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在海水淡化的多种方案里,其中最主要的方法有四种:
一:多级闪蒸(MSF)
多级闪蒸是多级闪急蒸馏法的简称。其原理是将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室 ,由于闪蒸室中的压强控制为低于热盐水温度所对应的饱和蒸气压,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,所产生的蒸气在冷却水管外壁冷凝为所需淡水,同时热盐水自身的温度降低。原料海水在进入加热器前作为冷却水冷凝闪蒸室中的蒸气,换热后温度上升,可以节约大量能源。多级闪蒸的整个设备由多个闪蒸室构成,每一级闪蒸室里面可以完成一个完整净化过程。热盐水依次流经若干个压强逐渐降低的闪蒸室逐级蒸发降温,浓度逐级增大,直到温度接近(但高于)天然海水温度。多级闪蒸技术利用热能和电能 ,适合于可以利用热源的场合,通常与火力发电站联合建设与运行。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、运行安全性高以及可利用低位热能和废热等优点。
二:反渗透( RO)
用膜将含盐浓度不同的2种水分开,在含盐的一侧外加一个压力,使之大于膜两侧的渗透压力差,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如下图所示,由4个主要部分构成: (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,通常包括去除悬浮固体,调节pH,添加临界隐蔽剂以控制碳酸钙和硫酸钙结垢等 ,目的都是为了保护膜。高压泵用于对进料海水加压,使之达到适合于所用膜和进料海水所需要的压力。膜组件的核心是半透膜,它截留溶解的盐类,而允许几乎所有不含盐的水通过。后处理主要是进行稳定处理,包括p H调节和脱气处理等。
反渗透工艺中,通过改变膜组件的数量和组合方式可以达到不同的效果。目前的工艺主要有单级、并联、截留级和产品级。单级是最简单的组合,只有一个适当容量的膜组件;并联是指多个膜组件并联以提高产量,系统的脱盐率和回收率不改变;截流级也称多级或串联,从1级截留的浓缩盐水作为第2级的进料水,可以提高系统的回收率;产品级非常适合海水脱盐,从第1级出来的淡水作为第2级的进料液,可以提高脱盐率,同时从第2级出来的截留水还可与原料海水混合进行再处理,提高回收率。反渗透技术只利用电能,适合于有电源的各种场合。由于具有无相变、节省能源、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,其在海水淡化领域的总容量已经接近多级闪蒸的容量份额。
海水淡化工艺流程图
三: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。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 所得到的淡水却并不多;而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。
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。
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