1、海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景I海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景I目录第一章 海水的成分 .1一 主要成分（大量、主要元素） .1二 溶于海水的气体成分 .1三 营养元素（营养盐、生源要素） .1四 微量元素 .1五 海水中的有机物质 .1第二章 海水的主要理化指标 .31 海水的温度 .32 海水的压力 .33 海水的密度 .34 海水的 pH .35 海水的渗透压 .36 海水的透明度 .3第三章 我国海水淡化的现状及问题 .4（一）认识滞后 .4（二）产业规模较小 .4（三）成本核算体系不合理 .5（四）体制机制引导不力 .5第四章 海水淡化的方法 .6第一节 冷冻海水淡化法
2、.64.1.1 冷 冻 海 水 淡 化 法 .64.1.2 冷 冻 海 水 淡 化 法 工 艺 .64.1.3 冷 冻 海 水 淡 化 法 之 优 缺 点 .7第二节 蒸馏法 .74.2.1 多 级 闪 蒸 法 （ MSF） .74.2.1.1 多 级 闪 蒸 法 的 工 艺 .84.2.1.2 设 备 （ 多 级 闪 蒸 器 ） .84.2.1.3 多 级 闪 蒸 法 的 优 缺 点 .104.2.1.4 多 级 闪 蒸 设 备 厂 家 .10海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景II4.2.2 低 温 多 效 蒸 发 法 （ MED） .124.2.2.1 低 温 多 效 蒸 发 的 产 出
3、 率 .134.2.2.2 低 温 多 效 蒸 发 常 用 的 几 种 蒸 发 器 .144.2.2.3 低 温 多 效 蒸 发 的 优 缺 点 .174.2.2.3 采 用 低 温 多 效 蒸 发 的 海 水 淡 化 厂 .174.2.3 压 汽 蒸 馏 （ VC） 、 太 阳 能 蒸 馏 与 核 能 淡 化 .184.2.3.1 压 汽 蒸 馏 .184.2.3.2 太 阳 能 蒸 馏 .204.2.3.2 核 能 淡 化 .214.2.4 蒸 馏 法 中 各 种 方 法 的 前 景 .22第三节 反渗透法（RO） .224.3.1 反 渗 透 法 的 原 理 .224.3.2 反 渗 透
4、 膜 及 膜 组 件 .224.3.3 反 渗 透 膜 生 产 厂 家 .234.3.4 国 内 反 渗 透 淡 化 海 水 的 企 业 .274.3.5 反 渗 透 淡 化 的 优 缺 点 .28第四节 三种主流海水淡化方法的比较 .284.4.1 市 场 占 有 率 的 比 较 .284.4.2 技 术 特 性 的 比 较 .294.4.3 运 行 成 本 的 比 较 .29第五节 电渗析海水淡化法(ED) .304.5.1 电 渗 析 的 原 理 及 优 缺 点 .304.5.2 国 内 电 渗 析 机 生 产 厂 家 .31第五章 国际海水淡化重点企业 .345.1 以色列 IDE 海
5、水淡化技术有限公司 .345.2 法国威立雅 .345.3 德国普罗名特流体控制（中国）有限公司 .345.4 意大利费赛亚公司 .355.5 日东电工集团 .355.6 新加坡凯发集团 .36第六章 国内海水淡化重点企业 .37海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景III6.1 河北国华沧东发电有限责任公司 .376.2 天津大港发电厂 .376.3 武汉凯迪水务有限公司 .376.4 其他海水淡化企业 .37第七章 海水淡化的前景展望 .397.1 海水淡化所面临的问题 .397.2 海水淡化的发展方向 .397.2.1 降低成本 .397.2.1.1 现有技术的成本降低 .397.2.1.
