海水淡化裝置的研究

劉志杰，崔肖潔

浙江海洋學院船舶與建筑工程學院，浙江 舟山 316000

0 引言

我國有著廣闊的海域面積，海水資源非常的豐富，但是淡水資源卻非常缺乏的國家。淡水資源“既患貧又患不均”。人均水量既少，地域分布上又很不均衡。再加上人們在生產和生活中不斷地向水體中排入大量的污染物，使得水體遭受到了嚴重的污染。隨著經濟的發展，科技的進步，很多用水量較大的企業相繼建成，如何能夠解決水資源缺乏，滿足供水要求已成為人們關注的主要問題。

海水淡化裝置就是利用海水脫鹽生產淡水。是實現水資源利用的開源增量技術，可以增加淡水總量，且不受時空和氣候影響，水質好、價格漸趨合理，可以保障沿海居民飲用水和工業鍋爐補水等穩定供水。

海水淡化的方法有電滲析法、蒸餾法、反滲透法，目前應用反滲透膜的反滲透法以其設備簡單、易于維護和設備模塊化的優點迅速占領市場，逐步取代蒸餾法成為應用最廣泛的方法。

1 淡化海水在生活生產中的應用

淡化的海水使用范圍很廣。淡化后的海水可以被用來水浴。而且用淡化海水水浴對人體的生理機能有很大的好處，做過海水浴之后的人的體溫，皮溫，呼吸及脈搏和做過礦泉水浴之后體溫，皮溫，呼吸及脈搏有顯著的差異，查閱相關資料表明，淡化海水浴對人體這些生理指標的影響由于礦泉水。海水淡化浴礦泉水浴均為全身熱療法，但是淡化海水浴有肯能提高臨床治療效果。

淡化海水在遠行的大型艦艇上也有廣泛的應用，遠行的艦艇如果帶有大量的淡水會降低艦艇的載貨能力。如果利用淡化海水，不僅能夠滿足船上人員的飲用、洗滌等生活需要，還可以用來供給動力裝置、衛生醫藥等部門使用。海水淡化裝置直接影響到船舶的續航力， 一般大型艦船， 每天需補充淡水量約200t。

淡化海水在日常的生活中應用也很多，現在在沿海地區應用更為廣泛，有些海島城市甚至用淡化還水來作為該城市的飲用水，他們將近海的海水經過處理達到一定的標準后通過當地的自來水產，向居民供水。很多企業也用淡化后的海水來進行生產，這樣可以降低生產成本，提高企業利潤。

2 淡化海水裝置的主要類型及原理

海水淡化的方法很多，目前被應用于市場上的海水淡化方法主要有電滲析法、蒸餾法、反滲透法，現在本文將通過以下內容來簡要說明淡化海水裝置的主要類型及原理。

2.1 電滲析法

電滲析是膜分離技術的一種，是電解和滲析擴散的組合，它的工作原理就是利用離子交換膜的選擇透過性，在外加電場的作用下，陰、陽離子分別往陽極和陰極移動，它們最終會于交換膜，如果膜的固定電荷與離子的電荷相反，則離子可以通過，如果它們是相同的，則離子被排斥，從而可以制得淡水。

這種方法簡單易行，但是由于該裝置需要消耗大量的電能，處理海水能力有限，所以僅適用于實驗室或者用水量較小的場合，且成本較高。其次是電滲析只能去除水中的鹽分，對水中的有機物去除能力不好，某些高價離子和有機物還會污染離子交換膜。在電滲析的過程中易發生濃化極差而產生污垢。這些都對電滲析的效率有很大的影響，在實際的操作過程中很難控制。限制了電滲析方的推廣應用。

2.2 蒸餾法

蒸餾法是我國使用最早的海水淡化方法。在帆船時代，人們就開始使用蒸餾的方法將海水淡化后供船員飲用和洗滌。隨著技術的發展，現在的蒸餾淡化海水的方法已經很成熟。

蒸餾法就是將還睡加熱蒸發，在使蒸汽冷凝得到淡水的過程，與其它海水淡化方法相比，這種方法設備簡單，所得淡水質量較高，它可以應用生產和生活中的各種廢熱或者直接利用太陽能來加熱海水，時期達到蒸發所需要的溫度。

蒸餾的方法有一般可以分為單級蒸餾和多級閃蒸兩種方法。

單效蒸發是應用蒸餾技術的海水淡化裝置中最簡單的配置形式。它的原理是在一個絕熱的容器中安裝一組水平的管道，在管道中通入熱的介質，一臺抽氣機來保持容器內的真空，經過預處理的海水補給水從上方噴淋到管束的表面， 由于真空形成內部低壓，在管道內高溫介質的作用下，較低溫度就使水沸騰。在容器中還裝置有一組使海水降溫的冷卻管道，沸騰的蒸汽在冷卻管束的表面凝結成水，從凝結器流下的水被收集到底盤中，并由水泵抽出。

多級閃蒸是閃發蒸餾的一種。閃發蒸餾原理是將加熱后的海水輸入一定真空的容器內，熱海水進入容器時，由于溫度高于真空容器內的飽和溫度， 過熱海水降溫聚熱，使小部分水分閃發成蒸汽。而多級閃發是由一系列逐級降壓的閃發室串聯而成，過熱水在水位差作用下向下一級流動，靠逐級降壓而保持的過熱度使海水不斷蒸發，產生水蒸氣后冷凝成淡水。

2.3 反滲透

反滲透法就是將海水加壓，使淡水透過滲透膜而海水中的無機鹽被截留的淡化方法，亦稱膜法。這種方法設備簡單使用用于各種水體凈化的場合，它是海水淡化技術中發展最快的也是效率最高的一種海水淡化技術。反滲透處理海水可以按照圖1流程進行。預處理后的海水經高壓泵加壓后，送入反滲透膜器而得淡水。

圖1 反滲透海水淡化原理

3 結論

本文主要從現在我國水資源分布的現狀和海水淡化的作用來入手，結合了電滲析法，蒸餾法，反滲透法等工作原理來分析海水淡化的詳細過程。通過此分析可以了解到在沿海的發達地區使用海水淡化裝置，可以節約大量的淡水資源，有利于改善環境等。希望本文的內容能對海水淡化事業的發展起到一定的作用。

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