海水淡化是指將3500mg/L的海水淡化至500mg/L以下的飲用水。目前，世界上裝機(jī)應(yīng)用的海水淡化方法主要有反滲透法(RO)和多級(jí)閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)�？嘞趟擕}是將高含鹽量的地表、地下苦咸水脫鹽至生活用水或工業(yè)用初級(jí)純水，主要采用反滲透法(RO)、納濾法(NF)和電滲析法(ED)。

據(jù)國(guó)際脫鹽協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至1995年底，全球日產(chǎn)水量在100m3以上的裝置有11066臺(tái)，每天生產(chǎn)淡水2030萬(wàn)m3。截至1997年底，裝置總數(shù)12451臺(tái)，日產(chǎn)水2273萬(wàn)m3，其中海水淡化為日產(chǎn)1337萬(wàn)m3，苦咸水淡化為日產(chǎn)5840萬(wàn)m3，且以年10～30%的速度增長(zhǎng)。就海水淡化而言，裝機(jī)容量以MSF為主，但近年來(lái)RO發(fā)展很快。MSF除極大型裝置外，1995年以來(lái)合同額極少。MSF從1989年的84.4%降為1997年的76.04%。而RO從1989年的5.6%上升為1997年的14%。MED1989年占6.7%，至1997年僅占5.47%。

對(duì)苦咸水脫鹽RO占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占76.23%，投資和造水成本更低。對(duì)廢水和水凈化RO也分別占到約65%和94%。1995年后，新增海水淡化和苦咸水淡化容量RO為90%。最大RO海水淡化廠建在沙特阿拉伯，日產(chǎn)淡水12.8萬(wàn)m3。最大地表水RO苦咸水淡化裝置建在美國(guó)，日產(chǎn)水38萬(wàn)m3。

目前海水淡化裝置的年銷售額達(dá)到100億美元，且以20%左右的年增長(zhǎng)速度持續(xù)發(fā)展，供應(yīng)商主要是美國(guó)和日本，應(yīng)用地區(qū)主要是中東地區(qū)、地中海地區(qū)和加勒比海地區(qū)，其次是東南亞和北非地區(qū)。

我國(guó)海水淡化技術(shù)應(yīng)用從上世紀(jì)七十年代初推廣用水型ED海水淡化器開(kāi)始，“九五”期間相繼建成了RO淡化裝置，多為小型或示范工程。

電滲析是我國(guó)開(kāi)發(fā)研究最早的膜技術(shù)，起始于1958年。十多年來(lái)，離子交換膜的年產(chǎn)量在40萬(wàn)m2以上，占世界水脫鹽用膜的30%。我國(guó)是世界上使用電滲析裝置進(jìn)行苦咸水脫最多的國(guó)家。工藝技術(shù)精湛、裝置價(jià)格低廉，外商無(wú)法與我國(guó)競(jìng)爭(zhēng)。目前有140余套日產(chǎn)量在1000～5000m3的苦咸水ED脫鹽裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)，多將含量在1500～3000mg/L的苦咸水脫鹽至生活用水。低濃度苦咸水脫鹽的最大裝置建于河南鞏縣電廠，日產(chǎn)水量7200m3。工藝用水的最大ED裝置建于金山石化公司，日產(chǎn)水6600m3。

中、小型苦咸水脫鹽裝置分布在華北、東化、西北各地，約3000余套。

膜技術(shù)為脫鹽、凈化的主流技術(shù)RO、NF、ED等具脫鹽功能的膜技術(shù)將成為新世紀(jì)海水淡化、苦咸水脫鹽的主流技術(shù)，工程穩(wěn)定可靠與造水成本低廉是吸引用戶的主要原因。

脫鹽膜組件已十分成熟，世界各生產(chǎn)膜組件的公司仍十分重視RO膜與組件的技術(shù)創(chuàng)新，目的在于開(kāi)發(fā)抗氧化、耐細(xì)菌侵蝕的新膜，提高膜與組件的產(chǎn)水量、脫鹽率等。如美國(guó)DOW公司推出FILMTECBW30—440膜元件，在約1.05MPa壓力下，產(chǎn)水量43.5m3/d，脫鹽率大于99%。FluidSystems公司推出PremiumTFC新元件，其苦咸水和海水膜元件的脫鹽率分別高達(dá)99.7%和99.8%。日本的東麗公司和日東電工公司已開(kāi)發(fā)出可耐的9.0Mpa的海水淡化膜，已在西班牙建造了水回收率高達(dá)60%的兩段RO海水淡化裝置。

1990年反滲透膜組件價(jià)格，按消費(fèi)價(jià)格指數(shù)折算僅為1973年的40%。

1990年之后又有明顯的下降。按從標(biāo)準(zhǔn)海水生產(chǎn)淡水計(jì)，目前工程投資為MSF在1800～2000$/m3.d，低溫MED在1100～1600$/m3.d，RO在700～900$/m3.d。

