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海水淡化技术研究新进展和发展趋势分析

2020-03-23 21:19编辑:admin人气:


北极星水处理网讯:摘要:当前,水资源短缺是各国均需要解决的问题,而通过海水淡化能够有效缓解水资源不足问题。本文对海水淡化技术进行简单介绍,对传统技术优点与缺点进行简单阐述,并简单分析海水淡化技术研究现状与发展,最后,简单介绍核能、风能以及太阳能等新型淡化技术。希望能够为相关人员提供参考,促进我国海水淡化工艺发展,以提高人们用水质量。

关键词:海水淡化技术;研究进展;发展趋势

前言:水资源对人类生存有着重要作用,虽然水资源将大部分地球表面覆盖,然而96.5%属于海水,无法直接使用,而仅有0.26%的地下水、湖水与河水等淡水资源可以被人们直接利用。在社会快速发展过程中,人们在水资源需求量方面日益增加,而基于无节制浪费、水生态污染以及超限度开采等影响,导致世界水资源出现短缺问题,对经济发展产生一定影响。因此,世界各国正在积极开展海水淡化研究,对此需要加大相关工作研究力度。

1 海水淡化技术现状

1.1反渗透工艺

RO工艺属于一种膜分离工艺,基于能量回收效率不断提升与膜组件持续改进,促使反渗透技术得到快速发展。该技术,具有造水成本低、工程量小、能耗小、常温操作、操作简单以及占地少等特点。然而该工艺在进料海水水质方面有着较高要求,因此预处理成本会有所增加。可以通过气浮或是超滤结合混凝和沉淀的方式,开展海水预处理工作,可以保证污染密度、水浊度以及化学需氧量等方面均满足进水要求[1]。

1.2多级闪蒸技术

MSF主要通过将海加热至规定温度,之后借助闪蒸器快速实现气化,并通过蒸汽冷凝获得淡水。在热法中,MSF的应用非常广泛,具有维护量小与机容量大的特点。另外,其缺点也非常突出,比如能耗高、设备成本高、操作弹性小以及操作温度高等。

1.3MED技术

对于该技术,主要在低于70℃的温度条件中,通过蒸馏二次蒸汽加热蒸发下一效海水,进而获得纯净水。MED操作温度较低,能够降低设备结垢与腐蚀问题,借助廉价传热材料、工业废热等即可实现海水淡化,其具有操作弹性大、热效率高以及动力消耗小等优点。然而,由于地温余热缺少稳定性,效率低等特点,导致装置运行成本远远超出设计成本并且设备体积大,费用较高。

2 研究现状和发展

当前,在海水淡化工艺研究方面持续发展,在热法海水淡化工艺方面,低压蒸汽方法借助引射器使蒸发器达到真空状态,促使海水基于比常压沸点低的条件下实现蒸发。低压蒸汽系统主要受到给水口半径、给水温度以及流速等方面影响。高春林等人通过对淡化装置液汽引射器展开实验研究与数值模拟,借助实验研究与数值计算手段,深入研究引射器参数与工作特性,并得出系数与工作流体和引射流体之间的关系[2]。

3 新兴海水淡化技术

3.1新能源淡化技术

(1)核能。以反应堆所转化的电能或是热能为驱动能量,开展海水淡化工作。通过实践表明,核能淡化技术已经非常成熟,在各个国家中有着广泛利用。然而应用核能过程中,需要对核废料安全性与放射性进行充分考虑,需要保证核能具有良好可靠性,以保证淡水与周边环境不会受到放射破坏[3]。

(2)太阳能。太阳能淡化工艺主要为两种,①对太阳能进行热能转化,促使海水出现蒸发现象,就是太阳能光热淡化技术。②对太阳能进行电能转化,实现海水淡化,就是太阳能发电淡化技术。

在当前发展中,仍然以太阳能的光热转换蒸馏工艺为主,其中,规模小、成本高、效率低与稳定性差等对太阳能技术应用产生较大影响,并且各个地区基于自身气象条件与地质位置等也会影响该技术使用,而通过太阳能开展海水淡化的优势也各不相同。要想有效促进太阳能利用效率,应该积极促进观点转化与集热等方面效率,另外,对海水淡化工艺不断加以优化,使太阳能实用性与经济性得到有效提升。

(3)风能。此种淡化技术具有两种形式。①借助风力涡轮旋转作用,使风能可以实现机械能转换,直接使海水淡化设备运行。②借助风力发电机促使风能实现电能转化,之后为海水淡化设备提供动力。风力能够满足电渗析以及用能设备运行需求,然而风能缺少稳定性,而RO有着良好操作性与适应性,能够和风能实现互补。借助风能开展海水淡化工作还有一定不足,比如稳定性差与间歇性强等缺点非常明显,对风能与传统技术进行有机结合,是当前风能淡化工艺发展的重要途径。

3.2集成淡化工艺

(来源:上海荣迪环保网)

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