6、2 新材料的出现 .407.2.2 提高产出率 .417.2.3 海水淡化与环境保护 .41缩略词 .42海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景1第一章 海水的成分海水是一种非常复杂的多组分水溶液。海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在。依据海水中化学组分的含量，每升海水中含量在 1 毫克以上的元素有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B 和 F 11 种，一般称为“主要元素”。每升海水中含量在 1 毫克以下的元素，叫“微量元素”或“痕量元素”。 一 主要成分（大量、主要元素）属于此类的有阳离子 Na+，K +，Ca 2+，Mg 2+和 Sr2+ 五种，阴离子有Cl，SO 42，B
7、r ，HCO 3（CO 32），F 五种，还有以分子形式存在的 H3BO3，其总量占海水盐分的 99.8%99.9%。所以称为主要成分。由于这些成分在海水中的含量较大，各成分的浓度比例近似恒定，生物活动和总盐度变化对其影响都不大，所以又称为保守元素。海水中的 Si 含量有时也大于 1mg/kg，但是由于其浓度受生物活动影响较大，性质不稳定，属于非保守元素，因此讨论主要成分时不包括 Si。二 溶于海水的气体成分如 O2、 N2、CO 2、SO 2 及惰性气体等。三 营养元素（营养盐、生源要素）主要是与海洋植物生长有关的要素，通常是指 N、P、K 及 Si 等。这些要素在海水中的含量经常受到植物活
8、动的影响，其含量很低时，会限制植物的正常生长，所以这些要素对生物有重要意义。四 微量元素在海水中含量很低，但又不属于营养元素者。如Fe、Mn、Zn 、 Cu、Be、Mu 、Ag、Au 等五 海水中的有机物质如氨基酸、腐殖质、叶绿素等海水中溶解有各种盐分，海水盐分的成因是一个复杂的问题，一般认为盐分主要来源于地壳岩石风化产物及火山喷出物。由于分析水平、采样地区所限，目前已经测定的仅有 80 多种。现将其中重要的一些元素列于下表 1。海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景2表 1 海水中所含部分元素浓度国家海洋信息中心 海洋数据中心 参考：海洋手册，郭琨 编著，海洋出版社，1984 年。 表中数据根
9、据不同地区会有一定的波动。表 1 中较高浓度的组分基本上代表了其在海水中的平均浓度，一些低含量成分由于测定困难，测定过的样本不多，难以代表其平均浓度。许多感兴趣的金属在海水中含量极低，只有用灵敏的测试仪器和技术并避免样品采集和分析过程中的污染才能够测定。元素名称 浓度（单位 /kg 海水） 元素名称 浓度（单位 /kg 海水）Cl 19.10g Na 10.62gMg 1.28g Ca 0.40gK 0.38g Li 174gFe 55ng Be 4.5mgC 27.6mg N 420gZn 0.40g F 1.3mgBr 67mg Al 540ngSr 7.9mg P 70gS 0.904g
10、 Ba 14mgHg 1ng Pb 2ngMn 14ng U 3.3g海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景3第二章 海水的主要理化指标1 海水的温度海洋中水温变化的幅度是从2到 30。通常，水温的垂直分布是表层温度高，越往深处温度越低，变化越小。由于下层海水温度分布均匀稳定，因此可以出现跃层。温度的水平分布等温线大体上是东西走向。大洋海水的全年温差最大值均为 10左右。比这更深的地方其全年水温大体是恒定的，约在 4到1之间。2 海水的压力在海面以下每下降 10 米大约增加一个大气压。实际应用不考虑海面上的大气压力，海面下的压力是从 0 到 1000 个大气压。如果海水绝对不被压缩的话，那么世界
