海水淡化水可饮用性的分析单良

海水淡化水可饮用性的分析单良
发布时间：2021-10-14T11:25:30.093Z 来源：《基层建设》2021年第16期作者：单良
[导读] 随着经济和各行各业的快速发展，目前，海水淡化系统资源环境影响评价研究多数为定性评价，主要利用层次分析法或模糊综合评价法
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摘要：随着经济和各行各业的快速发展，目前，海水淡化系统资源环境影响评价研究多数为定性评价，主要利用层次分析法或模糊综合评价法。

用定性与定量相结合的方式对沧东海水淡化项目进行了综合效益评价，验证了沧东海水淡化项目的可行性。

则利用层次分析法定性地对国华沧电海水淡化厂进行了项目后评价，评价结果表明项目在整体上基本实现了项目可行性报告中的主要预期目标。

目前对于海水淡化厂环境影响的定量评价研究较少。

利用层次分析法对低温多效蒸馏和反渗透两种工艺进行了环境可持续性评价，认为反渗透工艺对环境的负面影响比低温多效蒸馏法海水淡化更小。

而目前对于海水淡化厂环境影响的定量评价研究较少。

基于生命周期理论分析了典型海水淡化厂的环境影响，通过对海水淡化基础建设与运行阶段进行分析，发现海水淡化厂在淡化运行阶段产生的环境负荷最大。

但利用生命周期原理对海水淡化过程的环境影响量化并不全面，仅考虑污染物排放对环境的影响，而未量化物料能源等消耗对资源环境的影响。

如何全面地量化海水淡化过程中对水资源及与水相关环境的影响，从水资源效益角度综合评价海水淡化系统环境影响是亟待解决的问题。

因此，建立的一种科学、通用的海水淡化水资源效益量化评价方法尤为重要。

关键词：海水淡化；反渗透；多效蒸馏
引言
水资源短缺是一个全球性问题，随着社会经济发展和人口增长这一问题在未来会进一步加剧。

海水淡化作为一种水资源开源增量手段，已经成为很多国家和地区解决水资源危机的重要手段。

我国淡水资源时空分布不均，水资源分布与人口和经济发展水平不匹配、水污染等问题更加剧了淡水资源危机。

节约用水，提升水利用效率在一定程度上可以缓解水资源问题，但是必须将开源与节流结合使用才能保障用水安全。

1工艺简介
经过海水自清洗过滤器过滤的海水与浓盐水板换换热后进入凝汽器冷凝末效蒸发器闪蒸蒸汽，海水被加热，加热后的原海水一部分作为下游装置冷却用水，另一部分通过物料水泵送至蒸发器顶部分别与2效、5效回热加热器换热后作为蒸发器每一效的喷淋物料水。

自管网来高温热水通过调节阀进入闪蒸室，闪蒸室以及蒸发器由真空泵抽真空，高温热水进入闪蒸室产生闪蒸蒸汽，闪蒸后的低温热水通过热水泵与热水提升泵送至低温热水管网，闪蒸蒸汽作为首效蒸发器热源加热首效物料海水，首效物料水被等热量气化，闪蒸蒸汽在换热管束冷凝，因首效热源为高温热水闪蒸蒸汽，故首效系统冷凝水不作为产品水回收，回收至闪蒸室，送至低温热水管网。

被等热量气化后的物料水蒸气传至下一效作为热源蒸发物料水被冷凝，冷凝后的蒸汽为产品水，未蒸发的物料水为浓盐水，浓盐水通过浓盐水泵送至虹吸井外排。

冷凝后的蒸汽作为每一效产品水，通过产品水泵送至一级除盐水管网。

蒸发器的不凝气从各效换热管排出并富集在第三效和末效，富集的不凝气经管路送至凝汽器空冷区冷却后，最终经蒸发器抽真空系统（水环真空泵系统）排出。

首效蒸发器和闪蒸室不凝气直接由首效水环真空泵系统排出。

2海水淡化技术
2.1RO技术
是通过在海水一侧人为施加压力来对抗自然渗透过程，从而使水通过反渗透膜从海水测迁移到淡水一侧。

ED技术的原理是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使溶液中的电解质离子定向迁移实现盐水分离，其优势在于回收率高，对进水水质要求低，耐酸碱等，常用于苦咸水淡化和工业废水处理，用于大规模海水淡化时不具有优势。

