反渗透海水淡化技术研究进展
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（ ） 滤技 术 用 于 海 水 预 处 理 ： 了 更 好 地 剔 除 进 料 海 水 中 ２微 为
２ １ 反渗 透膜更 新换 代 ．
反渗 透海水淡 化技术 的关 键是 反渗 透膜 的应 用 ， 虽然 膜 及 组件 的生产 已相 当成熟 ， 的脱盐率大 于 ９ ． ％ ， 膜 ９ ３ 但膜 的平 均使 用寿命 只有 ５年 ， 可避免 的膜 污染 又是 造成膜 使用 寿命 短 的 不
２ ２ 给 水 预处 理 的技术 改进 ．
（ ） 氯预处理 ： １加 海水 不仅 水质 硬度 偏高 ， 且 当中微 生物 而 繁多 ， 特别是水温 较高 的表 层海 水。微生 物污染 不 仅 给引水 设 施， 而且给淡化系统 的正 常运 行造成各 种麻烦 ， 至事故 。反渗 甚 透膜表 面的污染 ， 造成 了产水 量和脱盐 率下降 、 组件 压差 的增大 等 问题 的频繁发生。因此 ， 渗透 膜海水 淡化过 程是否 顺利 ， 反 给 水 的预处 理十分关 键 。大型海水淡化 装置虽 然在沙 特投入 运行 已久 ， 但也 出现 了上述 的问题 。关 于 Ｓ Ｏ给水预处 理过程 ， ＷＲ 主 要是对海 洋微 生物 污染 的认识 和处 理 。微 生物 的大 量存 在 ， 一 直是令海水淡 化工程 技术 人员 感到 头痛 的 问题 ， 同时也 是历 届 国际海水淡化 会议 讨论的问题之一 。海水 中并 存着各 种细 菌和 海藻 等 ， 它们 繁殖 速度快 ， 了控 制它 们 的繁殖 ，ＷＲ 为 Ｓ Ｏ给水 常 用氯化方 法消毒杀 菌。 由于大多 数反 渗透 膜 的耐氯 性 能差 ， 容 易被损坏 或降解。因此膜组件 的给水 均需 采取 除氯处理 。通过 几年现场 的实验研究 ， 国杜邦 公 司和 日本 东洋 纺公 司均基 本 美 解决 了微 生物 污染与 控制 问题 ， 而大 大地减 少化 学清 洗 的次 从 数， 提高 Ｓ Ｏ的利 用率 。 日本东 洋 纺公 司把过 去 的连续加 氯 ＷＲ 改为 间断加氯 法。加氯量也 比以往少 ， 采用所谓 “ 弱消毒 ” 使 加 ， 入氯量 刚好足 以抑制 海藻 等 的生长 ， 又不会 促进 可被 消化 有 但 机 物 的生 成 …。
主要原 因 ， 而膜 的使用寿命短是海水 淡化成 本较高 的主要 原 因。 在膜 的“ 有限寿命” ， 里 如何优化工艺技术 ， 膜分离技 术在 工程 使
反渗透技术具有 投资 省 、 能耗 小 、 作方 便 、 于控 制 ， 操 易 经过 我 国淡水资源总量约为 ２８×１ ｍ ， ． ０ 居世界第四， 但人均 占 用 ， 反渗透处理后 ， 水质完全可 以达 到 ＷＨ Ｏ的饮用水标准 。基于 以 有 量为 ２ ３×１ 仅 居世界平均水平 的 １４ 排 在第 １ １ ， ． ０ｍ ， ／， ２ 位 是 反渗透海水淡化技术 （ ＷＲ ） Ｓ Ｏ 在世界范 围内的应用 日益 世界上 １ 个最贫水 国家之一 ， ３ 特别 是在我 国沿海 工业发达城市 ， 上优点 ， 人均水资源 占有 量大部 分小 于 ６０ｍ （ ０ 大连 ， 天津 等地小 于 ３０ ０ ｍ） 。据专家估计 ， ２ ３ 到 ０ ０年中国的缺水量将达 到 ６ ０×１ ”ｍ 。 ． ０ ３
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１ 海 水 淡 化 问题 现 状