11、海平面就要比现在高出大约 30 米。3 海水的密度除沿岸地区以外，海水的密度在 1.021.03 之间4 海水的 pH表面海水的 pH 通常依地点和深度的不同，在 8.0 上下波动。海水的 pH 值取决于溶解的碳酸盐、碳酸氢盐和硼酸等物质的浓度及其解离平衡关系。因此它随着生物的二氧化碳同化作用和呼吸作用等活动，以及碳酸盐的沉积和溶解等状况而变化。夏季 pH 值加大，冬季则相反。5 海水的渗透压如果沿岸地带海水含盐量急剧增减，海产动植物就可能由于不适应这种变化而死亡。这种现象叫做“岸带致死”。对于水温为 4、盐度为千分之 35 的海水而言，它的渗透压 为 23 个大气压。6 海水的透明度长期以来
12、，各国测定海水透明度的通用方法是用透明度盘用肉眼直接测定。以 cm 为单位表示透明度值。 这种方法准确度不高，但可以做为一个参考指标。全世界海水透明度按透明度盘法测定的结果，大体为 15 到 50 米。沿岸地带通常透明度较低，受泥沙影响较大。最高纪录为大西洋中央的马尾藻海，透明度为 66.5 米。海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景4第三章 我国海水淡化的现状及问题作为解决淡水资源短缺的一种有效途径，全球目前已有 120 多个国家和地区开展海水淡化工作，海水淡化厂约 1.1 万多家，日产淡水约 4000 万立方米，解决了 1 亿多人口的用水问题。沙特、以色列等中东国家 70的淡水来自于海水淡化
13、；美国、日本海水利用量已分别达到每年 1500 亿立方米、3000 亿立方米。我国海水淡化起步较早，在上世纪50 年代就有局部利用。上世纪末期以来，党中央、国务院对海水淡化问题予以了高度重视。1996 年国务院批复的中国海洋二十一世纪议程，就把发展海水淡化技术产业和建立海水淡化示范工程并在有条件的地区推广列为优先发展项目。2003 年国务院印发的全国海洋经济发展规划纲要，提出把海水淡化作为战略性产业加以培育，因地制宜地发展海水利用产业。2005 年，国家发展改革委、国家海洋局、财政部联合发布了海水利用专项规划，对沿海地区城市和高耗水企业利用海水做出了明确要求，提出了我国发展海水利用的指导思想、
14、原则、发展目标、发展重点和保障措施等，在国家层面上把海水淡化提到了重要议事日程。在国家的支持下，我国海水利用业快速发展。据不完全统计，截止 2009年 7 月，我国已建成海水淡化装置产水能力已达 35 万吨日。2009 年，我国海水利用业增加值为 15 亿元，比上年增长 18.6，占全国主要海洋产业增加值的 0.1。（一）认识滞后长期以来，我国沿海缺水城市利用海水的意识不强，对海水淡化认识不够。在城市大规模开发建设过程中，把解决水源问题主要寄托在跨区域调水和超量开采地下水上，未把海水作为重要水源，大部分沿海地区“靠海不吃海，守着大海喊口渴。此外，因缺乏宣传，公众对海水淡化技术和水质心存疑虑，普
15、遍接受淡化水尚需时日。近年来，沿海部分地区因长期超量开采地下水，已形成了严重的地下漏斗区，海水倒灌、良田盐碱化等问题日趋严重。（二）产业规模较小目前，我国淡化海水作为主要的饮用水源，主要局限在淡水资源极为缺乏的海岛地区和部分沿海城市，海水淡化产业规模仍然偏小，规模经济难以实现。据统计，我国目前海水淡化总装机容量仅占世界份额的 0.55，海水淡化水日产量仅占世界的 1左右。海水利用专项规划提出，到 2010 年，我国海水淡化能力要达到 100 万吨日，但截海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景5止到 2009 年 7 月，我国已建成海水淡化装置产水能力仅为 35 万吨日，比 2010 年规划目标相
16、差甚远，规划目标实现的难度极大。（三）成本核算体系不合理近年来，国家主要通过跨流域调水解决沿海城市的缺水问题。因大部分调水工程为公益性项目，移民搬迁、水源涵养、土地征用、工程建设等相关投资基本由各级政府承担，供水按非完全成本核算，即仅计算供水生产过程中发生的费用，水的价格和价值严重背离。而海水淡化水按完全成本核算，即除计算淡化水生产过程中发生的费用外，还包括海水淡化建设等费用在内，导致淡化水成本相对较高。近年来，经过技术进步、电水联产等手段，海水淡化成本虽已下降到 5-10 元左右，但与大部分沿海城市自来水价格相比仍相对偏高，不具备市场竞争优势。（四）体制机制引导不力近年来，国家在海水淡化方面
