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海水淡化技术和装备目录(34项) 以我国海域为例简述海水淡化利用技术方法

2019年06月28日 网络整理

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海水淡化技术和装备目录(34项)

随着我国经济社会的快速发展和城市化进程的不断推进,水资源短缺已成为制约我国社会经济可持续发展的重要因素,特别是在经济总量大、人口密度高的沿海地区,水资源缺乏将成为事关经济社会发展乃至子孙后代生存空间的重大问题。海水淡化是从源头增加水资源量的有效手段,是解决我国淡水资源匮乏的战略选择。

我国高度重视海水淡化科技研发工作,自“七五”以来对海水淡化相关技术研发进行了持续支持,并将海水淡化作为优先发展主题纳入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》,2012 年发布实施了《“十二五”海水淡化科技发展重点专项规划》。通过科技支撑计划、863 计划、973 计划和海洋公益性行业科研专项等科技计划的部署实施,以及一系列鼓励海水淡化与综合利用技术和产业发展的规划、政策与措施的出台,我国海水淡化技术和工程能力取得长足发展。

目前,我国海水淡化单机产能达到国际通用水平,具备了单机规模2.5 万吨/日低温多效蒸馏法装置和单机2 万吨/日反渗透膜法海水淡化装置的制备能力,大部分海水淡化核心设备已经具备国产化能力。浓海水提钾、提溴等海水资源综合利用技术已能满足工业化生产要求,风电海水淡化等新技术取得重要突破。国内海水淡化企业创新能力逐步提升,在基本满足国内市场需求的同时,在国际海水淡化市场上逐渐崭露头角。

为了推动相关海水淡化与综合利用科技成果的全社会共享和产业化应用转化,我们向承担国家和地方科技计划项目的单位,征集了一批先进适用的海水淡化关键技术和装备的成果,经多次组织专家研讨编制形成了《海水淡化与综合利用关键技术和装备成果汇编》,经过专家咨询论证,现向社会公开发布。汇编内容分两部分,第一部分为“技术和装备目录”,第二部分为“技术和装备简介”。“技术和装备简介”部分由“综述”和“案例”组成,“综述”主要描述技术与装备的基本原理、技术内容,国内外本领域的技术发展情况,主要技术经济指标,应用推广等情况。“案例”包括项目概况、工艺与装备、投资与运行效益分析以及相关应用推广情况。

《海水淡化与综合利用关键技术和装备成果汇编》中的技术和装备成果由承担国家和地方科技计划任务的相关单位提供,经业内专家整理和编辑形成。任何机构使用本成果汇编中的技术和装备,请研究分析技术和装备在相关应用中的实用性,并根据《合同法》等相关法律法规,与技术和装备提供方约定权利义务,在技术交易和使用中严格履行供需双方的责任与义务。

感谢中国21 世纪议程管理中心和杭州水处理技术研究开发中心对编制工作的大力支持!感谢谭永文、阮国岭、许振良、袁俊生、杨波、解利昕、郑宏林、张雨山等专家为本汇编整理和编辑所付出的辛勤劳动!同时感谢所有参加本汇编和提供案例的其他单位及专家!

延伸阅读:

海水淡化与利用关键技术与装备成果发布

第一部分 技术和装备目录

海水淡化技术和装备目录

以我国海域为例简述海水淡化利用技术方法

为应对全球淡水资源短缺的问题,许多沿海国家及地区积极开展海水淡化和综合利用的技术研发工作。以色列70%的饮用水来自海水淡化水;澳大利亚的海水利用主要用于市政,占总装机规模的96%;美国的海水利用主要用于市政,占89.5%;沙特阿拉伯是目前全球最大的海水淡化生产国,2010年其产量达到11亿m3。

中国淡水资源缺乏,人均淡水资源量仅为世界人均占有量的1/4,沿海地区人口稠密,淡水供需矛盾尤为突出。海水淡化技术可以增加水资源总量,有效缓解我国沿海地区淡水短缺的矛盾。在海水资源方面,我国拥有渤海、黄海、东海、南海四大海域,海岸线超过1.8万km,水资源相当丰富。但海水淡化发展速度相对其他国家缓慢,直至“十一五”期间海水淡化产业才开始较为迅速地增长。据统计,至2011年底我国海水淡化能力为66万m3/d。目前,影响海水淡化的因素有政策、技术和价格等。其中海水水质是影响淡化技术正常应用及成本的重要因素。有研究发现,海水中的有机物污染、SDI(淤泥密度指数)、温度、浊度和盐度是影响反渗透膜运行的重要指标,进而影响淡化水品质。因此对中国海域的海水理化性质、海水利用现状、研究进展进行探讨,对于优化沿海水资源结构、保障国家用水安全和促进沿海经济社会可持续发展具有战略意义。基于此,笔者首次将海水水质和海水利用状况相结合,介绍中国渤海、黄海、东海、南海4个海域海水淡化的相关水质情况,归纳各地区海水利用的工艺技术条件和发展现状,分析形成原因和经验教训,旨对海水利用发展落后的沿岸地带提供帮助,对海水淡化利用较好地区的发展和转型方向提供参考,并为中国海水利用的发展提供新的思考途径。