采用功能交換器(WorkExchangeEnergyRecovtry)，將從RO組件排出的高壓濃水的壓力回收并傳遞給組件進(jìn)水，其轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)89%～96%。ScottAShumway報(bào)導(dǎo)，一種新型的能量回收裝置已成功應(yīng)用到13600m3/d和5000m3/d的反滲透海水淡化裝置上，過(guò)程能耗為2.6kwh/m3，GoodF.Leitner指出加上預(yù)處理能耗，總能耗為2.83kwh/m3。這是近幾年在工藝方面的突出進(jìn)展。

StevenJ.Duranceau等報(bào)道，1996年佛里達(dá)水服務(wù)公司在Marco島對(duì)現(xiàn)有15000m3/d苦咸水淡化進(jìn)行改造，通過(guò)使用段之間的能量回收透平，使系統(tǒng)的產(chǎn)水量增加3780m3/d，增幅達(dá)25%。段之間能量回收透平適用于苦咸水反滲透淡化，含鹽量7500～10500mg/L，淡化能耗降到0.82kwh/m3。

在反滲透每水淡化流程中，采用納濾(NF)作為預(yù)處理，即MF—RO系統(tǒng)，NF脫除部分硬度和TDS，從而提高RO的水回收率，可進(jìn)一步降低能耗在25%，造水成本可降低30%。

目前各種淡化方法在能耗方面都無(wú)法與RO競(jìng)爭(zhēng)。RO為4～5kwh/m3、ED為14～16kwh/m3、MED為9～10kwh/m3、MFS為12～14kwh/m3。

我國(guó)已建成的RO脫鹽裝置經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。山東長(zhǎng)島日產(chǎn)1000m3RO海水淡化裝置，耗電為4.5kwh/m3。滄州集團(tuán)日產(chǎn)18000m3RO裝置，地下水含鹽量約13000mg/L，淡水低于500mg/L，耗電為3.1kwh/m3。國(guó)家計(jì)委“十一”甘肅定西10000m3苦咸水脫鹽RO示范項(xiàng)目，原水3500mg/L，淡水150mg/L，水回收率大于70%，估算成本為0.77元/m3。

納濾技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用比反滲透膜大約晚二十年。目前，國(guó)內(nèi)外都很活躍。納濾膜介于反滲透和超濾膜之間，其膜表面分離皮層具有納米納微孔結(jié)構(gòu)。相對(duì)于反滲透膜對(duì)NaCL的脫除率均在95%以上，一般將NaCL脫除率在90%以下的膜稱之為納濾膜。反滲透膜幾乎對(duì)所在溶質(zhì)都有很高的脫除率，而納濾膜只對(duì)特定的溶質(zhì)具有脫除率。納濾膜主要去除一個(gè)納米左右的溶質(zhì)粒子，截留分子量一般為100～2000。納濾膜主要用于脫除三鹵甲烷中間體(THM)，異味、色度、農(nóng)藥、合成洗滌劑、可溶有機(jī)物等致病因子，以及苦咸水脫除Ca、Mg等硬度成分。目前國(guó)外城市飲用水已有日產(chǎn)水5萬(wàn)m3級(jí)的大型裝置。納濾將是新世紀(jì)飲水市場(chǎng)的優(yōu)選技術(shù)。

脫鹽、濃縮在廢水資源化中的應(yīng)用

海水淡化為高含鹽水的脫鹽技術(shù)，以淡水為成品水則為脫鹽，以濃水為成品水則為濃縮。海水淡化與高濃度廢水處理，特別是無(wú)機(jī)系廢水處理具有同類裝置與較多共性工藝技術(shù)。

反滲透處理電鍍廢水、放射性廢水已很成熟，上世紀(jì)七十年代開(kāi)始用于鍍鎳漂洗廢水處理，爾后又用于鍍鉻、鍍銅、鍍鋅、鍍鎘等廢水處理。美國(guó)芝加哥API工藝公司采用B—9芳香族聚酰胺中空纖維膜組件處理WattNi漂洗水，廢水含Ni2-650mg/L，經(jīng)RO濃縮20倍達(dá)到13000mg/L、Ni2-的分離率為92%。北京廣播器材廠用醋酸纖維素膜處理亮鎳和暗鎳的漂洗廢水，廢水中Ni2-為1510～2400mg/L，系統(tǒng)Ni2-的回收率>99%。

由于ED海水淡化的耗電為RO的3倍。在海水淡化中的應(yīng)用愈來(lái)愈少，其在苦咸水脫鹽中仍有較大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。日本全部應(yīng)用ED濃縮海水制鹽。