当今世界面临着人 口、 源与环境三大 问题 。其 中水 资源是 资
水 。但实事并非如此 ， 这是因为含 盐量过高 的海水 约 占总储水量 的 ９ ％以上 ， ７ 它意味着淡水仅 占不到 ３ 。而且这些 淡水资源分 ％ 布极不均衡 ， 约有 ８ ％被冻 结在两极 地带和高寒 冰川之 中 ， 以 ６ 所 可供人类可利用 的淡水仅 占全球总储水量的０２ ％ Ｌ 。 ．６ ｌ ｊ
的技术进 步及存在 的问题 ， 根据该技术研究及应用 现状 ， 提出了我 国反渗透海水淡化技术未来发展的看法 。
关键 词 ： 反渗透； 海水淡化； 能量回收； 系统设计 中图分类 号 ：Ｂ４ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ０ — ６７２１）５ ０１ — ４ １ １ ９７（０２０ — ０３ ０ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｅ ｅｓ ｓ ｓｓｓ ａ ａｅ ｅ ａｉ ａｉ ｎ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｓ ｄ ｍｏ ｅ ａ ｄ ｍｏ ｅｗ ｄ ｌ ｔ ｓｕ ｉｕ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｓ ｒ ｃ ：Ｒ ｖ ｒｅ ｏ ｍｏ ｉ ｅ ｗ ｔｒ ｓ ｎ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｗ ｓｕ ｅ ｒ ｎ ｒ ｉ ｅｙ ｗ ｈ ｉ ｎｑ ｅ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｄ ｌ ｏ ｙ ｉ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔｙ ａ ｓ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｓｔ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｅ ｒ ｖｅ ｅ ｎ ｄ ｔｅ ｄ ｓ ｉ ａｉｎ ｓ ｓｅ ０ — ｎ ｒ ｃ ｎ ｅ ｒ ．Ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｐ ｌ ｔ ｉ ｔ ｆｔ ｈ ｏ ｏ ｙ ｗ ｒ ｅ ｉｗ ｄ，ａ ｅ ａ ｎ ｔ ｙ ｔｍ ｐ ｃ ｏ ｕ ｏ ｈ ｅ ｈ ｌ ｏ
为 了解决水 资源缺乏 问题 ， 政府 已经开 始采 取 了一系列 强力 有效 措施 ， 这预示着 ２ 世 纪必然将 是海水 淡化 大发展 的时代 。多 １ 年来 ， 世界不少 国家先后成立 专门机构 ， 投人 大量 的资金 ， 研究和 开发海水淡化技术 。我 国从 １５ ９ ８年开始研究开发海水淡化技术 ， 广泛 ， 国际 给水技术市 场上每年以 １ ． ％ 的速度增长 。有关 在 ０６ 专家认为 ， Ｏ将 与 Ｍ Ｆ 和 ＭＥ Ｒ Ｓ、 Ｄ一起决定海水淡化 的未 来。
（ ｅ ａｏａ ｒ ｆｒ ｒ ｎＣ ｅ ｃｌ ｒｃｓ ｏ Ｍｉ ｓ ｆ ｄ ｃｔ ｎ Ｋ ｙＬ ｂ ｒ ｏｙ ｏ ｅ ｈｍｉ ｏｅｓ ｆ ｎ ｔ ｏ ｕａ ｏ ， ｔ Ｇ ｅ ａＰ ｉｒ Ｅ ｙ ｉ Ｗｕ ａ ｓｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ｕ ｅ Ｗｕ ａ ３０ ３ Ｃ ｉａ ｈ ｎＩ ｔｕｅ ｆ ｃｎｌ ｙ Ｈ ｂ ｉ ｈ ｎ ０ ７ ， ｈｎ ） ｎｉ Ｔ ｏ ４
