（1） 基本原理：
电渗析以直流电为推动力，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性，使一个水体中的离子通过膜迁移到另一个水体中的物质分离过程。
（2） 主要特点：
电渗析为无相变过程。所耗电能主要用于迁移溶液中的电解质离子，所耗的电能与溶液浓度成正比，对于不导电的颗粒没有去除能力。电渗析技术用于海水淡化时能耗大，大规模的海水淡化工程基本上不采用。但将1000～3000毫克/升的苦咸水脱盐至500 毫克/升的饮用水是经济可行的。
（3） 适用范围：原水含盐量低于3000毫克/升的苦咸水淡化装置。
2.2.2 反渗透技术(RO)
（1） 基本原理：
用一张只透过水而不能透过盐的半透膜将淡水和盐水隔开，淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧，这种现象称为渗透。当渗透到盐水一侧的液面达到某一高度时，渗透的自然趋势被这一压力所抵消从而达到平衡。这一平衡压力即为该体系的渗透压，如在盐水一侧加一个大于渗透压的压力，盐水中的水会透过半透膜到淡水处。这种与自然渗透相反的水迁移过程称为反渗透。
（2） 工艺流程：
进料海水经预处理，去除悬浮固体及其它有害物。然后经高压泵增压后，进入膜脱盐设备，产出的中间淡水产品进入后处理设施（按淡水不同用途选择，如作饮用水，需pH调节和加氯杀菌设备），精制成终产品淡水。浓盐水自膜脱盐设备排出。见图2-4：
图2-4 反渗透工艺流程图
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反渗透膜是一种用特殊材料和加工方法制成的、具有半透性能的薄膜。它能够在外加压力作用下使水溶液中的某 些组分选择性透过，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。反渗透膜组件有多种结构形式，最常用的是中空纤维和螺旋卷式两种。根据膜材料或成膜工艺又可分为非对称反渗透膜、复合反渗透膜。目前反渗透膜组件的使用寿命为3～5年。反渗透膜组件质量的优劣和水平的高低关键在于膜性能的好坏。
反渗透预处理的作用是防止膜被污染和污堵，其出水水质应满足反渗透装置的进水水质要求：污染指数(SDI)<3；海水反渗透预处理系统由于受取水方式以及各地海水水质（物理指标）的变化而出入较大，一般情况下要采用加氯消毒、凝聚过滤、加酸调节pH值、加阻垢剂、消除余氯以及过滤等措施才能进入反渗透系统。所以，水质是选择系统的重要依据。目前，随着超滤技术的不断成熟，超滤设备费用的降低，超滤作为海水淡化反渗透的预处理设备，因其具有出水稳定，占地面积小，能够保证反渗透稳定运行等突出优点，已越来越多的应用于海水淡化系统的反渗透预处理中。
反渗透的高压泵与能量回收反渗透本体部分主要由反渗透组件和高压泵两大部分组成。反渗透组件是整个系统的心脏部分，而高压泵是系统的关键部件。高压泵性能好坏对系统性能影响很大。反渗透所需能耗主要用于提供反渗透过程所需压力上，为了降低淡化水的操作费用，通常在浓盐水排放管线上安装能量回收装置。目前常用的能量回收装置主要有透平增压装置、皮尔顿水轮机和压力交换器。能量回收装置可以回收浓盐水能量的60%?90%，因此安装此装置后可使淡化水的操作费用大为降低，其规模制水的能量消耗在4.0至7.0kWh/m3之间。据称国外有公司可使淡化海水的吨水电耗维持在3.7kWh。高压泵可选用往复泵、离心泵、单螺杆泵和高速泵等类型。
(3)主要优缺点：
反渗透为无相变过程，能耗低，每吨淡水耗电3.0-5.5度；工程投资及造水成本较低；装置紧凑，占地较少；操作简单，维修方便。反渗透的预处理要求严格，反渗透膜需要定期更换，海水温度低的情况下需加热处理。
(4)适用范围：适合大、中、小型海水及苦咸水淡化。
2.2.3 反渗透技术的发展趋势
(1)研制新的反渗透膜，进一步提高膜的透水通量和截留率，增强膜的抗污染性和抗氧化性，进一步降低膜的价格。
(2)提高配套装置的性能。反渗透膜确定之后，生产装置能耗主要取决于高压
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泵和能量回收设备的效率。因此开发新型的高压泵和能量回收装置，进一步提高其效率和服务年限将有助于降低淡化成本。
(3)用新技术代替传统的预处理技术。目前海水预处理通常采用氧化杀菌、多级过滤、还原脱氯等传统技术，需消耗较多的化学药剂，不仅成本提高，环境还易受污染，如采用微滤或超滤等新技术可简化预处理，减少或避免化学药剂的加入。
3 几种海水淡化系统的技术比较
近十年来，反渗透法海水淡化发展趋势较快，而且出现了日产万吨级的大型海水淡化装置。但目前国际上，蒸馏法用于海水淡化方面所占的比例仍是较高的。蒸馏法和反渗透法相比较：
