海水淡化(膜析法应用)何福君

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海水淡化方法
海水淡化技术是指将35000mg/L的 海水淡化至500mg/L以下的饮用水。全 球海水淡化技术超过20 余种，包括反渗 透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、 压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热 膜联产以及利用核能、太阳能、风能、 潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、 超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。 对沿海苦咸水脱盐膜法占绝对优势， 占76.23%，投资和造水成本更低。对废 水和水净化膜法也分别占到约65%和 94%。
电渗析法（特点）
不需要消耗化学药品，设备简单，操作方便。
反渗透法（仿生原理）
早在1950年美国科学家DR.S.Sourirajan有一回无意中发现海鸥在海上飞行时从海面啜起一大口海水，隔了几
秒后吐出一小口的海水。他由此而产生疑问：陆地上由肺呼吸的动物是绝对无法饮用高盐份的海水，那为什么海鸥 就可以饮用海水呢？这位科学家把海鸥带回了实验室，经过解剖发现在海鸥囔嗉位置有一层薄膜，该薄膜构造非常 精密。海鸥正是利用了这薄膜把海水过滤为可饮用的淡水，而含有杂质及高浓缩盐份的海水则吐出嘴外。这就是以 后逆渗透法（Reverse Osmosis 简称 R.O）的基本理论架构。
青岛 建设10万吨/天 海水淡化 项目（2008）
目前，淡化海水主要使用的膜法分为两种：电渗析法和反渗透法（更为广泛）
CONtants
目录
01
电渗析法
02
反渗透法
03
海水淡化现状
电渗析法（原理）
电渗析法（electrodialysis【ED】）是利用离子 交换膜进行海水淡化的方法。在外加电场的的作
中国海水淡化现状
国内（辽宁省大连市）、以色列典型海水淡化项目成本结构
中国海水淡化现状
国内海水淡化发展现状：主要用于工业，发展相对落后。 1)工程规模5年复合增速13%，和海外相比仍有较大差距。2015年年底，我国海水淡化工程规模达到 102.65万吨/日，5年复合增长率12.5%。作为水资源缺乏的用水大国，我国海水淡化发展规模与海外相比 有较大差距，仅为世界规模的1Βιβλιοθήκη Baidu2%。 2)国内海水淡化水2/3用于工业，集中在水价较高的沿海省份。海水淡化水用途中，工业用水占比63.60%， 居民生活用水占比35.67%。海水淡化工程主要集中在水价较高的沿海省份，包括天津、浙江、河北、山 东、广东、辽宁等。 3)反渗透、蒸馏法是主流技术，目前国内吨水成本较高。反渗透(RO)、低温多效蒸馏(MED)技术占据国内 64%、35%产能。从成本结构来看，能源成本占到吨水成本的四成到五成。国内海水淡化吨水平均成本达 到5~8元，明显高于海外先进项目(3~4元)。
反渗透法（海水淡化装置）
反渗透法（海水淡化装置）
船用海水淡化器
反渗透法（海水淡化装置）
反渗透法（反渗透膜） 反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种 模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工 半透膜。 反渗透膜应具有以下特征： （1）在高流速下应具有高效脱盐率； （2）具有较高机械强度和使用寿命； （3）能在较低操作压力下发挥功能； （4）能耐受化学或生化作用的影响； （5）受pH值、温度等因素影响较小； （6）制膜原料来源容易，加工简便，成本 低廉。
由于RO系统出现污垢而需要清洗的频率随地点的不同而不同，一般习惯上可接受的清洗频率是3~12个 月一次。如果每个月你不得不清洗一次以上，你就应该改善RO的预处理系统，调整RO系统的运行参数， 如果每1~3个月需要清洗一次，则需要在提高当前设备的运行水平上做工作，但是否需要改进预处理系 统较难判断。 在RO设计中通常会忽视使用RO产品水冲洗系统中的污垢，采用该法可减少RO的清洗次数。在设备停运 期间用产品水浸泡RO膜组件有助于溶解垢和松散沉积物，因此降低化学清洗频度。
用下，水溶液中的阴，阳离子会分别向阳极和阴
极移动，中间再加上离子交换膜，就可能达到分 离浓缩的目的。电渗析法就是利用了这样的原理。
离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜 和阳离子交换膜，简称阴膜和阳膜。阳膜只允许
阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过，这就是离
子交换膜的选择透过性。
电渗析法（原理）
在电渗析槽中把阴离子交换膜和阳离子交换膜交 替排列，隔成宽度仅1～2mm的小室，在槽的两
