關(guān)鍵詞：脫鹽  膜分離  蒸餾

摘要：本文通過(guò)介紹了高含鹽水的各種脫鹽技術(shù)，分析其原理和特點(diǎn)，指出針對(duì)不同條件采取多種除鹽技術(shù)的集成是解決高含鹽水脫鹽難題的有效而經(jīng)濟(jì)的方法。

前言

據(jù)聯(lián)合國(guó)提供資料分析，中國(guó)水資源總量為28124億 m3，居世界第6位，中國(guó)人均水資源量為2340m3，全球排 在109位。到本世紀(jì)中葉，中國(guó)人口預(yù)測(cè)達(dá)到16億時(shí)，人 均水資源為1600m3，成為嚴(yán)重缺水的國(guó)家。中國(guó)每年工業(yè)、 生活污水排放量已達(dá)約600億m3，90％的城市水域受到不 同程度的污染，尤其南方城市由于采用地表水做水源而地面 水又受到不同程度的污染，因此又導(dǎo)致水質(zhì)性缺水。水是我 國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源。我國(guó)政府對(duì)水資源的開(kāi) 發(fā)、利用、保護(hù)十分重視。脫鹽技術(shù)在海水淡化、苦咸水脫 鹽、廢水回用等方面發(fā)揮著重要作用。

高含鹽水脫鹽技術(shù)現(xiàn)狀

1、石灰/石灰-純堿軟化法

石灰軟化作為應(yīng)用最廣泛應(yīng)用的單元技術(shù)之一，能有 效降低水中結(jié)垢成份與懸浮物濃度，并且可使部分水處理劑 經(jīng)軟化工藝后再回流系統(tǒng)中繼續(xù)循環(huán)使用，石灰乳與水中的 碳酸鹽硬度成分反應(yīng)，生成難溶的CaCO3或Mg(OH)

2.后沉

淀析出。單純的石灰軟化法只能去除碳酸鹽硬度，而石灰- 純堿軟化法能有效去除水中結(jié)垢的主要成分如鈣、鎂、磷酸 鹽和二氧化硅等，并將水中的懸浮物、腐蝕產(chǎn)物和微生物粘 泥等在沉淀和過(guò)濾過(guò)程中去除，且產(chǎn)生泥渣易脫水，可作為 非毒性廢棄物掩埋處置。另外，石灰價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛， 運(yùn)行成本低，可與絮凝過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，即可降低水的硬度， 又可除濁。因此，石灰－純堿軟化法已廣泛用于工業(yè)純水系 統(tǒng)補(bǔ)充水的預(yù)處理。

2、膜分離

近40年來(lái)，膜分離技術(shù)已迅速發(fā)展成為工業(yè)循環(huán)冷卻 水系統(tǒng)中旁流處理中最重要、最廣泛采用的新型高效節(jié)能分 離單元技術(shù)，電滲析(ED)、反滲透(RO)、微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和滲透汽化(PV)等膜技術(shù)相繼發(fā)展，并成 為集成處理技術(shù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。主要膜分離技術(shù)簡(jiǎn)述 如下：

（1）反滲透膜技術(shù)

反滲透膜技術(shù)是以滲透壓差作為推動(dòng)力的一類膜分離過(guò)程。依據(jù)各種物料的不同滲透壓，通過(guò)RO膜技術(shù)達(dá)到分離提取、純化與濃縮的目的。RO技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，其能耗僅為電滲析的1/2，蒸餾技術(shù)的1/40，而且能夠達(dá)到深度除鹽目的。近年來(lái)，隨著膜分離技術(shù)的快速發(fā)展，工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，RO膜技術(shù)已逐漸取代傳統(tǒng)的離子交換、電滲析除鹽技術(shù)，成為工業(yè)水系統(tǒng)中首選除鹽技術(shù)。

RO膜技術(shù)今后主要發(fā)展趨勢(shì)是降低R O膜的操作壓 力，提高RO系統(tǒng)純水產(chǎn)率和濃縮回收率，以及廉價(jià)高效 預(yù)處理技術(shù)，增強(qiáng)膜組件抗污能力等。尤其近年來(lái)，在電 廠循環(huán)冷卻水脫鹽回用領(lǐng)域，集成膜工藝已成為主要發(fā)展 方向，其中“UF+RO”雙膜工藝已成為電廠深度除鹽的主 導(dǎo)技術(shù)。

（2）電滲析技術(shù)

電滲析技術(shù)是以電位差作為推動(dòng)力的一類膜分離過(guò)程。 在外加直流電場(chǎng)作用下，利用荷電離子膜的反離子遷移原 理使水中陰陽(yáng)離子做定向遷移，從水溶液及其它不帶電組 份中分離帶電離子組份。

ED技術(shù)作為脫鹽，在20世紀(jì)70～90年代得到廣泛 應(yīng)用，但由于ED只能部分除鹽，不能滿足許多工業(yè)領(lǐng)域深 度除鹽的技術(shù)需求且電耗高。因此，近年來(lái)已逐漸被反滲 透膜技術(shù)所替代。

（3）納濾膜技術(shù)