離子交換膜具有很強(qiáng)的耐酸、堿性，耐氧化性，在含酸、堿、鹽高的廢水處理中應(yīng)用十分廣泛。如Al2O3生產(chǎn)零排放工程。將Al2O3生產(chǎn)廢渣赤泥上的結(jié)合堿和附液堿，通過(guò)加石灰乳和通入蒸氣，從固相轉(zhuǎn)移到液相，形成約含8g/LNaOH的復(fù)雜溶液，微孔過(guò)濾后進(jìn)入電滲析，制取含堿<500mg/L的生產(chǎn)用水和工藝用2NNaOH。

我國(guó)ED、RO用于廢水處理，以膜集成技術(shù)發(fā)展零排放工程為開(kāi)發(fā)方向，不僅回收有效成分，其回收的淡水可做工藝或生活用水。

我國(guó)西部石油天然氣開(kāi)支中，從深井涌出的含鹽量在10000～30000mg/L的鹵水，用ED———蒸發(fā)法制鹽工藝已經(jīng)開(kāi)發(fā)，電滲析將鹵水脫鹽至2000mg/L以下，供灌溉，濃縮至140g/L，提取Br、I后，濃縮制鹽。另外，用RO———ED———三效蒸發(fā)(浸沒(méi)燃燒)的工藝正計(jì)劃開(kāi)發(fā)。RO將鹵水脫鹽后400mg/L以下，成為優(yōu)質(zhì)飲用水，濃縮到50～60g/L，可回灌井中，或再用ED濃縮到120g/L，蒸發(fā)———噴霧干燥，制成固體鹽。

大力發(fā)展膜水處理技術(shù)產(chǎn)業(yè)

就水處理行業(yè)來(lái)說(shuō)，至上世紀(jì)末，國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口膜產(chǎn)品及膜法水處理工程年銷售額達(dá)20億人民幣。預(yù)計(jì)20065年，可達(dá)到40億人民幣左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)口膜元件和裝置約5.5億人民幣、成套進(jìn)口裝置承擔(dān)工程約5億人民幣，外商占中國(guó)膜技術(shù)市場(chǎng)的50%。中國(guó)大小近200個(gè)企業(yè)，產(chǎn)值約11億人民幣。中國(guó)膜技術(shù)市場(chǎng)多年來(lái)一直呈現(xiàn)為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)比較小，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力較差。

我國(guó)膜技術(shù)與世界先進(jìn)國(guó)家相比差距約10年左右，主要是膜的品種少、性能差。我國(guó)膜法水處理工程技術(shù)接近世界先進(jìn)水平，因市場(chǎng)急需，招致大量膜元件進(jìn)口。增加投入，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備、人才，高起點(diǎn)的發(fā)展膜產(chǎn)品制造業(yè)，生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能膜組器是提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。這需要膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行資源整合，形成資金、技術(shù)、人才優(yōu)勢(shì)，組建現(xiàn)代企業(yè)，使具有強(qiáng)有力的市場(chǎng)開(kāi)拓能力和持續(xù)創(chuàng)新能力。海水淡化工程的配套設(shè)置如耐腐蝕高壓泵、能量回收裝置等也靠進(jìn)口，還需要發(fā)展配套產(chǎn)業(yè)。

海水、苦咸水資源的開(kāi)發(fā)利用需要國(guó)家政策支持。國(guó)家、省、市都應(yīng)引導(dǎo)海水、苦咸水的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)多種開(kāi)發(fā)淡水資源方案進(jìn)行科驗(yàn)論證。美國(guó)海水淡化專家Gordon指出，從250公里調(diào)用可飲用水，其能耗與海水淡化相當(dāng)。我國(guó)沿海工業(yè)發(fā)達(dá)城市可供鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)發(fā)展海水淡化。

世界干旱地區(qū)地下水利用率一般達(dá)60～70%。我國(guó)西北地區(qū)地下水開(kāi)發(fā)利用程度低。目前地下水開(kāi)采僅104億m3，為地下水可開(kāi)采量370億m3的28%。西北僅局部地區(qū)和城市地下水超采，可利用該地區(qū)的苦咸水為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供一定的水源保證。

為促進(jìn)膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，可在沿海或內(nèi)陸地區(qū)建立海水、苦咸水資源開(kāi)發(fā)示范工程，使工程規(guī)模和經(jīng)濟(jì)技術(shù)都達(dá)到國(guó)際水平�？山⒉煌夹g(shù)發(fā)展模式的示范工程，如RO、NF、ED等，也可建立不同管理和運(yùn)營(yíng)模式的示范工程，在廣大牧區(qū)和海島可建立小型太陽(yáng)能、風(fēng)能海水或苦咸水脫鹽裝置。積極開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交流活動(dòng)。

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