MD和FO是近年来兴起的海水淡化技术。

MD技术是一种通过热（温度）梯度驱动的膜分离工艺，在非常低的操作压力和较低的温度下，使水蒸气通过疏水微孔膜并在膜的另一侧冷凝，实现盐水分离。

MD技术的优势在于产水通量和水质受原水性质影响小，有研究报到道指出在原水盐度达到100g/L左右时，MD技术产水含盐量可以控制在10mg/L以内。

同时与压力驱动过程相比，膜污染的风险较低。

FO过程利用渗透原理，水从较高水化学势（或较低渗透压）侧通过选择透过性膜流向较低水化学势（或较高渗透压）—侧的过程。

本身不需要施加额外压力，但是正渗透过程水回收率较低，汲取剂的循环利用较为复杂，限制了其单独用于海水淡化。

2.2水足迹系数的获取
海水淡化水足迹系数包括量化边界内各能源物料的水稀缺足迹系数、酸化足迹系数和富营养化足迹系数，主要是通过Efootprint平台访问水足迹数据库获取。

水足迹数据库主要包括中国生命周期基础数据库CLCD（ChineseReferenceLifeCycleDatabase）、欧盟生命周期基础数
据库ELCD（EuropeanReferenceLifeCycleDatabase）、及瑞士的Ecoinvent商业数据库等权威基础数据库。

对上述数据库中不包含的水足迹系数进行获取时，通过追溯上一级进行计算或选择数据库中与该物质化学结构或生产方式相近的物质进行替代性计算的方式进行。

2.3产水量及产水电导波动大
每次增加或减少热水量后，产水量和产水电导波动较大系统不稳定。

原因分析：增加或减少热水量后，效间压差增大水位降低，各效之间的二次蒸汽通过浓水通道互相串通，导致参与换热的蒸汽或热量减少，相应的产品水量低同时系统也不稳定，电导也出现波动。

蒸发器停机调整浓水挡板，1-4效浓水翻水上挡板高度为800mm，下挡板高度为0mm，5-6效浓水翻水上挡板高度为600mm，下挡板高度为50mm。

从运行可以看出：热量基本是平衡的，进水1900t以上，回水68.6℃，这么多热量产水470~490t，是基本平衡的。

但是热水量增加，回水温度就开始升高，热水量到2000t以上，出水温度就到70℃左右，虽然热水量多了，但是热量并没有传递到各效蒸发器。

表现出的现象就是闪蒸和首效压差、温差增大。

根据以上分析，需要建立有效水封，因此拟在浓水效间挡板上方设置盖板将浓水出水口封住，在围堰挡板处设置可调节的挡板控制浓水通道以调节各效浓水液位。

2.4海水淡化产品水水质符合我国饮用水水质标准
2018－07，我国发布的海洋行业标准《海水淡化产品水水质要求》（HY/T247－2018）指出，当海水淡化产品水做完市政供水时，产品水进入供水管网之前，海水淡化产品水水质均应符合我国国家强制性标准《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）的要求。

此外，考虑到淡化水的水质特性，还列出了几项GB5749中未涵盖的水质指标及限值。

海水淡化产品水水质不仅符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）的要求，还符合《食品安全国家标准包装饮用水》（GB19298－2014）及《食品安全国家标准饮用天然矿泉水》（GB8537－2018）的限值要求。

结语
随着我国海洋强国建设推进和社会经济发展，我国海水淡化规模化应用起步较晚，科学家们开发了一种低成本、高效率的技术，利用太阳能从海水中去除盐分，生产安全的饮用水。

尽管地球上有大量的水，但其中大部分是不可饮用的海水。

淡水只占总数的2.5%左右，因此世界上大部分地区都经历着严重的缺水问题。

利用水足迹理论对海水淡化系统资源环境影响进行量化评价，识别关键影响因素，可为海水淡化产业的可持续发展提供管理方法支持。

参考文献：
[1]黄鹏飞，王小军，张寅，等.我国海水淡化现状与开发方案研究[J].盐科学与化工，2020（8）.。