滲透海水淡化技術(shù)現(xiàn)狀與展望

　　1、反滲透海水淡化技術(shù)的國際現(xiàn)狀：經(jīng)過近40年的不懈努力，反滲透技術(shù)已經(jīng)取得了令人矚目的進(jìn)展。目前反滲透膜與組件的生產(chǎn)已經(jīng)相當(dāng)成熟，膜的脫鹽率高于99.3%,透水通量大大增加，抗污染和抗氧化能力不斷提高，銷售價格穩(wěn)中有降;反滲透的給水預(yù)處理工藝經(jīng)過多年的摸索基本可保證膜組件的安全運(yùn)行;高壓泵和能量回收裝置的效率也在不斷提高。

　　以上措施使得反滲透淡化的投資費(fèi)用不斷降低，淡化水的成本明顯下降。反滲透海水淡化的技術(shù)進(jìn)步表現(xiàn)在如下方面：

　　①反滲透膜的性能明顯提高。1978年成功地開發(fā)了海水淡化反滲透復(fù)合膜(采用脂肪族聚酰胺復(fù)合物為材料)至今，經(jīng)過近20年的不斷發(fā)展，海水淡化反滲透復(fù)合膜的性能已經(jīng)有了較大的提高，目前的反滲透復(fù)合膜系采用芳香族聚酰胺的材料，特征水通量是1978年的2倍，鹽的透過率大約為1978年的四分之一。如此的技術(shù)進(jìn)步使得海水淡化制取飲用水從原來的二級流程簡化為目前的一級流程，且膜的價格穩(wěn)中有降。

　　②功交換器的研制成功。據(jù)報導(dǎo)，一種新型能量回收裝置已經(jīng)成功地用于NewProvidece島13600m3/d和Cayman島的5000m3/d海水反滲透淡化系統(tǒng)上。這種能量回收裝置稱為功交換器，將排放的濃鹽水壓力傳給補(bǔ)給海水，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)89%~96%.由于濃鹽水的能量回收充分，據(jù)測算系統(tǒng)的噸水能量消耗僅為2.6kW·h.這種功交換器是1998年反滲透海水淡化技術(shù)的一個新里程碑，更為意義重大的是該數(shù)據(jù)是從商業(yè)規(guī)模的淡化裝置上得來的。

　　③段間能量回收透平的成功應(yīng)用。1996年6月，佛羅里達(dá)水服務(wù)公司(FloridaWaterServiceCorp.)在Marco島對現(xiàn)有的15000m3/d苦咸水淡化系統(tǒng)進(jìn)行了工藝改造，使第二段排放的濃鹽水通過段間能量回收透平用于提高該段的進(jìn)料水壓力，從而提高了第二段膜堆的產(chǎn)水量。通過如此改造，系統(tǒng)的產(chǎn)水量增加3780m3/d,增幅達(dá)25%.段間能量回收透平適合于苦咸水或鹽含量較低的海水淡化系統(tǒng)，它可以增加系統(tǒng)的產(chǎn)水量，或降低系統(tǒng)的能量消耗。

　　④微濾技術(shù)用于海水預(yù)處理。鑒于傳統(tǒng)地加入化學(xué)藥劑和二級過濾的預(yù)處理技術(shù)不一定能很好地去除進(jìn)料海水中的膠體類物質(zhì)，提出了利用膜處理作為反滲透預(yù)處理工藝流程。該流程的核心是采用大孔徑中空纖維超濾或微濾膜，超濾膜的截留分子量為(10~20)×104u,微濾膜的孔徑為0.2μm.經(jīng)過一定的工業(yè)規(guī)模運(yùn)行，膜技術(shù)的預(yù)處理工藝已經(jīng)基本成熟，并具有如下兩個新穎性能：a.可自動、頻繁脈沖式?jīng)_洗中空纖維管(某些型號采用反洗)，其特點(diǎn)是通過短時間的停運(yùn)來保持穩(wěn)定的產(chǎn)水通量。

　　b.可在一很低的橫流速度下工作，甚至可以在單向流動狀態(tài)下工作(全流過濾)。

　　采用微濾(或超濾)作為海水反滲透的預(yù)處理，不需要加入絮凝劑、殺菌劑和余氯脫除劑等化學(xué)藥品，同時也省去了保安過濾器，將反滲透的進(jìn)水水質(zhì)從傳統(tǒng)處理方法的SDI<3改進(jìn)到SDI<1,且不使反滲透的預(yù)處理成本明顯增加。此技術(shù)由于改進(jìn)了進(jìn)水水質(zhì)，不僅延長了反滲透膜的使用壽命，而且有助于提高系統(tǒng)的回收率、降低運(yùn)行費(fèi)用。

