趙偉 中節(jié)能（保定）環(huán)保能源有限公司

一、低溫多效海水淡化技術(shù)（MED）

（一）基本原理

根據(jù)產(chǎn)品水量需求，配置使用一系列串聯(lián)連接的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器，蒸汽按介質(zhì)流程進(jìn)入第一效蒸發(fā)器的管路，與蒸發(fā)器內(nèi)噴淋的海水熱交換后，冷凝成淡化水，與此同時，海水與蒸汽換熱后，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽繼續(xù)進(jìn)入下一效，與噴淋的海水進(jìn)行熱交換，如是反復(fù)，最終達(dá)到連續(xù)產(chǎn)出淡化水的目的。

（二）低溫多效海水淡化技術(shù)的優(yōu)缺點分析

優(yōu)點：熱效率高，溫差在30℃左右即可達(dá)到10 倍以上的產(chǎn)水比，且運(yùn)行彈性較大，運(yùn)行負(fù)荷在40%-110%之間變動時，產(chǎn)水比變動不大；海水的預(yù)處理工藝簡單，能耗及化學(xué)藥劑消耗均不高；系統(tǒng)安全可靠性高，即使在發(fā)生傳熱管泄漏的情況下，仍可保持產(chǎn)品水品質(zhì)；

缺點：系統(tǒng)設(shè)備體積較大，初期投資成本較高。

（三）低溫多效海水淡化的工藝特點

1.目前較為常見的低溫多效海水淡化設(shè)備配置方案，熱源通常通過合理利用電廠的低參數(shù)蒸汽，發(fā)電與海水淡化同步進(jìn)行，整體效率高。

2.低溫多效海水淡化設(shè)備在運(yùn)行中，始終保持蒸汽側(cè)壓力高，海水側(cè)壓力底，杜絕傳熱管泄漏導(dǎo)致海水污染蒸汽的情況，以達(dá)到產(chǎn)品水水質(zhì)穩(wěn)定的目的。

3.低溫多效海水淡化設(shè)備對海水品質(zhì)要求不高，在海水中的懸浮物＜300 的情況下，渾濁度、鹽度、溫度、微生物和沉積物等參數(shù)的波動一般不會影響產(chǎn)品水水質(zhì)。即使泥沙短時間超標(biāo)沖擊時，制水系統(tǒng)仍可正常運(yùn)行，只需要加強(qiáng)清洗，對設(shè)備壽命不會產(chǎn)生影響。

二、反滲透膜法海水淡化技術(shù)（SWRO）

（一）基本原理

用一張水分子可以通過但是鹽離子不能通過的半透膜將淡水和鹽水隔開，水分子會自然穿過半透膜而自發(fā)地向鹽水側(cè)流動，這種現(xiàn)象稱為滲透。當(dāng)滲透到鹽水一側(cè)的液面達(dá)到某一高度時，滲透的自然趨勢被這一壓力所抵消從而達(dá)到平衡。這一平衡壓力即為該體系的滲透壓，如在鹽水一側(cè)加一個大于滲透壓的壓力，鹽水中的水會透過半透膜到淡水處。這種與自然滲透相反的水遷移過程稱為反滲透。

（二）反滲透膜法海水淡化技術(shù)的主要優(yōu)缺點

優(yōu)點：反滲透過程中不發(fā)生介質(zhì)相變；前期設(shè)備投資及運(yùn)行制水的成本較低；設(shè)備布置緊湊，體積小，占地面積小。

缺點：預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)高；后期維護(hù)成本較高，膜組件需定期更換；對海水品質(zhì)要求高。

（三）反滲透膜法海水淡化的工藝特點

1.反滲透膜法海水淡化技術(shù)可以做到分質(zhì)供水。成品水水質(zhì)TDS 可達(dá)到300500mg/l，可以根據(jù)實際需要，合理確定產(chǎn)品水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.反滲透膜法海水淡化系統(tǒng)設(shè)備的制造及安裝耗時短，設(shè)備制造及安裝調(diào)試可分別在6 個月、2 個月內(nèi)完成。

3.反滲透膜法海水淡化設(shè)備對海水水質(zhì)變化的適應(yīng)性較差，預(yù)處理工藝流程控制指標(biāo)要求嚴(yán)格，其處理結(jié)果對系統(tǒng)的安全運(yùn)行有直接影響；后期運(yùn)行和維護(hù)成本高，

