海水淡化去盐技术为何如此的难?

首先,目前海水淡化技术已经比较成熟,主要分为膜法和热法两大类。通俗点说,膜法就是过滤,利用外界(装置中的高压泵)施加的高压,把海水中的淡水挤到反渗透膜的一侧,无机盐等组分留在膜的另一侧。而热法则是蒸馏,你就想象吧,类似于一口大锅蒸啊蒸,然后纯水变成水蒸气蒸出去了再冷凝得到淡水。当然实际中这个锅的设计要麻烦一点…

海水淡化在中东地区发展的非常成熟。以色列、沙特等地方的海水淡化厂多如牛毛,技术也很先进,无论是工程能力还是技术研发能力都值得我们学习,目前世界上总规模、单机规模最大的膜法、热法工程都在那边。膜法最大规模已经达到近64万吨/天…而且,淡化水是和其他水源一起混合,进入市政管网的。也就是说,辣么多居民,都在喝淡化水。

当然,日本、韩国、新加坡也都有一些很不错的公司。目前在我国,热法以低温多效为主,最大规模是天津北疆电厂搞的,20万吨/天,但目前没有开足马力;膜法就是反渗透了,最大规模是天津大港新泉(新加坡凯发搞的),10万吨/天,这个也没开足马力。其他的也还有,但总体来说这两个算是比较典型的大型淡化工程了,运营的也还都不错。

热法能耗主要是蒸汽和电力,其中蒸汽又很贵,一般来说,热法淡化都是和电厂共建的,因为电厂有很多废热可以利用,这样就降低了蒸汽的成本。膜法主要就是耗电了,毕竟需要高压泵呼呼呼不停转。

二者都需要大量设备投资。总的算下来,淡化水吨水成本4-6块钱吧。膜法装置占地小,好挪,操作也便利,所以现在市场中用的相对多一些。从技术上来说,海水淡化是很成熟的。当然国产化率目前还差点事儿。


单纯说点技术上的现有问题吧。

一是国产化率比较低。超滤膜做得还可以,但真用起来和国外的膜还是有点差距。至于能量回收和反渗透膜嘛,那基本就全得靠进口了。这个确实要努力。

二是在大型工程设计上还是缺乏经验。毕竟国内大项目不多,长期运行的更是少之又少。当然这个也和整个行业的大环境有关了。

2012年底,国家发改委颁布的海水淡化产业十二五规划中明确指出,海水淡化是水资源的重要补充和战略储备。

海水淡化也称海水化淡、海水脱盐,是指将海水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序

典型海水淡化厂设计

两种最常用的淡化技术是逆渗透(全球淡化能力的47.2%)及多级闪蒸(全球淡化能力的36.5%)

我们大体认为容易的话,主要是因为蒸馏法,高中化学实验室常用之制备纯水的方法之一。看起来也没啥难度,但是其实不是,商用的话有点麻烦

逆渗透,是一种净化水的办法。原理是利用渗透作用,将清水(低张溶液)和咸水(高张溶液)置于一管中,中间以一支允许水通过的半透膜分隔开来,可见到水从渗透压低(低张溶液)的地方流向渗透压高(高张溶液)的地方,通常比正渗透的自然过程,耗费更多的能量

逆渗透的水是目前水处理中最干净,水中除水分子外无任何矿物质或金属。导电性差。

多级闪蒸,是一种海水淡化方法。强调多级和闪蒸,其装置由多个闪蒸室组成的.

以减压方式降低沸点,并产生蒸汽,再将蒸汽冷凝后即可制得淡水。由于此方法并没有使含盐水真正沸腾(仅是表面沸腾)与热传表面积接触,可以大幅改善因蒸馏产生的积垢问题

于 1950 年代即已有商业化规模


为什么感觉海水淡化那么难?

科技难度其实不大,但是估计是效益不高,建立一个淡水加工基地,其实不是那么容易的

水是生命之源,是生物体重要组成成分,是世界上最廉价的“药”。

水对人体有着重要的生理作用,以此补充适量水分对健康十分有利。人体对水的需求量因年龄、体重、气候及运动强度等因素而异。

总体来说:成年人一天需要补充1500~2800mL的水,以补充因排尿、呼吸、出汗等人体丢失的水分。

而这其中的很大一部分是通过直接饮用水获取的,还有一部分通过饮食、新陈代谢获取。除了人体所需,日常生活和生产作业也都离不开水。因此,水的质量在很大程度上影响着生活水平和工业生产。

可是,如此重要的水并不总是满足人类的需求。地球上淡水的分布与经济和人口的分布之间十分不均衡,其中,贝加尔湖拥有地球地表淡水储量的20%;积雪覆盖,人迹罕至的南极拥有地球淡水储量的72% 。

