低温多效与反渗透膜法海水淡化工艺差异分析

2021-05-10赵伟中节能保定环保能源有限公司

环球市场 2021年12期

赵伟中节能（保定）环保能源有限公司

一、低温多效海水淡化技术（MED）

（一）基本原理

根据产品水量需求，配置使用一系列串联连接的水平管喷淋降膜蒸发器，蒸汽按介质流程进入第一效蒸发器的管路，与蒸发器内喷淋的海水热交换后，冷凝成淡化水，与此同时，海水与蒸汽换热后，蒸发产生的蒸汽继续进入下一效，与喷淋的海水进行热交换，如是反复，最终达到连续产出淡化水的目的。

（二）低温多效海水淡化技术的优缺点分析

优点：热效率高，温差在30℃左右即可达到10 倍以上的产水比，且运行弹性较大，运行负荷在40%-110%之间变动时，产水比变动不大；海水的预处理工艺简单，能耗及化学药剂消耗均不高；系统安全可靠性高，即使在发生传热管泄漏的情况下，仍可保持产品水品质；

缺点：系统设备体积较大，初期投资成本较高。

（三）低温多效海水淡化的工艺特点

1.目前较为常见的低温多效海水淡化设备配置方案，热源通常通过合理利用电厂的低参数蒸汽，发电与海水淡化同步进行，整体效率高。

2.低温多效海水淡化设备在运行中，始终保持蒸汽侧压力高，海水侧压力底，杜绝传热管泄漏导致海水污染蒸汽的情况，以达到产品水水质稳定的目的。

3.低温多效海水淡化设备对海水品质要求不高，在海水中的悬浮物＜300 的情况下，浑浊度、盐度、温度、微生物和沉积物等参数的波动一般不会影响产品水水质。即使泥沙短时间超标冲击时，制水系统仍可正常运行，只需要加强清洗，对设备寿命不会产生影响。

二、反渗透膜法海水淡化技术（SWRO）

（一）基本原理

用一张水分子可以通过但是盐离子不能通过的半透膜将淡水和盐水隔开，水分子会自然穿过半透膜而自发地向盐水侧流动，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。

（二）反渗透膜法海水淡化技术的主要优缺点

优点：反渗透过程中不发生介质相变；前期设备投资及运行制水的成本较低；设备布置紧凑，体积小，占地面积小。

缺点：预处理标准高；后期维护成本较高，膜组件需定期更换；对海水品质要求高。

（三）反渗透膜法海水淡化的工艺特点

1.反渗透膜法海水淡化技术可以做到分质供水。成品水水质TDS 可达到300500mg/l，可以根据实际需要，合理确定产品水水质标准。

2.反渗透膜法海水淡化系统设备的制造及安装耗时短，设备制造及安装调试可分别在6 个月、2 个月内完成。

3.反渗透膜法海水淡化设备对海水水质变化的适应性较差，预处理工艺流程控制指标要求严格，其处理结果对系统的安全运行有直接影响；后期运行和维护成本高，

4.反渗透膜法海水淡化设备适用的海水水温范围较窄，温度高低直接影响产品水水量及水质。

三、低温多效海水淡化与反渗透膜法海水淡化的性能比较

反渗透法海水淡化和低温多效海水淡化工艺都是技术成熟、可靠的淡化工艺。两者相比较差异如下：

（一）预处理工艺

一般来说，低温多效海水淡化技术只需简单的预处理，但反渗透膜法海水淡化技术的预处理工艺复杂程度大大提高，通常需要配套絮凝池、层状澄清池、曝气浮选、微滤或超滤系统，预处理过程所需的化学品量也大大增加。

常规情况下，低温多效海水淡化和反渗透膜法海水淡化工艺中均需要使用阻垢剂，但反渗透膜法海水淡化工艺中需要的化学药剂的种类及用量更大，包括H2SO4、混凝剂和絮凝剂、NaHCl 和Na2SO3等。

（二）能耗

在以制水为单一目的的情况下，较之低温多效海水淡化技术，反渗透膜法海水淡化的能耗优势明显。但在电水联产的情况下，反渗透膜法海水淡化的能耗优势较小，且由于反渗透膜的使用寿命有限，后续维护成本较高，也增加了间接能耗。

低温多效海水淡化技术的直接能耗受各种条件影响，地域区别明显，需要根据当地情况，进行具体的核算。

（三）产品水水质

低温多效蒸发采用蒸馏工艺，产品水的TDS 可达到5mg/L,可以满足绝大多数工业用水需要，再进行脱盐处理就可作电厂的锅炉补水水源。反渗透的产品水质TDS 一般在300-500mg/L，可满足普通工业用水需求，但如作为电厂锅炉补水，处理成本比低温多效蒸发工艺较高。

（四）低温多效海水淡化技术可实现电水联产和能量的梯级利用

低温多效海水淡化技术装置的基本能源是在发电厂容易获得的低品位蒸汽。

（五）运行维护

与反渗透膜法海水淡化技术水厂相比，低温多效海水淡化水厂的维护容易，适合于不需人员连续照看、自动化的操作。对操作员的失误、设备的腐蚀和结垢也不敏感，无风险。

（六）设备运行寿命

与反渗透膜法海水淡化技术水厂相比，低温多效海水淡化水厂的实际寿命要长得多。海水反渗透膜最好在正常的海水和室温（35℃以下）下运行，膜通量通常低于15L/m2/h。每列膜组每年约3 次8-10 小时的反冲洗，海水反渗透膜的寿命期通常平均为7-8年。低温多效海水淡化装置的在适当的维护下可连续运行25-30 年，这点已被全世界所安装的装置所证明。