17、的 政策和资金投入力度加大，但仍不足以支撑整个产业链的形成与 发展。目前，海水淡化虽有专项规划，但在国家层面上还没有关于海水利用的刚性激励政策，没有强制性的法律法规，海水淡化的动力和约束力均不强。同时，海水淡化技术研发和大规模推广应用方面的资金投入严重不足，一些设备的关键技术与国际上的同类产品相比仍有很大差距。此外，关于淡化水进入自来水管网的具体政策与操作方式还不明确，极大限制了淡化水成为城市饮用水重要补充水源作用的发挥。海水淡化的工艺、设备、企业及发展前景6第四章 海水淡化的方法海水淡化的方法大体可分为冷冻法、蒸馏法、反渗透法、电渗析法、太阳能法和溴化锂吸收法等。其中蒸馏法根据所用能源、设备
18、、流程不同主要可分设备蒸馏法、压气蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。各种不同的方法又可联合使用，产生以衍生的方法，如水电联产、热膜联产等。本文仅对几种经济效益好、常用的方法进行一一介绍。第一节 冷冻海水淡化法冷 冻 法 ， 即 冷 冻 海 水 使 之 结 冰 ， 在 液 态 淡 水 变 成 固 态 冰 的 同 时 盐 被 分 离 出 去 。 真空 冷 冻 海 水 淡 化 法 工 艺 包 括 脱 气 、 预 冷 、 蒸 发 结 晶 、 冰 晶 洗 涤 、 蒸 汽 冷 凝 等 步 骤 ， 海 水淡 化 水 产 品 可 达 到 国 家 饮 用 水 标 准 ， 是 一 种 较 理 想 的 海 水 淡 化 法
19、。4.1.1 冷 冻 海 水 淡 化 法海 水 三 相 点 是 使 海 水 汽 、 液 、 固 三 相 共 存 并 达 到 平 衡 的 一 个 特 殊 点 。 若 压 力 或 温 度偏 离 该 三 相 点 ， 平 衡 被 破 坏 ， 三 相 会 自 动 趋 于 一 相 或 两 相 。 真 空 冷 冻 法 海 水 淡 化 正 是 利用 海 水 的 三 相 点 原 理 ， 以 水 自 身 为 制 冷 剂 ， 使 海 水 同 时 蒸 发 与 结 冰 ， 冰 晶 再 经 分 离 、 洗涤 而 得 到 淡 化 水 的 一 种 低 成 本 的 淡 化 方 法 。4.1.2 冷 冻 海 水 淡 化 法 工
20、艺 4.1.2.1 冷 冻 海 水 淡 化 法 工 艺 之 脱 气 由 于 海 水 中 溶 有 的 不 凝 性 气 体 在 低 压 条 件 下 将 几 乎 全 部 释 放 ,且 又 不 会 在 冷 凝 器内 冷 凝 。 这 将 升 高 系 统 的 压 力 ， 使 蒸 发 结 晶 器 内 压 力 高 于 二 相 点 压 力 ， 破 坏 操 作 的 进 行 。显 然 减 压 脱 气 法 适 合 本 系 统 。 4.1.2.2 冷 冻 海 水 淡 化 法 工 艺 之 预 冷 海 水 脱 气 后 可 与 蒸 发 结 晶 器 内 排 出 的 浓 盐 水 和 淡 化 水 产 生 热 交 换 ， 预 冷 至
21、 海 水 的 冰点 附 近 。 4.1.2.3 冷 冻 海 水 淡 化 法 工 艺 之 温 度 和 压 力 它 们 是 影 响 海 水 蒸 发 与 结 冰 速 率 的 主 要 因 素 。 4.1.2.4 冷 冻 海 水 淡 化 法 工 艺 之 冰 盐 水 是 一 固 液 系 统 普 通 的 分 离 方 法 均 可 使 冰 盐 水 得 到 分 离 ， 但 分 离 方 法 不 同 ， 得 到 的 冰 晶 含 盐 量也 不 同 。 实 验 结 果 表 明 减 压 过 滤 方 法 得 到 的 冰 晶 含 盐 量 比 常 压 过 滤 方 法 得 到 的 冰 晶 含 盐量 低 得 多 。 4.1.2.5 冷 冻 海 水 淡 化 法 工 艺 之 蒸 汽 冷 凝