相继建成 。而海水反渗透膜 的生产 线也在 这期 间成 功投 产。这 标 明我 国的反渗透技进入 了逐 步成熟 的时代 。
按分离过程分类 ， 水淡 化方 法主 要有 蒸馏 法 、 海 膜法 、 晶 结
溶剂萃 取 法 和离 子 交 换 法等 。其 中蒸 馏 法 又有 多 级 闪蒸 资源问题 已成为举世 瞩 目的重 要问题 之一。地球上 最大 的水体 法 、 （ Ｆ、 ＭＳ ） 多效蒸 发或多效蒸馏 （ ＭＥ或 Ｍ Ｄ）和压 汽蒸馏 （ Ｃ） Ｅ Ｖ 是海洋 ， 占地球表面积的 ７ ．％ ， 约 ０ ９ 总储水量达 到 １５× ０ ｍ 。 ． １ ｋ ３ 之分 ， 膜法海 水淡化 技 术则包 含 了反渗 透法 （ Ｏ） 电渗 析法 Ｒ 和 从数据上来看 ， 地球 的水资源 非常充 足 ， 类似乎 不用担 心会缺 人
１ ４广州 Nhomakorabea化
工
２１ ０ ２年 ３月
术 Ｊ 。经过近 ４ 年 的不懈努 力 ， ０ 反渗 透技术 已经取得 了令人 瞩 目的进展 。 目前反 渗透 膜与组 件 的生产 已经 相 当成熟 ， 的脱 膜 盐率高 于 ９ ．％ ， ９５ 透水通量大大增加 ， 污染 和抗氧化 能力 不断 抗 提高 。销售价格稳 中有 降 ； 反渗透 的 给水 预处理 工艺 经 过多 年 的摸索基 本可保 证膜 组件 的安全 运行 ； 压泵 和能量 回收装 置 高 的效率也 在不 断提 高。以上 措施 使得反 渗透淡化 的投 资费用 不 断降低 ， 淡化水 的成 本 明显下 降。反渗 透海 水淡 化 的技术 进 步 主要表现 在 ： 反渗透 膜 的更新 换代 、 关键 设备 的研 制 、 给水 预 处 理、 反渗透淡化系统优化设计等方 面。
（ Ｄ或 Ｅ Ｒ） 结 晶法则 由冷 冻法 和水合 物法 构成 。虽然 淡化 Ｅ Ｄ ， 方法有许 多种 ， 多年 的实践 表明真 正实用 的海水 淡化 方 法 只 但
有 Ｍｓ 、 Ｖ Ｆ ＭＥ、 Ｃ和 Ｒ Ｏ等几种方法。 随着抗 氧化 、 耐细 菌侵蚀 、 高 压 、 水通 量大 的新 膜 的应 耐 透
基金项 目： 国家重点基础研究发展计￣ （７ ） 目（０９ Ｂ ２ ４４ ， ｌ９ ３ 项 Ｊ ２ ０Ｃ ６３０ ） 国家高技术研究发展计划 （６ ） 目（０ ９ Ａ ６ ９ １ ， ８３ 项 ２０ Ａ ０２０ ） 北京市 自然科学 基金 资助项
目（ １０ １ 。 ２ ００ ）
作者简介 ： 彭冠宇（９ ９一）男 ， １８ ， 在读硕士研究生 ， 主要从事反渗透方面的研究 。
（ 武汉工程 大学绿 色化 工过 程教 育部 重点 实验 室，湖 北
摘 要 ： 反渗透海水淡化技术以其特有的优点得到了越来越广泛的应用， 近几十年来我国对该技术的研究取得了较大发展。该
文综述了反渗透海水淡化技术 的发展过程及应用状况 ， 重点介绍了反渗透膜 、 预处 理技术 、 能量 回收技术 、 反渗透 系统 优化设计等方 面
Ｔｈ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆＲｅ ｅ ｓ ｓ ｏ ｉ ｅ ｗａ ｅ ｓ ｌ ｔｏ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｖ ｒ ｅ Ｏ ｍ ｓｓ Ｓ ａ ｔｒ Ｄｅ ａｉ ｉｎ ｃ ｎ ｌｇ ｎａ
ＰＥＮＧ ａｎ—ｙ Ｇｕ ｕ，ＳＵＮ ｎ Ｗｅ