图片来源于网络

1 渤海海域

1.1 渤海的水质特征

渤海是一个近封闭的内海,水温受北方大陆性气候影响显著,2月份平均水温在0 ℃左右,8月份达21 ℃。受大陆淡水注入的影响,盐度仅为30‰,是中国近海中最低的。1978—2010年历年8月的观测资料结果表明渤海夏季海水pH年际变化范围为7.86~8.30,渤海水温年际变化、降水量(酸雨)和月均黄河口径流量年际变化是影响海水pH变化的主要因素。

吴琳琳等研究发现2012年4—7月渤海湾海水温度为12.7~30.8 ℃、pH为 7.30~8.55、海水CODMn为0.98~3.36 mg/L、溶解性总固体(TDS)为 30.7~32.1 g/L、浊度为2.96~136 NTU、Cl-为16.9~17.8 g/L、电导率为44 800~49 800 μS/cm。整体而言渤海水质的浊度变化范围较宽,主要受渤海湾海水泥沙含量的影响,特别在有潮汐和风浪时会大幅升高。此外还发现海水温度升高会使操作压力和脱盐率下降,主要是因为水温上升导致水的黏度降低,膜材料的渗透性能提高,从而透过的盐分增加。郭兴芳等发现天津渤海湾海水溶解性有机物所占比例较大,m(SCOD)∶m(COD)为57.3%~97.1%,绝大多数>65%,反渗透海水淡化预处理宜选择能有效去除相对分子质量低的溶解性有机物的工艺技术。整体而言,渤海湾水质在温度、浊度方面变化较大,有机物、SDI较高,盐度较低。

1.2 渤海海水淡化现状

针对渤海的水质特点,张大群等采用强化混凝—O3/UV消毒作为海水淡化蒸馏法的预处理工艺,使得原水浊度、CODMn、UV254、细菌的去除率分别达到96%、40%、19%、99.9%。马敬环等通过混凝—斜板沉淀池—砂滤新工艺处理渤海海水,可使出水浊度降至1 NTU以下,铁降至0.1 mg/L,该工艺适合处理水质变化范围广的渤海海水。

渤海湾中,天津是我国较早开展海水淡化研究的地区之一,目前该区域的海水淡化技术在国内居领先水平。至2011年,天津市已建成海水淡化工程4个,分别是天津北疆电厂、天津大港新泉海水淡化有限公司、天津开发区万吨级海水淡化示范工程和天津大港电厂,海水淡化总处理能力为21.6万m3/d,海水淡化水利用量10万m3/d。其中天津北疆电厂是国内首个海水淡化水大规模进入市政管网的项目,它的海水淡化水日均供水量为6 000 m3左右,90%以上向社会供应。技术上,该项目采用低温多效海水淡化技术,针对渤海湾水质较差的特点,其预处理工艺为高潮位取水—二沉池—微砂加速絮凝沉降池—清水池。天津大港新泉海水淡化有限公司总处理规模为15万m3/d,采用反渗透海水淡化技术。

山东是全国海水淡化应用最广泛的省份之一,其淡化技术主要以反渗透和低温多效蒸馏为主。截至2006年底山东省海水直接利用量超过20亿m3,建成海水淡化工程17处,日淡化海水3.5万m3,占全国淡化水量的25%。目前,该省大型海水淡化项目主要分布在青岛、烟台和威海3个城市。华能威海电厂是威海市主要的海水淡化企业,年淡化海水237万m3,针对渤海海水特点,该电厂采取的预处理工艺如下:海水取水→加NaClO系统→加PAC、PAM系统→多介质过滤器→活性炭过滤器,此外为了克服冬季水源低温的影响,水源主要来自循环水和凝汽器排水。烟台市在长岛县建立了5座海水淡化站,每日产水量达到1 850 m3,直接受益人口达3.6万人。此外,烟台核能海水淡化示范工程已获批准,进入可行性研究阶段,工程建成后可日产淡化海水14.5万m3,将大大缓解烟台的水资源紧张状况。

辽宁省内海域辽阔,海水资源利用具有极大的优越条件。目前该省已建成并能有效运行的海水淡化设施有华能营口电厂、红沿河核电厂、葫芦岛海水淡化工程等。其中华能营口电厂产水量达10 000 m3/d,针对渤海水质浊度高、温度低等特点,以海水直流冷却水作为原水,其具体工艺流程如下:海水冷却水—反应沉降池—双室介质过滤器—双室细砂过滤器。2010年大连市海水淡化量为339万m3,海水直接利用量为11.2亿m3。其中大连长海县自来水公司的海水淡化项目产水量为1 200 m3/d,主要用于岛上居民饮用;大连庄河电厂采用海水反渗透技术,产水量达29 000 m3/d,主要用作冷却水或锅炉补给水。

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他山之石|海水淡化技术开发和产业发展的国际经验


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