與RO相比，NF技術(shù)的操作壓力較低(0.5-1.0MPa)， 節(jié)能效果顯著。因此NF技術(shù)又稱低壓RO技術(shù)，是介于RO和UF之間的一種親水性膜分離過(guò)程，適宜分離分子量在 200-1000 Daltons(1Daltons=1.65×10-24g)，分子大小約 為1nm溶解組份的膜工藝。由于NF膜具有松散的表面層結(jié) 構(gòu)，存在氨基和羧基兩種正負(fù)基團(tuán)，具有離子選擇性，一價(jià) 離子可基本完全透過(guò)，對(duì)二價(jià)和高價(jià)離子具有較高截留率， 可去除約80%的總硬度、90%的色度和幾乎全部濁度及微 生物，因此，NF的軟化功能近年引起重視，在工業(yè)循環(huán)冷 卻水的排污水回用處理中具有良好的應(yīng)用前景。

3 、蒸餾脫鹽

蒸餾法是一種最古老、最常用的脫鹽方法。目前工業(yè)廢 水的蒸餾法脫鹽技術(shù)基本上均是從海水脫鹽淡化技術(shù)基礎(chǔ)上 發(fā)展而成。蒸餾法就是把含鹽水加熱使之沸騰蒸發(fā),再把蒸 汽冷凝成淡水的過(guò)程。蒸餾法是最早采用的淡化法，其優(yōu)點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、所得淡水水質(zhì)好等。蒸餾法有很多 種，如多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸、壓氣蒸餾、膜蒸餾等。

（1）多效蒸發(fā)（MED）

多效蒸發(fā)是讓加熱后的鹽水在多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸 發(fā)，前一個(gè)蒸發(fā)器蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源， 并冷凝成為淡水。其中低溫多效蒸餾是蒸餾法中最節(jié)能的方 法之一。低溫多效蒸餾技術(shù)由于節(jié)能的因素，近年發(fā)展迅 速，裝置的規(guī)模日益擴(kuò)大，成本日益降低，主要發(fā)展趨勢(shì)為 提高裝置單機(jī)造水能力，采用廉價(jià)材料降低工程造價(jià)，提高 操作溫度，提高傳熱效率等。

（2）多級(jí)閃蒸（MSF）

以海水淡化為例，將原料海水加熱到一定溫度后引入 閃蒸室，由于該閃蒸室中的壓力控制在低于熱鹽水溫度所對(duì) 應(yīng)的飽和蒸汽壓的條件下，故熱鹽水進(jìn)入閃蒸室后即成為過(guò) 熱水而急速地部分氣化，從而使熱鹽水自身的溫度降低，所 產(chǎn)生的蒸汽冷凝后即為所需的淡水。多級(jí)閃蒸就是以此原理 為基礎(chǔ)，使熱鹽水依次流經(jīng)若干個(gè)壓力逐漸降低的閃蒸室， 逐級(jí)蒸發(fā)降溫，同時(shí)鹽水也逐級(jí)增濃，直到其溫度接近（但 高于）天然海水溫度。

多級(jí)閃蒸是海水淡化工業(yè)中較成熟的技術(shù)之一，是 針對(duì)多效蒸發(fā)結(jié)垢較嚴(yán)重的缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的。MSF一 經(jīng)問(wèn)世就得到應(yīng)用和發(fā)展，具有設(shè)備簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行安全 性高、防垢性能好、操作彈性大以及可利用低位熱能和廢 熱等優(yōu)點(diǎn)，適合于大型和超大型淡化裝置，并主要在海灣 國(guó)家使用。

（3）蒸汽壓縮冷凝（VC）

蒸汽壓縮冷凝脫鹽技術(shù)是將鹽水預(yù)熱后，進(jìn)入蒸發(fā)器 并在蒸發(fā)器內(nèi)部分蒸發(fā)。所產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮提高壓力后引入到蒸發(fā)器的加熱側(cè)。蒸汽冷凝后作為產(chǎn)品水引 出，如此實(shí)現(xiàn)熱能的循環(huán)利用。當(dāng)其作為循環(huán)冷卻水脫鹽回 收工藝時(shí)，可使冷卻水中的有害成份得到濃縮排放，并使 95%以上的排污水以冷凝液的形式得到回收，作為循環(huán)水和 鍋爐補(bǔ)充水返回系統(tǒng)。這種工藝對(duì)設(shè)備材質(zhì)的要求極高，運(yùn) 行中需消耗大量的熱量，存在一次性投入和運(yùn)行費(fèi)用極高的 缺點(diǎn)，只可能在特別缺水的地區(qū)發(fā)電廠中采用。

脫鹽技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

脫鹽技術(shù)已經(jīng)得到充分的發(fā)展與研究，日趨成熟。在實(shí) 際選用中，究竟哪種方法最好，何種脫鹽技術(shù)處理成本最低，均不是絕對(duì)的，要根據(jù)脫鹽規(guī)模大小、選材、當(dāng)?shù)啬茉磧r(jià)格、水質(zhì)要求、地理氣候條件、技術(shù)與安全性、投資來(lái)源與管理 體制等實(shí)際條件而定。而且脫鹽技術(shù)的選擇也不是僅僅局限于單個(gè)脫鹽技術(shù)，而是建立在多種脫鹽技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的集成之上。

現(xiàn)階段多級(jí)閃蒸（MSF）、低溫多效（MED）和反滲透 （RO）是當(dāng)今脫鹽三大主流技術(shù)，多種膜技術(shù)的集成是解決 高含鹽水脫鹽難題的有效而經(jīng)濟(jì)的方法。目前主要采用的熱 法和膜法海水淡化相聯(lián)合的方式（如NF-RO,RO-MD， MED-RO或MSF-RO方式）就是一個(gè)很好的示范。綠色能 源(風(fēng)能、太陽(yáng)能及太陽(yáng)能光伏發(fā)電)的利用也是今后研究發(fā) 展的主要趨勢(shì)。

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