ｗａｅ ｅ ａ ｉａ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ，ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｉｗｓｏ ｕ ｏ ｎ ｒ ｒｔ ｉ ｄ ｓ ｉ ａｉｎ ｍｅｈ ｄ ｗ ｒ ｕ ｔｒ ｄ ｓ ｌ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｎ ｏ ｙ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｖｅ ｆ ｒｃ ｕ ｔ ｆ ｈ ｓ ｅ ａ ｎ ｔ ｔｏ ｅ ｅ ｓ ｍｍａ ｉ ｄ ｏ ｙ ｏ ｌ ｏ ｒｚ ． ｅ
２ 反渗 透海水淡化技术进展
反渗透海水淡化 （ ＷＲ Ｓ Ｏ）技 术 自 ２ Ｏ世纪 ７ ０年代进入 海水 淡化市场后 ， 发展十分迅速 ， 现在 已经 占全世界 淡化水 总产量 的
从 电渗析着手 ； 约十年以后开始注 意到反渗 透技 术。１９ ９ ７年建成 ４ ％ ， ４ 世界上将近 ８ ％ 的海水淡化装 置都采用 的是反 渗透膜 技 ０
第４ ｏ卷第 ５期
２１ ０ ２年 ３月
广
州
化
工
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ５ １４ ．
Ｍ ａｃ ２ ２ ｒ ｈ． ０１
Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ｈ ｍｉ ａ ｎ ｕ ｔ ａ ｇ ｈ ｕ Ｃ ｅ ｃ ｌＩ ｄ ｓ ｙ ｒ
反 渗透 海水 淡化技 术研 究进展
彭冠宇 ，孙 雯
武汉 ４０７ ） ３０３
舟山 Ｅ产 ５０ｍ 海水反渗透淡化装置。在此之后 ， ｔ ０ 我国 日产千吨 级的海水反渗透淡化装置和 １产 １００ ｍ ３ ８０ 的苦 咸水反 渗透装 置
各种资源中不可替代 的一 种重要 资源 ， 它是生命 的源 泉 ， 是经济 社会发展的命脉。水资源与环境密切相关 ， 也与人 口间接有关 ， 水
２ １ 反渗 透膜更 新换 代 ．
反渗 透海水淡 化技术 的关 键是 反渗 透膜 的应 用 ， 虽然 膜 及 组件 的生产 已相 当成熟 ， 的脱盐率大 于 ９ ． ％ ， 膜 ９ ３ 但膜 的平 均使 用寿命 只有 ５年 ， 可避免 的膜 污染 又是 造成膜 使用 寿命 短 的 不
２ ２ 给 水 预处 理 的技术 改进 ．
（ ） 氯预处理 ： １加 海水 不仅 水质 硬度 偏高 ， 且 当中微 生物 而 繁多 ， 特别是水温 较高 的表 层海 水。微生 物污染 不 仅 给引水 设 施， 而且给淡化系统 的正 常运 行造成各 种麻烦 ， 至事故 。反渗 甚 透膜表 面的污染 ， 造成 了产水 量和脱盐 率下降 、 组件 压差 的增大 等 问题 的频繁发生。因此 ， 渗透 膜海水 淡化过 程是否 顺利 ， 反 给 水 的预处 理十分关 键 。大型海水淡化 装置虽 然在沙 特投入 运行 已久 ， 但也 出现 了上述 的问题 。关 于 Ｓ Ｏ给水预处 理过程 ， ＷＲ 主 要是对海 洋微 生物 污染 的认识 和处 理 。微 生物 的大 量存 在 ， 一 直是令海水淡 化工程 技术 人员 感到 头痛 的 问题 ， 同时也 是历 届 国际海水淡化 会议 讨论的问题之一 。海水 中并 存着各 种细 菌和 海藻 等 ， 它们 繁殖 速度快 ， 了控 制它 们 的繁殖 ，ＷＲ 为 Ｓ Ｏ给水 常 用氯化方 法消毒杀 菌。 