海水淡化新技术研究

摘要

海水淡化也称海水化淡、海水脱盐，是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序。海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。是实现水资源利用的开源增量技术，本文通过阐述海水淡化的历史和现状，总结当前海水淡化的新技术及技术进展，分析海水淡化技术的前途与发展。

关键词

海水淡化；技术；历史；发展；前途

正文

一、海水淡化的起因与历史

我们通常所说的水资源,指陆地上的淡水资源.它是由江河及湖泊中的水、高山积雪、冰川以及地下水等组成的。人类目前比较容易利用的淡水资源，主要是河流水、淡水湖泊水以及浅层地下水。这些淡水储量只占全部淡水的0．3％，占全球总水量的十万分之七，即全球真正有效利用的淡水资源每年约有9 000立方千米。在当前全球普遍缺水的情势下，海水淡化就成为人类梦寐以求的愿望。

早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。

第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国，现在仍在德克萨斯州的弗里波特（Freeport）运转着。

1953年，一种新的海水淡化方式问世了，这就是反渗透法。这种方法利用半透膜来达到将淡水与盐分离的目的。

在新兴的反渗透法研究方兴未艾时，蒸馏法得到了极大的改进。常识告诉我们，水在常温常压下要加热到100℃才沸腾，产生大量的水蒸气。传统的蒸馏法只考虑了通过升高温度获得水蒸气的方式，耗能甚巨。而新的方法是将气压降下来，把经过适当加温的海水，送入人造的真空蒸馏室中，海水中的淡水会在瞬间急速蒸发，全部变成水蒸气。许多这样的真空蒸馏室连接起来，就组成了大型的海水淡化工厂。现在世界上的大型海水淡化工厂，大多采用新的蒸馏法。

1983年，沙特阿拉伯在吉达港修建了日产淡水30万吨的海水淡化厂；在科威特，现在每天可以生产淡水100万吨。波斯湾沿岸地区，有的国家的淡化海水已经占到了本国淡水使用量的80%—90%。

现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。

淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模，预计到八十年代末，淡化水将可用于农田灌溉。

二、海水淡化的具体技术方法

目前国际上部份海水淡化技术仍在试验阶段。直至2004年7月，两种最常用的淡化技术是反渗透（全球淡化能力的47.2%）及多级闪蒸（全球淡化能力的36.5%）。另外蒸馏法也是从海水获得淡水的一种方法。为了节省能源，可利用太阳能来蒸馏。蒸馏法也是实验室常用之制备纯水的方法之一。具体介绍如下：

蒸馏法：蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，根据所用能源、设备、流程不同主要可分设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。

反渗透法：通常又称超过滤法，该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。

多级闪蒸：所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。

除此之外海水淡化还有冷冻法、太阳能法、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产、太阳能蒸馏法、溴化锂吸收法等多种方法。此外，以上方法的其他组合也日益受到重视。在实际选用中，究竟哪种方法最好，也不是绝对的，要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件而定。

三、海水淡化现状

目前，全球海水淡化日产量约3500万立方米左右，其中80％用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题，即世界上1／50的人口靠海水淡化提供饮用水。全球有海水淡化厂1．3万多座，海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视；全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨等。

四、我国海水淡化发展前景与总结

目前，我国海水利用技术基本成熟，已建成具有自主知识产权的千吨级和万吨级示范工程，是完全掌握海水淡化技术的少数国家之一。近年来，天津、河北、浙江、青岛、大连等多个万吨级和10万吨级海水利用工程相继投产运营，市场已经形成，骨干企业开始介入。目前全国的海水淡化产水能力已从10年前的不足3万吨/日提升到42.5 万吨/日，年海水直接利用量达到500亿立方米。

总结

虽然我国海水淡化事业正在高速发展。但是我们也应看到中国海水淡化虽基本具备了产业化发展条件，但研究水平及创新能力、装备的开发制造能力、系统设计和集成等方面与国外仍有较大的差距。当务之急是尽快形成中国海水淡化设备市场的完整产业链条。围绕制约海水淡化成本降低的关键问题，发展膜与膜材料、关键装备等核心技术，研发具有自主知识产权的海水淡化新技术、新工艺、新装备和新产品，提高关键材料和关键设备的国产化率，增强自主建设大型海水淡化工程的能力。

参考文献

海水淡化技术与工程手册. 陈国华等

环境与绿色化学 张钟宪

太阳能海水淡化技术 郑宏飞, 何开岩, 陈子乾