种种原因之下,世界多个国家或地区处于严重的缺水状态之下,其中就包括我国和中东地区,以及非洲。

为了结束我国南北淡水分布不均,北方水资源短缺的状况,国家实施了“南水北调”这一浩大的工程。而对于中东那些缺水但不缺石油不缺钱的国家,有心而无力,只能变着法子的解决这一棘手的问题,比如从南北极海运冰川、海水淡化等。

耗资巨大的海水淡化,收效甚微

早在400多年前,英国王室就曾悬赏征求经济有效的海水淡化方法。

在16世纪的欧洲,已经有人尝试着从海水中提取淡水,以满足长期海上航行对于淡水的需求。

但碍于科学技术的落后,那是的海水淡化只能满足少数人的日常所需,无法大型化、进行工业化生产。

直到上世纪五十年代开始,随着水资源危机的加剧,海水淡化得到快速、长足的发展,世界各国投入大量人力物力研究海水淡化技术,以求找到经济高效的工业化方法。

世界上第一座海水淡化工厂于1954年在美国德克萨斯州弗里波特建成并投入使用,并且目前仍然在为市民提供生活用水。

海水淡化技术发展至今,已有超过20余种方法,包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产等。

从大的分类来看,主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类,其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。

反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点,但海水预处理要求高;多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点,但能耗偏高。

原理不难省钱难

海水淡化在很多人的观念看法中,很简单,的确,海水淡化的原理很简单,就是把海水中的盐分及其他各种影响直接饮用的物质借助物理或化学方法分离出去。

最简单直接的方法就是蒸馏,借助海水中不同物质的挥发性不同,将水分蒸发出来,然后再冷凝,得到纯净水。这个方法从可行性角度考虑,可以;但如果从经济性角度考虑,能耗偏高。

因此,具有投资少、能耗低等优点的反渗透膜法在这个以经济利益为本的社会成为发展的主要方向,它的能耗仅为蒸馏法的1/40。

反渗透法(reverse osmosis RO)是指在膜的原水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力,原水透过半透膜时,只允许水分子透过,其他物质不能透过,进而实现海水淡化的方法。 在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面逐渐升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。

反渗透法利用到氢键理论、优先吸附-毛细孔流等理论,涉及到分析化学、材料化学、流体力学等多个学科。由于需要在高压中进行,对于半透膜材料的要求很高。

常规反渗透法工艺流程是:原水→预处理系统→高压水泵→反渗透膜组件→净化水。

其中预处理系统视原水的水质情况和出水要求可采取粗滤、活性炭吸附、精滤等。为了保护反渗透膜、延长其使用寿命,精滤这一步骤必不可少。

另外,复合膜对水中的游离氯非常敏感,而海水中又含有大量的氯,因而预处理系统中通常都配备活性炭吸附。

科技让生活更美好

与直接从地表或者地下获取淡水相比,海水淡化的成本较高、前期投入大,成本回收周期长,但随着技术的革新及生产方式的转变,目前淡化海水的成本已降到4-5元/吨,经济可行性已经大大提升,使得“水比石油贵”这一尴尬现象在中东少数地区已经不复存在。

其中,不缺石油、天然气的中东土豪沙特阿拉伯不但财大气粗,在海水淡化上可谓是下足了老本,其拥有全球24%的海水淡化能力。此外,位于阿联酋的杰贝勒阿里海水淡化厂第二期是全球最大的海水淡化厂,每年可产生3亿立方米淡水。

考虑到未来技术进步带来的成本下降,以及经济、社会快速发展带来的对淡水需求量的日益增长等因素,淡化海水会进入更多平常百姓的家庭之中。同时,未来海水淡化产业有望出现爆式增长,前景广阔。

随着技术的不断进化相信海水淡化将变得越来越简单而且更加高效、实用。

虽然海水中含有多种矿物,但却很难将其中一种分离出来。不过现在,来自澳大利亚和美国的一组科学家们研发出了一种全新的海水淡化技术,它不仅能让通过该种技术出来的海水能够饮用而且还能收集到可用于电池生产的锂离子。

而这一技术的关键就是金属有机框架(MOFs),其拥有任何已知材料的最大内表面积。从理论上来讲,这样一种材料光一克展开后能够覆盖一个足球场,同时其复杂内部结构能使MOFs是捕捉、储存和释放分子的完美对象。最近的研究发现,这种材料能让MOFs在碳排放海绵、高精度化学传感器和城市水过滤器找到运用。

