海水淡化的现状与未来_林斯清

海水淡化的现状与未来

林斯清,张维润

(国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心,浙江杭州　310012)

摘　要:本文介绍了近年来主要海水淡化方法——SWRO 、MSF 、M ED 的某些新进展。海水淡化市场的激烈竞争和海水淡化技术进步,尤其是SWRO 的进展,使淡化的能耗下降了近一半(3kWh/m 3以下),产水的出厂价也几乎下降了一半(0.67美元/m 3)。近两年大型海水淡化厂的国际招标中,SWRO 以低投资费、低能耗、低产水价而占上风。预计21世纪的海水淡化市场会有很大发展,SWRO 将是主要的海水淡化方法。 关键词:淡化;反渗透;多级闪蒸;多效蒸发

中图分类号:P747 文献标识码:A 文章编号:1000-3770(2000)01-0007-06随着经济的发展、人口的增加和都市化,加上全球气候变暖加剧降水的不均匀性,现有的淡水资源明显不足,在很大程度上影响和制约许多地方经济的发展。经过几十年的研究和开发,今天无论就技术还是经济来说,已可大规模地把海水变为淡水,预计21世纪将是海水淡化大发展的时代。

市场竞争是最有活力和生命力的。海水淡化通过国际招标,采用“BOO ”或“BOOT ”形式的合同,使淡化水销售价几乎下降一半,达到0.67美元/m 3

的最低记录。蒸馏法面临SWRO 法的激烈竞争。

我国的反渗透技术,20多年来,一直受到国家科委的重视和支持,无论在膜研制还是工程应用,都取得许多的成果,为发展我国的SWRO 技术打下较好的基础。如1997年在浙江嵊山建立了500m 3

/d 的SW RO 淡化示范工程,产水耗电量5.5kWh/m 3

,工程经济技术指标具有国际先进水平[1]。

1　海水淡化技术的现状

海水淡化技术经过半个世纪的发展,从技术上讲,已经比较成熟,大规模地把海水变成淡水,已经在世界各地,主要是海湾地区出现。目前主要海水淡化方法有反渗透(SWRO )、多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(M ED)和压汽蒸馏(VC )等,而适用于大型的海水淡化的方法只有SWRO 、M SF 和M ED 。1.1　多级闪蒸

就M SF 技术本身来讲,近年来有所进展,但并无重大突破。以下简单介绍几方面的进展。1.1.1　单机容量进一步扩大

根据Ing Corrado Som mariva [2]

报道,阿联酋的阿布扎比Al Taw eelah 水—电联合厂的多

第26卷　第1期2000年2月 水处理技术 T ECHNO L OG Y OF WA T ER T REA T M ENT

V ol.26N o.1

Feb.,2000

¹

收稿日期:1999-05-20

8水处理技术第26卷　第1期

级闪蒸器,单机容量高达45400～57700m3/d。

1.1.2　运行管理的DROPS软件[3]

这种新开发的软件用于协调运行的参数,使系统最佳化,已经在Taw eelah B的MSF上应用,估计可使运行费用下降3%左右。

1.1.3　新型防垢剂

一种聚羧酸酯防垢剂,已证明比聚马来酸酐防垢剂更有效,添加剂用量少,对环境的影响也较小。它可使M SF浓水最高温度范围达到95～110℃。这种防垢剂不仅有抑制结垢的能力,而且具有分散悬浮物体的功能。

1.1.4　材　料

为进一步提高运行的可靠性,降低成本,减少不必要的停车维修,对各部位的材料腐蚀情况进行实验和研究,并试用高级奥氏不锈钢取代沿用多年的镍基合金。

这里还要特别指出,正是由于MSF的可靠性,至今仍然吸引用户,如1992年阿联酋阿布扎比水电部签订的合同[2],建造大型的海水淡化厂,产水量约34.6万m3/d,大约于1996年建成投产。另据Gordon F Leitner[4]报道,新加坡政府计划的海水淡化工程,产水量13.6万m3/d,拟采用MSF技术,淡化成本估计1.99～2.32美元/m3。

1.2　多效蒸发

关于M ED,不少专家认为它有很大的发展潜力,给予相当大的期望,其中有两种构想值得探讨:

1.2.1　美国南加州MED海水淡化工程——构想设计[5]

80年代提出了“南加州海水淡化工程”的构想,拟建造大型海水淡化工厂,产水量283500m3/d,塔式多效蒸馏淡化器。

南加州塔式M ED淡化器有以下的特点[6]

塔式结构,占地面积小;铝合金管传热系数高,估计比水平管高2.5倍,所需的传热面积小;材料费用低,传热管及内部构件采用特种铝合金,外壳采用混凝土的塔式结构;水的回收率高达67%,造水比高;海水预处理,包括酸化和添加防垢剂,可以防止任何一种的结垢、沉淀,能够无垢高温运行(113℃)。然而该工程将是高160m,直径25m;混凝土地基直径40m,深25m。如此高的塔式结构,不仅造价高,而且维修也不方便。

1.2.2　水电生产互补的构想[7]

由Jacques de Ganzbourg等提出的联合生产构想主要有三点:

增加效数,从而增加造水比,降低能耗。当浓水最高温度为75℃时,通过增加效数到14,使造水比高达12。该作者的公司于1990年曾在西班牙的一个太阳能试验平台上,一个产水量72m3/d淡化装置,造水比达到12。

采用吸热式热泵——LiBr溶液;虽然M ED结合M VC(机械压汽)或T VC(蒸汽压汽)可以提高热效率,特别是M ED+TVC,造水比可以提高到16,然而用高温蒸汽作为热泵,其效率相对比较低。该作者提出利用吸热式热泵(空调器已采用LiBr溶液来吸热),并已在上述试验平台上实验,造水比高达21。

水电联合,以电补水;该作者通过模拟一个产水量9600m3/d,发电量8M W的两用工厂。核算结果,淡化水的成本只要0.35美元/m3。淡化水的成本取决于电的销售价。如果电的销售价为0.07美元/kWh,则水的生产成本仅为0.16美元/m3。