比原溶液中少得多。将得到的冰晶用适量的淡水淋洗、熔化，就得到淡水。•2、特点：（1）由于水的比热、汽化热大，这种海水淡化技术要消耗大量的能量。（2）在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多。（3）得到的淡水味道却不佳，难以使用。三、反渗透法又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。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转向反渗透法。•1、渗透和渗透压的概念淡水海水渗透膜淡水海水淡水海水•2、反渗透法的原理：如果在含盐浓度较大的溶液一侧施加一定的压力，可以迫使水从浓溶液一侧向稀溶液一侧渗透，使浓溶液浓度增大，得到淡水。•3、特点:（1）节能,生产同等质量的淡水，能源消耗仅为蒸馏法的1/40。（2）可以大量、快速地生产淡水。（3）设备系统模组化，安装容易；淡化厂的兴建周期较短，厂房占地面积小。四、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、食品等行业的浓缩、分离与提纯。1、装置构成（1）电渗析槽（2）直流电源（3）两个电极（4）阴阳离子交换膜2、原理：五、其他1、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。2、热膜联产热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），满足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，日产海水淡化水量为45.4万立方米，其中，MSF日产水28.4万立方米，RO日产水17万立方米。其优点是：投资成本低，可共用海水取水口。RO和MED/MSF装置淡化产品水可以按一定比例混合满足各种各样的需求。•实际上，一个大型的海水淡化项目往往是一个非常复杂的系统工程。就主要工艺过程来说，包括海水预处理、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能的装置之前对其所作的必要处理，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），添加必要的药剂等；脱盐则是通过上列的某一种方法除掉海水中的盐分，是整个淡化系统的核心部分，•这一过程除要求高效脱盐外，往往需要解决设备的防腐与防垢问题，有些工艺中还要求有相应的能量回收措施；后处理则是对不同淡化方法的产品水针对不同的用户要求所进行的水质调控和贮运等处理。海水淡化过程无论采用哪种淡化方法，都存在着能量的优化利用与回收，设备防垢和防腐，以及浓盐水的正确排放等问题。海水淡化发展趋势•近年来世界上海水淡化正向高效化、低能化和规模化的目标发展，反渗透（SWRO）、多级闪蒸（MSF）和多效蒸发（MED）更成为适用于大型海水淡化技术的主流。•MSF近年主要进展在：单机容量进一步扩大，系统设计最佳化、管理软件化、操作自动化；采用聚羧酸酯等新型防垢、抑垢和分散剂，可提升运行温度；开发新兴高级奥氏不锈钢代替镍基合金，提高运行可靠性、稳定性；工艺改进，有利降低能耗使目前总体水平处于10—14kwh/m淡水状态。•MED方法的主要进展在低温多效操作技术的开发，以减少结垢、腐蚀，降低成本，通常能够在6.0—8.0kwh/m3。•SWRD技术从膜、组件和工艺已日趋成熟，近年来重大进展在于功能交换器和压力交换器的成功开发，可使能量回收高达90%以上，从而使其能耗降至3.8～4.3kwh/m3淡水。•针对我国的国情，海水淡化可定位于市政用水的补充，以缓解供水紧张状况，同时也可用于废水资源化，达到废水回用的目的。•我国是一个海洋大国，海水资源极其丰富，西部地区则有相对丰富的苦咸水资源，这为我国发展海水淡化产业提供了前提和基础。•我国淡水资源的紧缺已众所周知，每年全国缺水数百亿立方米，因缺水影响的国民产值达数千亿元。我国海水综合利用现状•我国海水淡化技术研究始于1958年，起步时采用的是电渗析技术，以后逐步过渡到反渗透技术和蒸馏技术。•1981年，我国在西沙群岛建成第一个日产200m3的电渗析海水淡化站，之后，在浙江嵊泗县、山东长岛县和大连常海县相继建立了千吨级的海水淡化工程。•我国的海水资源开发利用技术在“八五”“九五”期间，发展很快，在一些关键技术领域已取得了重大突破。•“十五”期间已经进入工程示范阶段。目前在辽宁、山东、浙江、河北、甘肃等地已建、在建规模在500～18000m3／d海水和苦咸水淡化示范工程已达到12项。•随着技术的进步、新材料的应用，不仅使产量提高，而且淡化成本也在大幅度降低。海水淡化的成本已从20世纪90年代的7元／m3左右降至目前的5元／m3左右。中国海水淡化产业的发展方向•其一，膜技术是未来海水淡化发展的趋势。目前我国膜技术发展滞后，大多数采取反渗透技术的海水淡化厂需要从国外大量进口膜，国家有关部门应加大投资力度，加快研发解决膜生产技术问题，让膜技术的推广摆脱进口束缚。•其二