4.反滲透膜法海水淡化設(shè)備適用的海水水溫范圍較窄，溫度高低直接影響產(chǎn)品水水量及水質(zhì)。

三、低溫多效海水淡化與反滲透膜法海水淡化的性能比較

反滲透法海水淡化和低溫多效海水淡化工藝都是技術(shù)成熟、可靠的淡化工藝。兩者相比較差異如下：

（一）預(yù)處理工藝

一般來說，低溫多效海水淡化技術(shù)只需簡單的預(yù)處理，但反滲透膜法海水淡化技術(shù)的預(yù)處理工藝復(fù)雜程度大大提高，通常需要配套絮凝池、層狀澄清池、曝氣浮選、微濾或超濾系統(tǒng)，預(yù)處理過程所需的化學(xué)品量也大大增加。

常規(guī)情況下，低溫多效海水淡化和反滲透膜法海水淡化工藝中均需要使用阻垢劑，但反滲透膜法海水淡化工藝中需要的化學(xué)藥劑的種類及用量更大，包括H2SO4、混凝劑和絮凝劑、NaHCl 和Na2SO3等。

（二）能耗

在以制水為單一目的的情況下，較之低溫多效海水淡化技術(shù)，反滲透膜法海水淡化的能耗優(yōu)勢明顯。但在電水聯(lián)產(chǎn)的情況下，反滲透膜法海水淡化的能耗優(yōu)勢較小，且由于反滲透膜的使用壽命有限，后續(xù)維護(hù)成本較高，也增加了間接能耗。

低溫多效海水淡化技術(shù)的直接能耗受各種條件影響，地域區(qū)別明顯，需要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，進(jìn)行具體的核算。

（三）產(chǎn)品水水質(zhì)

低溫多效蒸發(fā)采用蒸餾工藝，產(chǎn)品水的TDS 可達(dá)到5mg/L,可以滿足絕大多數(shù)工業(yè)用水需要，再進(jìn)行脫鹽處理就可作電廠的鍋爐補(bǔ)水水源。反滲透的產(chǎn)品水質(zhì)TDS 一般在300-500mg/L，可滿足普通工業(yè)用水需求，但如作為電廠鍋爐補(bǔ)水，處理成本比低溫多效蒸發(fā)工藝較高。

（四）低溫多效海水淡化技術(shù)可實現(xiàn)電水聯(lián)產(chǎn)和能量的梯級利用

低溫多效海水淡化技術(shù)裝置的基本能源是在發(fā)電廠容易獲得的低品位蒸汽。

（五）運(yùn)行維護(hù)

與反滲透膜法海水淡化技術(shù)水廠相比，低溫多效海水淡化水廠的維護(hù)容易，適合于不需人員連續(xù)照看、自動化的操作。對操作員的失誤、設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢也不敏感，無風(fēng)險。

（六）設(shè)備運(yùn)行壽命

與反滲透膜法海水淡化技術(shù)水廠相比，低溫多效海水淡化水廠的實際壽命要長得多。海水反滲透膜最好在正常的海水和室溫（35℃以下）下運(yùn)行，膜通量通常低于15L/m2/h。每列膜組每年約3 次8-10 小時的反沖洗，海水反滲透膜的壽命期通常平均為7-8年。低溫多效海水淡化裝置的在適當(dāng)?shù)木S護(hù)下可連續(xù)運(yùn)行25-30 年，這點已被全世界所安裝的裝置所證明。

四、低溫多效海水淡化與反滲透膜法海水淡化經(jīng)濟(jì)成本分析對比

如表1 所示。

表1 低溫多效海水淡化與反滲透膜法海水淡化成本分析(2×1.25 萬噸/天)

五、結(jié)論

低溫多效海水淡化與反滲透膜法海水淡化都是目前成熟的淡化工藝，是市場份額最大的技術(shù)流派，并且發(fā)展速度相當(dāng)。在沿海電廠，綜合考慮海水的水質(zhì)、環(huán)境條件、能源成本、產(chǎn)品水的用途等因素，結(jié)合電水聯(lián)產(chǎn)，可選用低溫多效海水淡化技術(shù)。