由于大多 数反 渗透 膜 的耐氯 性 能差 ， 容 易被损坏 或降解。因此膜组件 的给水 均需 采取 除氯处理 。通过 几年现场 的实验研究 ， 国杜邦 公 司和 日本 东洋 纺公 司均基 本 美 解决 了微 生物 污染与 控制 问题 ， 而大 大地减 少化 学清 洗 的次 从 数， 提高 Ｓ Ｏ的利 用率 。 日本东 洋 纺公 司把过 去 的连续加 氯 ＷＲ 改为 间断加氯 法。加氯量也 比以往少 ， 采用所谓 “ 弱消毒 ” 使 加 ， 入氯量 刚好足 以抑制 海藻 等 的生长 ， 又不会 促进 可被 消化 有 但 机 物 的生 成 …。
主要原 因 ， 而膜 的使用寿命短是海水 淡化成 本较高 的主要 原 因。 在膜 的“ 有限寿命” ， 里 如何优化工艺技术 ， 膜分离技 术在 工程 使
反渗透技术具有 投资 省 、 能耗 小 、 作方 便 、 于控 制 ， 操 易 经过 我 国淡水资源总量约为 ２８×１ ｍ ， ． ０ 居世界第四， 但人均 占 用 ， 反渗透处理后 ， 水质完全可 以达 到 ＷＨ Ｏ的饮用水标准 。基于 以 有 量为 ２ ３×１ 仅 居世界平均水平 的 １４ 排 在第 １ １ ， ． ０ｍ ， ／， ２ 位 是 反渗透海水淡化技术 （ ＷＲ ） Ｓ Ｏ 在世界范 围内的应用 日益 世界上 １ 个最贫水 国家之一 ， ３ 特别 是在我 国沿海 工业发达城市 ， 上优点 ， 人均水资源 占有 量大部 分小 于 ６０ｍ （ ０ 大连 ， 天津 等地小 于 ３０ ０ ｍ） 。据专家估计 ， ２ ３ 到 ０ ０年中国的缺水量将达 到 ６ ０×１ ”ｍ 。 ． ０ ３
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１ 海 水 淡 化 问题 现 状
当今世界面临着人 口、 源与环境三大 问题 。其 中水 资源是 资
水 。但实事并非如此 ， 这是因为含 盐量过高 的海水 约 占总储水量 的 ９ ％以上 ， ７ 它意味着淡水仅 占不到 ３ 。而且这些 淡水资源分 ％ 布极不均衡 ， 约有 ８ ％被冻 结在两极 地带和高寒 冰川之 中 ， 以 ６ 所 可供人类可利用 的淡水仅 占全球总储水量的０２ ％ Ｌ 。 ．６ ｌ ｊ
的技术进 步及存在 的问题 ， 根据该技术研究及应用 现状 ， 提出了我 国反渗透海水淡化技术未来发展的看法 。
关键 词 ： 反渗透； 海水淡化； 能量回收； 系统设计 中图分类 号 ：Ｂ４ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ０ — ６７２１）５ ０１ — ４ １ １ ９７（０２０ — ０３ ０ ０
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相继建成 。而海水反渗透膜 的生产 线也在 这期 间成 功投 产。这 标 明我 国的反渗透技进入 了逐 步成熟 的时代 。
按分离过程分类 ， 水淡 化方 法主 要有 蒸馏 法 、 海 膜法 、 晶 结
溶剂萃 取 法 和离 子 交 换 法等 。其 中蒸 馏 法 又有 多 级 闪蒸 资源问题 已成为举世 瞩 目的重 要问题 之一。地球上 最大 的水体 法 、 （ Ｆ、 ＭＳ ） 多效蒸 发或多效蒸馏 （ ＭＥ或 Ｍ Ｄ）和压 汽蒸馏 （ Ｃ） Ｅ Ｖ 是海洋 ， 占地球表面积的 ７ ．％ ， 约 ０ ９ 总储水量达 到 １５× ０ ｍ 。 ． １ ｋ ３ 之分 ， 膜法海 水淡化 技 术则包 含 了反渗 透法 （ Ｏ） 电渗 析法 Ｒ 和 从数据上来看 ， 地球 的水资源 非常充 足 ， 类似乎 不用担 心会缺 人