　　⑤納濾技術(shù)在預(yù)處理中的應(yīng)用。沙特阿拉伯的SWCC成功地開發(fā)出了納濾(NF)作為海水的預(yù)處理技術(shù)，用于脫除硬度和總?cè)芙夤腆w，從而提高海水反滲透的操作壓力和系統(tǒng)的回收率，保證膜組件的運(yùn)行安全。基于同樣的道理，納濾也可以用于多級閃蒸和多效蒸餾的給水預(yù)處理，提高設(shè)備的運(yùn)行溫度，從而提高造水比。如采用納濾作為海水預(yù)處理，并將海水反滲透和多級閃蒸結(jié)合起來，可以使系統(tǒng)的回收率提高到90%.SWCC公司已經(jīng)將納濾作為海水預(yù)處理的技術(shù)申請了專利。

　　⑥淡化成本的明顯下降。由于膜的性能不斷提高，高壓泵和能量回收裝置的性能持續(xù)進(jìn)步，各種預(yù)處理新工藝的不斷提出，促使設(shè)備的運(yùn)行管理更為簡單;更由于國際市場一體化的傾向，加大了海水淡化工程公司之間的競爭，使得設(shè)備的投資費(fèi)用不斷降低，從而使反滲透海水淡化的造水成本不斷下降。其明顯例子是塞浦路斯：分別于1995年和1998年對2×104m3/d的海水淡化工程進(jìn)行國際招標(biāo)，淡化水的最低報價從1995年的1.22美元/m3下降到1998年的0.782美元/m3,下降幅度高達(dá)36%.

　　2、國內(nèi)反滲透海水淡化工程。據(jù)初步估計，國內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的產(chǎn)水量大于100m3/d的反滲透淡化裝置總數(shù)量不少于500臺。這些反滲透淡化裝置的淡化對象大多數(shù)屬于地表水、自來水或苦咸水，用于海水淡化的只有浙江省嵊山鎮(zhèn)的500m3/d反滲透淡化工程、浙江省嵊泗縣馬跡山的350m3/d反滲透淡化工程以及遼寧省長海縣的1000m3/d反滲透淡化工程。另外，河北滄州化學(xué)工業(yè)股份有限公司于1999年進(jìn)行了18000m3/d高濃度苦咸水淡化工程的招標(biāo)，預(yù)計該工程將于明年底投產(chǎn)運(yùn)行。

　　3國內(nèi)反滲透海水淡化工程存在的問題。目前，國內(nèi)的四個海水(苦咸水)淡化工程中有三個已經(jīng)投入運(yùn)行使用，從運(yùn)行的實(shí)際效果來看，基本達(dá)到了設(shè)計要求。嵊山鎮(zhèn)和長海縣的海水淡化工程在天旱無雨、水庫枯竭的情況下，保證了海島人民的飲水，發(fā)揮了巨大的作用和效益。從主體設(shè)備的供貨渠道上看，其中兩個工程的設(shè)備供貨是引進(jìn)器件的國內(nèi)成套，說明國內(nèi)已經(jīng)基本掌握了海水反滲透淡化工程的設(shè)計、供貨、安裝、調(diào)試的相關(guān)技術(shù)，走過了產(chǎn)業(yè)化的大部分路程。

　　然而，投入運(yùn)行的三個海水淡化工程在運(yùn)行期間也暴露了一些工程技術(shù)的問題，具有代表性的是：

　　1.高壓泵的選擇。投運(yùn)的三個海水淡化工程有兩個使用了高速離心泵作高壓泵，另外一個使用了三柱塞泵作高壓泵。嵊山鎮(zhèn)的海水淡化用高壓泵曾發(fā)生抱軸現(xiàn)象而被更換，長海縣的高壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪音高達(dá)105dB,超過了我國的往復(fù)泵的噪音標(biāo)準(zhǔn)(95dB)，且在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生高壓泵的彈簧斷裂導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)，由于沒有備品備件供應(yīng)，在大連加工了同等的彈簧才解決了問題。由于高壓泵噪音超標(biāo)，目前正在進(jìn)行隔音降噪處理。

