反滲透海水淡化技術(shù)的應(yīng)用探析

摘要：我國(guó)人口眾多，淡水資源比較短缺，人均水資源占有率只是世界人均水資源占有率的25%，尤其是在一些沿海地區(qū)，淡水資源存在嚴(yán)重的不足狀況。大力推廣海水淡化技術(shù)成為解決水資源不足的一項(xiàng)重要措施。反滲透技術(shù)屬于目前比較先進(jìn)和節(jié)能環(huán)保的技術(shù)，在我國(guó)應(yīng)用的越來(lái)越防范，成為海水淡化技術(shù)的核心。文章分析了反滲透技術(shù)的定義以及優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)，說(shuō)明了海水在進(jìn)入反滲透膜裝置之前必須進(jìn)行預(yù)處理，然后闡述了反滲透海水淡化技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：反滲透；海水淡化；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P747 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）08-0179-02

隨著人類進(jìn)入21世紀(jì)，淡水資源短缺問(wèn)題成為制約人類發(fā)展的一個(gè)重大問(wèn)題。2002年，在約翰內(nèi)斯堡召開(kāi)的關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的世界首腦會(huì)議就提出了，目前人類淡水資源領(lǐng)域正在面臨著比較嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，環(huán)境破壞將使得人類在一些基礎(chǔ)領(lǐng)域陷入比較大的發(fā)展困境。假如不能及時(shí)采取一些具有保障性的措施，想要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是非常困難的。在淡水資源領(lǐng)域，要解決其危機(jī)就需要采取海水淡化的方式進(jìn)行，世界上各個(gè)國(guó)家都比較重視這個(gè)問(wèn)題。要解決淡水資源缺乏問(wèn)題，就需要開(kāi)發(fā)新的資源。海水占據(jù)了地球總水量的97%，浩瀚的大海將是人類獲取淡水資源的寶庫(kù)。海水淡化能夠?yàn)楝F(xiàn)有的水資源提供補(bǔ)充措施，在一定程度上緩解一些地區(qū)缺水的狀況。特別是在很多島嶼以及中東地區(qū)，海洋淡化水已經(jīng)成為基本的水源。因此，在這樣的情況下，海水淡化技術(shù)顯得非常重要。

1 反滲透海水淡化技術(shù)

所謂海水淡化技術(shù)，主要是把海水中的鹽分出去，提取其中的淡水的一種技術(shù)。在經(jīng)過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的研究和不斷發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)顯得比較成熟，把海水淡化已經(jīng)在世界的各個(gè)地方都基本實(shí)現(xiàn)。特別是在一些海灣比較缺水的地區(qū)，更是需要這項(xiàng)技術(shù)。在當(dāng)前的海水淡化技術(shù)中，有反滲透、多級(jí)閃蒸、多效蒸發(fā)和壓汽蒸餾等。就反滲透技術(shù)來(lái)說(shuō)，雖然出現(xiàn)的相對(duì)比較晚，但是有一個(gè)最大的特點(diǎn)就是采用膜處理技術(shù)，與其他海水淡化技術(shù)相比，能耗比較低，也比較節(jié)能環(huán)保。所以，在未來(lái)一段時(shí)間，海水淡化處理技術(shù)的核心將會(huì)是反滲透海水技術(shù)，這種技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵性的作用。

反滲透技術(shù)，英文名稱是“REVERSE OSMOSIS”縮寫(xiě)為“RO”。是在20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)，屬于目前比較先進(jìn)和節(jié)能環(huán)保的技術(shù)，主要是采用反滲透膜在外界壓力作用下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進(jìn)行分離，從而很好的去處水中的雜質(zhì)和鹽分，凈化海水，提取淡水。

1.1 優(yōu)點(diǎn)

①海水淡化使用的反滲透技術(shù)屬于一種膜處理技術(shù)，基本上具有膜應(yīng)具有的優(yōu)點(diǎn)，比如能耗比較低，環(huán)保性能好，對(duì)于熱敏感物質(zhì)的分離效果比較明顯等，應(yīng)用的范圍也是比較廣的，而且應(yīng)用設(shè)備相對(duì)比較簡(jiǎn)單，維修起來(lái)也比較方便。運(yùn)營(yíng)的費(fèi)用相對(duì)其他技術(shù)是比較低的，設(shè)備還比較容易定型，具有比較強(qiáng)的自控能力，在經(jīng)營(yíng)管理的時(shí)候比較方便，這樣更加有利于產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)。

②反滲透膜的孔徑不大，一些細(xì)微的生物病菌都沒(méi)有辦法通過(guò)反滲透膜，而且，這個(gè)膜還可以更好的處理一些有機(jī)物和一些微粒。所以，利用反滲透技術(shù)進(jìn)行海水淡化，淡化出來(lái)的水質(zhì)是比較好的，完全可以達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。

③反滲透技術(shù)的原動(dòng)力是壓力的分離，其設(shè)備構(gòu)造比較緊湊，設(shè)備的體積也不大，單位體積內(nèi)產(chǎn)水的量也比較高，占地面積不大，而且在操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，屬于自動(dòng)化程度比較高的技術(shù)。