1) 能耗：从脱盐的直接能耗来说，反渗透法明显优于单目的的蒸馏法，但不明显优于双目的(热电造水)的蒸馏法。而且由于反渗透膜的寿命短，换膜费用高，膜本身就反映了能耗。对蒸馏法来说，过程的直接能耗，不同地区差别很大，需要进行技术经济比较确定。
2） 海水淡化的制水总成本：由于膜的寿命和膜装置的限制，使得膜法在大规模处理海水中仍处于不利地位。因为反渗透法的制水成本，受膜寿命和装置规模的不利影响超过了低能耗所带来的好处，一般认为海水淡化装置容量超过日产6000t淡水时，双目的蒸馏法比反渗透法更经济。
3）海水的预处理：进入蒸馏装置的海水无需进行预处理，仅设置海水过滤网即可。而进入海水反渗透装置的海水需进行絮凝澄清、过滤和加氯等预处理。并且由于反渗透的水利用率低，所以预处理系统庞大，投资也较高，占地面积也大。
4)其他配套设施：对于新建电厂，蒸馏法需要启动蒸汽，因此启动锅炉的容量应该考虑满足淡化设施的需要，启动锅炉的补充水应考虑一套单独的水处理设施用于启动；另外，由于没有备用设备，需要淡水水源作为工业用水的备用水源。而膜法不需要启动蒸汽，机组启动时，给水水温较低，对淡化设备出力稍有影响，并不影响机组的启动用水，不需要考虑额外的启动设施；淡化设备考虑有足够的备用出力，可以满足设备检修时的用水的需要。
3.1 海水淡化工艺技术比较
以下表3.1-1是文献中对几种海水淡化工艺的概念性的技术比较：
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表3.1-1：MSF、MED、VC和RO海水淡化技术比较列于下表： 序比较项目 号 (MSF) 压气蒸馏（VC） 低温多效（LT-MED） 3 3 3 3 2 3 3 2 22 3 3 3 3 2 3 3 3 23 2 2 2 2 2 3 3 2 18 多级闪蒸低温淡化技术 反渗透（RO） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 产水纯度 发展情况 预处理的要求 操作人员的技能要求 装置的维护要求 运行的稳定性 灵活性 工艺的可靠性 优点指数 3 3 2 2 2 3 2 2 17 评分标准：3=满意 2=中等 1=低质量或易出故障 0=性能不好
3.2海水淡化技术中海水浓缩倍率
蒸馏法海水淡化系统中海水浓缩倍率为2倍。
反渗透法海水淡化系统中海水浓缩倍率为1.4倍(一级反渗透回收率按40%，脱盐率按98%;二级反渗透回收率按75%，脱盐率按98%)
3.3 海水淡化技术的比较
以下表3.3-1是《火力发电厂化学设计技术规程条文说明》中对几种海水淡化技术的某些指标作了详细说明：
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表3.3-1：海水淡化技术的比较 海水反渗透 比较项目 （SWRO） 产品水水质 mg/L 操作温度 ℃ 装置总能耗kWh/m 原水预处理 水利用率 % 腐蚀结垢倾向 建造材质要求 3低温多效 （LT-MED） 5-10 <70 5.0 要求低 15-40 较小 低 压汽蒸馏 （TVC） 5-10 <70 8.0 要求低 15-40 较小 低 多级闪蒸 （MSF） 5-10 ≈110 8.0 不需要 12-25 较大，要加酸和脱气 高 300-500 5-45 5.0-6.0 (有能量回收) 要求高 <40 4经济比较（以15000吨/天海水淡化工程为例） 4.1 设备投资比较估算 名称 估算总价(万元) 反渗透 低温多效蒸馏 15000 多级闪蒸 17000 低温压汽蒸馏 16000 9000 4.2低温多效的淡化水成本分析
15000吨/天低温多效蒸馏装置的造水成本可以分为如下几个部分：化学药品消耗，电力消耗，人工工资、福利及管理费用，维修费用和设备折旧费用。淡化装置的年利用率以95%计算，其各部分费用如下：
1. 化学药品消耗
低温多效蒸馏加入聚磷酸盐类阻垢分散剂5ppm，水的回收率为50%，每吨淡水消耗阻垢分散剂10.0克，阻垢分散剂的价格10000元/吨，每吨淡水消耗阻垢分散剂0.10元。
周期性的加入液氯作杀生剂，平均加量以1ppm计，杀生剂价格1000元/吨，每吨淡水消耗杀生剂0.002元。
低温多效蒸馏装置每年清洗一次，清洗剂的消耗量根据结垢程度决定，根据原料水条件以及国外清洗剂消耗量的经验，清洗剂的消耗平均以3000公斤/年计算，其价格以15000元/吨计算，每吨淡水消耗清洗剂0.06元。
化学药品费用合计：0.162元。
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各种海水淡化方法经济技术分析与比较20091230 - 图文