　　滄州的苦咸水淡化使用的是多級離心泵，使用效果有待驗證。從目前的情況看，根據(jù)不同的淡化規(guī)模選擇高效率、合適的高壓泵是反滲透海水淡化需要解

　　決的問題。

　　2.預(yù)處理工藝有待優(yōu)化。嵊山鎮(zhèn)的海水淡化采用了多介質(zhì)過濾、活性炭過濾兩級預(yù)處理流程，過濾速度分別為8m/h和10m/h,預(yù)處理的結(jié)果保證了進(jìn)入反滲透海水的污染指數(shù)<4,大部分時間在2~3之間。長海縣的預(yù)處理流程采用了多介質(zhì)過濾、細(xì)砂過濾兩級預(yù)處理流程，過濾速度分別為9m/h和5m/h.由于取水方式不同，經(jīng)預(yù)處理后的進(jìn)水污染指數(shù)在2.8~3.4之間，達(dá)到了反滲透的進(jìn)水要求。但對于不同的海水水質(zhì)，

　　如何優(yōu)化預(yù)處理的工藝流程，恰當(dāng)?shù)剡x擇預(yù)處理濾速從而達(dá)到保證預(yù)處理質(zhì)量、降低工程造價和預(yù)處理成本的目的，是反滲透海水淡化工程設(shè)計和設(shè)備供貨廠商需要解決的技術(shù)問題。

　　3.設(shè)備和管道腐蝕防護(hù)水平有待提高。反滲透海水淡化由于海水的腐蝕性強(qiáng)、工程難度大而有別于一般的苦咸水淡化，工程設(shè)計和設(shè)備供貨單位應(yīng)對此給予高度的重視。目前投運(yùn)的反滲透海水淡化工程或多或少的都存在設(shè)備、管道的腐蝕防護(hù)力度不夠等問題。如馬跡山的海水淡化工程由于設(shè)備和管道腐蝕問題，影響了設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，目前正在進(jìn)行防腐的技術(shù)改造;嵊山鎮(zhèn)海水淡化工程的預(yù)處理和高壓管路也發(fā)生了明顯的銹蝕;

　　長海縣海水淡化工程的預(yù)處理設(shè)施防腐處理不徹底，發(fā)現(xiàn)罐體的內(nèi)部腐蝕，使得鐵銹類金屬氧化物堵塞保安過濾器，導(dǎo)致保安過濾器濾芯的頻繁更換，進(jìn)口設(shè)備的高壓閥門、保安過濾器等也發(fā)生銹蝕。

　　這些腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，有些屬于設(shè)計不當(dāng)造成的，有些屬于供貨廠家沒有完全按照設(shè)計要求供貨造成的。如果不能有效地解決，將影響設(shè)備的使用壽命，降低淡化裝置的利用率和服務(wù)年限。

　　4.工程設(shè)計和設(shè)備供貨的資質(zhì)需要規(guī)范。海水淡化技術(shù)是海洋資源利用技術(shù)的重要領(lǐng)域，海洋開發(fā)的特點(diǎn)是高投資、高風(fēng)險和高利潤。海水淡化的工程設(shè)計和設(shè)備供貨是結(jié)合了多種海洋學(xué)科、材料與防腐等技術(shù)在內(nèi)的綜合技術(shù)，對工程設(shè)計和設(shè)備供貨的廠商均應(yīng)有嚴(yán)格的資質(zhì)要求。海水淡化技術(shù)將是下世紀(jì)解決沿海城市和地區(qū)淡水不足的有效途徑，許多企業(yè)看上了這一點(diǎn)，紛紛介入海水淡化和水處理行業(yè)，在推動了該行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的同時，也帶來了無序競爭，使得海水淡化和水處理市場良莠不齊。

　　如果不加強(qiáng)管理，規(guī)范工程設(shè)計和設(shè)備供貨的資質(zhì)，建設(shè)單位從地區(qū)利益和眼前利益出發(fā)選擇設(shè)備供貨和工程設(shè)計單位的結(jié)果，將會對工程造成損失和制約行業(yè)的健康發(fā)展。