1.2 缺點(diǎn)

①對(duì)于反滲透膜來(lái)說(shuō)，對(duì)于水質(zhì)的要求是比較嚴(yán)格的，所以，在進(jìn)液淡化水之前要對(duì)原有的水質(zhì)進(jìn)行一個(gè)相對(duì)比較嚴(yán)格的處理，比如，采用微慮超濾膜等一些過(guò)濾方法。盡可能的不要污染透膜，避免微孔的堵塞。

②在反滲透運(yùn)行中，過(guò)濾器R.O.膜元件更換頻率相對(duì)比較高，這樣就在無(wú)形中增加了處理費(fèi)用，而且運(yùn)行的時(shí)候噪音是比較大的。

③海水中有一些難以溶解的鹽分和一些懸浮物以及化合物等雜質(zhì)，所以，反滲透裝置在長(zhǎng)時(shí)間使用之后，就會(huì)有裇污垢堵塞住。所以，需要在一定時(shí)間內(nèi)用特定的清潔劑對(duì)其進(jìn)行清洗，從而把膜組件的性能恢復(fù)到原有狀態(tài)。為了避免反滲透透膜上產(chǎn)生細(xì)菌，需要定期對(duì)其進(jìn)行消毒處理。

④當(dāng)前我國(guó)海水淡化的產(chǎn)業(yè)規(guī)模還不是特別大，一天的產(chǎn)量之占據(jù)世界的1%左右，海水作為冷去水的用量也只占據(jù)世界的6%左右。對(duì)于沿海地區(qū)來(lái)說(shuō)，自來(lái)水的價(jià)格是偏高的。由于大規(guī)模的海水淡化技術(shù)還不太成熟，沒(méi)有任何法律法規(guī)可以遵循也是其中的原因，那些有條件利用海水但是卻沒(méi)有利用的情況時(shí)有發(fā)生。

2 海水在進(jìn)入反滲透膜裝置之前必須進(jìn)行預(yù)處理

就反滲透技術(shù)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)需要比較好的預(yù)處理才能保證水質(zhì)問(wèn)題。由于海水中，一些雜質(zhì)和總的固體溶解物的含量是比較高的，所以，在運(yùn)行的時(shí)候，反滲透技術(shù)對(duì)于溫度，酸堿度以及硬度等因素的反應(yīng)比較敏感，因此，對(duì)于水的要求也是相對(duì)比較高的，計(jì)入水質(zhì)不好，產(chǎn)水量就比較低。

①海水殺菌滅藻。在海水中，一些細(xì)菌和藻類、微生物等繁殖和生長(zhǎng)給取水設(shè)施的運(yùn)行帶了很多麻煩，對(duì)于海水淡化設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)了直接影響，因此，在海水淡化的時(shí)候會(huì)頭家一些硫酸銅或者液氯等化學(xué)劑來(lái)殺滅細(xì)菌。

②混凝過(guò)濾。由于海水本身的特性，具有周期性的漲潮，這樣在海水中會(huì)帶有一定的泥沙，特別容易造成海水的渾濁度變化，這樣就造成了海水處理系統(tǒng)的不穩(wěn)定定性，所以，在進(jìn)行混凝處理的時(shí)候要進(jìn)行過(guò)濾，主要是為了去除海中的一些雜質(zhì)和膠體等，把渾濁程度降低。

③過(guò)濾器過(guò)濾。為了更好的提高反滲透水的水質(zhì)，使水的渾濁度降低，很多是夠會(huì)在進(jìn)行混凝過(guò)濾的時(shí)候加上一個(gè)砂濾過(guò)濾器，這樣就使得一些微小的顆粒和懸浮物得到過(guò)濾，保證了水質(zhì)的提高。

④阻垢劑和還原劑。由于海水的組成成分比較復(fù)雜，具有非常高的硬度和堿度，為了更好的保持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候沒(méi)有結(jié)垢，可以根據(jù)具體水質(zhì)的不同添加一些阻垢劑。另外，因?yàn)榉礉B透預(yù)處理中在殺菌時(shí)候投加了氧化劑，因此在反滲透進(jìn)水時(shí)需要投加還原劑來(lái)還原。

3 反滲透處理工藝淡化海水在我國(guó)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，淡水資源短缺已經(jīng)成為影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展得到一個(gè)瓶頸，在一定程度上影響了居民的生活，現(xiàn)有的淡水資源已經(jīng)不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需要。就當(dāng)前情況來(lái)看，海水淡化技術(shù)中的反滲透技術(shù)的成本在不斷降低，大約是在4～5元左右，而且淡化的水已經(jīng)達(dá)到了可以引用的標(biāo)準(zhǔn)。所以，反滲透海水淡化技術(shù)可以解決我面面臨的淡水資源短缺的狀況。