１ ４广州 Nhomakorabea化
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２１ ０ ２年 ３月
术 Ｊ 。经过近 ４ 年 的不懈努 力 ， ０ 反渗 透技术 已经取得 了令人 瞩 目的进展 。 目前反 渗透 膜与组 件 的生产 已经 相 当成熟 ， 的脱 膜 盐率高 于 ９ ．％ ， ９５ 透水通量大大增加 ， 污染 和抗氧化 能力 不断 抗 提高 。销售价格稳 中有 降 ； 反渗透 的 给水 预处理 工艺 经 过多 年 的摸索基 本可保 证膜 组件 的安全 运行 ； 压泵 和能量 回收装 置 高 的效率也 在不 断提 高。以上 措施 使得反 渗透淡化 的投 资费用 不 断降低 ， 淡化水 的成 本 明显下 降。反渗 透海 水淡 化 的技术 进 步 主要表现 在 ： 反渗透 膜 的更新 换代 、 关键 设备 的研 制 、 给水 预 处 理、 反渗透淡化系统优化设计等方 面。
（ Ｄ或 Ｅ Ｒ） 结 晶法则 由冷 冻法 和水合 物法 构成 。虽然 淡化 Ｅ Ｄ ， 方法有许 多种 ， 多年 的实践 表明真 正实用 的海水 淡化 方 法 只 但
有 Ｍｓ 、 Ｖ Ｆ ＭＥ、 Ｃ和 Ｒ Ｏ等几种方法。 随着抗 氧化 、 耐细 菌侵蚀 、 高 压 、 水通 量大 的新 膜 的应 耐 透
基金项 目： 国家重点基础研究发展计￣ （７ ） 目（０９ Ｂ ２ ４４ ， ｌ９ ３ 项 Ｊ ２ ０Ｃ ６３０ ） 国家高技术研究发展计划 （６ ） 目（０ ９ Ａ ６ ９ １ ， ８３ 项 ２０ Ａ ０２０ ） 北京市 自然科学 基金 资助项
目（ １０ １ 。 ２ ００ ）
作者简介 ： 彭冠宇（９ ９一）男 ， １８ ， 在读硕士研究生 ， 主要从事反渗透方面的研究 。
（ 武汉工程 大学绿 色化 工过 程教 育部 重点 实验 室，湖 北
摘 要 ： 反渗透海水淡化技术以其特有的优点得到了越来越广泛的应用， 近几十年来我国对该技术的研究取得了较大发展。该
文综述了反渗透海水淡化技术 的发展过程及应用状况 ， 重点介绍了反渗透膜 、 预处 理技术 、 能量 回收技术 、 反渗透 系统 优化设计等方 面
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２ 反渗 透海水淡化技术进展
反渗透海水淡化 （ ＷＲ Ｓ Ｏ）技 术 自 ２ Ｏ世纪 ７ ０年代进入 海水 淡化市场后 ， 发展十分迅速 ， 现在 已经 占全世界 淡化水 总产量 的
从 电渗析着手 ； 约十年以后开始注 意到反渗 透技 术。１９ ９ ７年建成 ４ ％ ， ４ 世界上将近 ８ ％ 的海水淡化装 置都采用 的是反 渗透膜 技 ０
第４ ｏ卷第 ５期
２１ ０ ２年 ３月
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反 渗透 海水 淡化技 术研 究进展
彭冠宇 ，孙 雯
武汉 ４０７ ） ３０３
舟山 Ｅ产 ５０ｍ 海水反渗透淡化装置。在此之后 ， ｔ ０ 我国 日产千吨 级的海水反渗透淡化装置和 １产 １００ ｍ ３ ８０ 的苦 咸水反 渗透装 置
各种资源中不可替代 的一 种重要 资源 ， 它是生命 的源 泉 ， 是经济 社会发展的命脉。水资源与环境密切相关 ， 也与人 口间接有关 ， 水