水槽和集水孔。隔板的作用是使两层膜间形成水室，构成流水通道，并起配水和集水的作用。） 2)极区：极区的主要作用是给电渗析器供给直流电，将原水导入膜堆的配水孔，将淡水和浓水排出电渗 析器，并通入和排出极水。极区由托板、电极、极框和弹性垫板组成。电极托板的作用是加固极板和安装进 出水接管，常用厚的硬聚氯乙烯板制成。电极的作用是接通内外电路，在电渗析器内造成均匀的直流电场。 阳极常用石墨、铅、铁丝涂钉等材料，阴极可用不锈钢等材料制成。极框用来在极板和膜堆之间保持一定的 距离，构成极室，也是极水的通道。极框常用厚5～7mm的粗网多水道式塑料板制成。垫板起防止漏水和调整 厚度不均的作用，常用橡胶或软聚氯乙烯板制成。 3)压紧装置：其作用是把极区和膜堆组成不漏水的电渗析器整体。可采用压板和螺栓拉紧，也可采用液 压压紧。
质情况,调整运行参数来实现对不同含盐量的苦咸水连续进行处理。该装置高度集成化,可望成为定型的成
套设备。
缺点
需要高压设备，原水利用率只有75-80%。膜要定期清洗。
中国海水淡化现状
截止2014年底，天津已建成海水淡化工程规模317245吨/日， 河北已建成海水淡化工程规模167500吨/日，山东已建成海水 淡化工程规模165205吨/日，浙江已建成海水淡化工程规模 141495吨/日，辽宁已建成海水淡化工程规模87664吨/日，广 东已建成海水淡化工程规模30820吨/日，福建已建成海水淡 化工程规模10931吨/日，江苏已建成海水淡化工程规模5100 吨/日，海南已建成海水淡化工程规模945吨/日。
海水淡化
膜析法的应用
何福君 05141780 水文14-1班
海水淡化
膜析法的应用
4月19日,青岛市政府召开新闻发布会，据市城市管理局局长郭继山介绍，目前岛城海水淡 化能力已达到每天23万立方米，居全国领先水平，并力争用五年左右的时间，使全市海水淡化 产能达到每天60万立方米，“作为战略水源,即使江水河水不来,青岛也能照常生活。”郭继山说。
反渗透法（优缺点） 优点
与其他水处理方法相比具有无相态变化、常温操作、设备简单、效益高、占地少、操作方便、能量消耗 少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。反渗透法脱盐率及产水纯净程度都比电渗析法高, 出水水质优于我国《生活饮用水卫生标准》,对高氟低矿化度苦咸水通过反渗透法淡化,出水水质可达到我 国《饮用纯净水卫生标准》。有资料表明,反渗透法淡化苦咸水的能耗———电耗、水耗均低于电渗析法, 而且反渗透法设备结构紧凑、占地面积小、运行效果稳定可靠、符合“清洁生产”要求,反渗透法是较其 他方法更为合理、有效的苦咸水淡化方法。 采用反渗透法对不同含盐量的苦咸水进行脱盐淡化,淡化过程中,系统运行稳定。系统的脱盐率达96 %以 上,淡化水水质达到国家生活饮用水标准。反渗透系统苦咸水淡化装置具有较强的适应性,可根据原水的水
电渗析法（装置）
利用电渗析原理进行脱盐或处理废水的装置，称为电渗析器。 电渗析器的构造它由膜堆、极区和压紧装置三大部分构成。 1)膜堆：其结构单元包括阳膜、隔板、阴膜，一个结构单元也叫一个膜对。一台电渗析器由许多膜对组
成，这些膜对总称为膜堆。（隔板常用l～2mm的硬聚氯乙烯板制成，板上开有配水孔、布水槽、流水道、集
反渗透法（原理）
反渗透法是一种借助压力促使水分子反向渗透，以浓缩溶液或废水的方法。
如果将纯水和盐水用半透膜隔开，此半透膜只有水分子能够透过而其他溶质不能透过。我们 向盐水的一侧施加压力，并且超过它的渗透压，则溶液中的水就会透过半透膜，流向纯水一
侧，而溶质被截留在溶液一侧，这种方法就是反渗透法(或称逆渗透法)。
反渗透法（反渗透膜）
性能指标
脱盐率 脱盐率=（1–产水含盐量/进水含盐量）×100%
反渗透膜对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过 99%，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，但也可超过了98%（膜使用时间越长，化学清洗 次数越多，反渗透膜脱盐率越低。）；对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%，但对分子量小于100的 有机物脱除率较低。 透过速度 水通量——指反渗透系统的产水能力，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时或加仑/天来表示。 盐透过速度——在单位时间、单位膜面积上透过的盐量，也叫透盐率、盐通量。 回收率 回收率——指膜系统中给水转化成为产水或透过液的百分比。依据预处理的进水水质及用水要求而定的。膜系统 的回收率在设计时就已经确定， 回收率=（产水流量/进水流量）×100%
端则分别设阴、阳电极，接通直流电源。海水从
渗析槽一侧进入，从另一侧流出。由于离子的导 电性和离子交换膜的半透性，相邻两室中的海水，
一个变淡，一个变浓，故渗析槽的出水管分成两
路，一路收集淡水，另一路收集浓盐水。
电渗析法（装置）
电渗析器进水要求： ⑴浊度≤0.3ppm ⑵耗氧量<2ppm ⑶游离氯<0.2ppm ⑷含铁量<0.3ppm ⑸含锰量<0.1ppm ⑹水温5~40℃ ⑺硬度超过900ppm应要软化处理 ⑻污染指数SDI<5
反渗透法（反渗透膜）
反渗透系统最终是需要进行清洗的，在你的RO系统表现出污染的倾向、长时间停运之前、或按计划进行 常规保养时，建议你清洗RO系统。当出现下列污染特征（标准化后产水量下降10~15%，标准化后产水 水质下降10~15%，或者给水与浓水间的压降增加10~15%）时，表明你的RO系统需要清洗了。