在20世紀(jì)90年代之前，世界上的海水淡化技術(shù)主要是蒸餾法為主要的應(yīng)用技術(shù)。就反滲透技術(shù)來(lái)說(shuō)，由于設(shè)備的投資成本不高，能源消耗也比較低，建造的周期不是特別長(zhǎng)，還沒(méi)有二次污染等這樣的特點(diǎn)，在最近幾年達(dá)到了快速發(fā)展。在進(jìn)入了21世紀(jì)之后，世界海水淡化使用的反滲透技術(shù)已經(jīng)超過(guò)了蒸餾法的使用。我國(guó)在20世紀(jì)60年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)反滲透技術(shù)，1967～1969 年全國(guó)海水淡化會(huì)戰(zhàn)為乙酸纖維素不對(duì)稱反滲透膜的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)，20世紀(jì)70年代進(jìn)行卷式反滲透組件和中空纖維的研究開(kāi)發(fā)，20世紀(jì)80年代又開(kāi)始了反滲透復(fù)合膜的研究開(kāi)發(fā)，開(kāi)始步入產(chǎn)業(yè)化階段，這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始在我國(guó)淡化水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。在近年來(lái)，隨著改革開(kāi)放的不斷深入，世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家比較先進(jìn)的高性能膜組器在我國(guó)開(kāi)始使用以來(lái)，帶調(diào)動(dòng)了反滲透技術(shù)行業(yè)在淡化水行業(yè)中的發(fā)展。

我國(guó)國(guó)內(nèi)一些關(guān)于納濾復(fù)合膜以及高性能反滲透項(xiàng)目等方面的研究也取得了比較大的進(jìn)展。在2000年，隨著國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目“日產(chǎn)千噸級(jí)反滲透海水淡化系統(tǒng)及工程技術(shù)開(kāi)發(fā)”的支持下，在山東長(zhǎng)島、浙江嵊泗建成等地區(qū)先后建立了1 000 t/d級(jí)的反滲透海水淡化示范工程，主要采用壓力交換式能量回收裝置。把每一噸的海水能耗已經(jīng)降到了4.2 kW/h以下。而舟山市岱山縣長(zhǎng)涂海水淡化廠反滲透裝置產(chǎn)水量穩(wěn)定高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，平均出水量為5 110 in/d，在很大程度上緩解了當(dāng)?shù)赜盟o張的問(wèn)題。2002年12月底和2003年3月，山東省榮成市石島水產(chǎn)供銷集團(tuán)總公司與國(guó)家海洋局杭州水處理技術(shù)開(kāi)發(fā)中心簽訂了“萬(wàn)噸級(jí)反滲透海水淡化示范工程”項(xiàng)目1.2期協(xié)議。根據(jù)這項(xiàng)工程的總體設(shè)計(jì)可以看出，基礎(chǔ)設(shè)施方面屬于一次性建成的項(xiàng)目。其中的工藝設(shè)備主要的組成部門(mén)是兩個(gè)日產(chǎn)量為五千噸的淡化水獨(dú)立機(jī)組組成的，在第一期完成其中一個(gè)機(jī)組的施工，第二期完成另一個(gè)機(jī)組的施工。工程采用膜組件為美國(guó)陶氏公司生產(chǎn)的高性能反滲透海水淡化復(fù)合膜元SW30HR-380，其元件平均脫鹽率為99.6%。整套裝置共配置了420支海水膜元件，分別裝在60根并聯(lián)布置的膜壓力管內(nèi)，每根壓力管內(nèi)串聯(lián)排列7支SW30HR-380海水膜元件。在2010年開(kāi)發(fā)的青島百發(fā)海水淡化工程是當(dāng)前一項(xiàng)比較大的反滲透該海水淡化項(xiàng)目，應(yīng)用的反滲透淡化海水技術(shù)，每天淡化水的產(chǎn)量達(dá)到了十萬(wàn)t左右，為這個(gè)城市的城市供水提供了很好的保障。由于這下技術(shù)的不斷成熟，反滲透造水的成本跟20世紀(jì)相比在不斷降低。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，由于我國(guó)人口比較多，淡水資源比較短缺，人均水資源占有率低，尤其是在一些沿海地區(qū)，淡水資源存在嚴(yán)重的不足狀況。這就迫切需要進(jìn)行海水淡化技術(shù)的研究。海水淡化產(chǎn)業(yè)屬于一項(xiàng)新興的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)必將有大的突破。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在世界范圍內(nèi)進(jìn)行海水淡化，需要從降低淡化成本入手，進(jìn)一步完善海水淡化研究方面的機(jī)制。在海水淡化技術(shù)方面，我國(guó)要積極學(xué)習(xí)國(guó)外一些先進(jìn)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善我國(guó)的海水淡化技術(shù)。在研究的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)一系列海水淡化技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，把那些不適用的海水淡化設(shè)備裝置淘汰掉。在技術(shù)引進(jìn)的同時(shí)，要積極的強(qiáng)化吸收，從而解決我國(guó)淡水資源不足，影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的問(wèn)題。

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