眼下最常用的水过滤技术则是反渗透膜,其原理相当简单:膜的孔隙能让水分子通过但对于大部分污染物则不行。然而这一技术的一大问题就在于其需要相对较高的压力将水压过去才行。

但MOF膜却拥有更强的选择性和高效性。来自莫纳什大学、CSIRO和奥斯汀德州大学的科研人员就研发出了这样一种膜。这一设计灵感来自于生物细胞膜的“离子选择性”,它能让特定的离子通过。除此之外,这种过滤膜还不需要像反渗透膜那样需要强大的外力。

除了干净的饮用水之外,MOF膜还能收集到锂离子。由于全球电子和电池对锂的需求量非常高,而海水中富含有大量的锂离子,所以MOF膜的诞生是一个好消息。

此外,这种技术还将能应用到工业废水的过滤。

这项研究发表在《Science Advances》杂志上。

我们公司在北非做过一个大型的海水淡化厂项目,设计和反渗透膜都是新加坡人做的,我公司做施工。

海水淡化技术现在已经很成熟,主要包括反渗透膜法和热蒸发法两种。

由于海水中的很多无机盐无法通过化学反应沉淀下来,人类在解剖动物内脏时,发现一些动物的肠胃上有一层膜,这层膜能阻止无机盐进入体内,进一步研究后发现,这种膜的过滤机制主要在于渗透压,即淡水能通过这层膜进入渗透压低的一边,含盐量高的海水却不能,为此,人类又开始研究了这种膜的化学结构与成分,目前已经得到了逐步破解,然后就生产了这种膜,用于海水淡化,但由于至今没有完全破解这种膜的化学结构和成分,所以,还无法达到动物膜的效果,再者,对于这种膜的再生,仍处于起步阶段,因为无法再生,在使用一段时间后,由于膜被一些无机盐和杂质堵塞,只能更换,并且,膜在使用过程中,由于逐步被堵塞,产水量也是逐渐下降的。由此导致海水淡化成本居高不下,不过相信人类最终能彻底攻破难关,使海水淡化技术能变得常用。

热蒸发法技术很简单,就是加热让淡水从海水中蒸发出来,然后收集起来,这个工艺要消耗大量的能量,所以成本比膜技术要高,一般小型的海水淡化厂采用。

中国也在研究反渗透技术,并且在天津、山东等地建得有厂,南海的一些岛屿上,安装有一些海水淡化设备,满足驻军人员的生活所需。

可以预见到的是,如果海水淡化技术被完全攻破,中国可能可以从渤海湾调水去内蒙和西北,改善那里的生态环境,这种方案比从青藏高原引水好多了,对环境的影响也小,而且不会引起印度、孟加拉国等邻国的争议。

海水淡化难,难的是规模化,也就是大规模的进行海水淡化用于人类生活及生产。海水中不仅仅是盐(氯化钠)还有其他卤族元素和金属离子比如镁盐、钙盐等,小规模蒸发冷凝就可以获得淡水,大规模则要考虑析出物的后期处理。当然还有效率,成本等。

海水淡化并不是简单的把盐与水分离就可以的,海水的构成包含有盐、水分、其他各种可能对人体有害的矿物质;一般来说,把海水煮沸,蒸汽冷凝为蒸馏水也就是淡水,留在锅体的就是盐等混合物;这种是比较古老的蒸汽法,需要消耗大量的燃料能源,无法大量生产淡水资源。目前海水淡化的技术还不是很成熟,国内外的技术设备制造与工艺成本比较高,需要大量大型设备、资金、场地、运营维护、能源消耗成本,这样成本算下来,每吨海水淡化成本6-8元左右,而国内自来水的成本不到一半的价格。

目前国内外流行的海水淡化办法是反渗透处理法,就是让海水从半渗透膜流通时,只有水分子的小直径的淡水分子可以来去自如,而像盐分子这样的大个矿物质分子无法通过,被半渗透膜挡在外面,这样分离出来的。

随着高科技的不断进步,对于海水淡化的问题也会找到更快捷低成本的解决方案,随着海水淡化设备的进一步智能化,海水淡化效能与成本控制更加科学化,到那时海水淡化大规模普及就不遥远了。


你好,很高兴回答这个问题。

海水淡化去盐技术,要低成本的实现大规模的淡化技术的确存在很大难度。直接淡化海水成本高,其成本远超过淡水本身的成本。那么有没有方法可以做到省成本的同时,又能大规模地将海水资源淡化呢?

答案,我想应该是有的。

我们完全可以利用大自然的力量降低成本,做到大规模地保存海边淡水资源。如何做呢?

要知道海水淡化一般还是采用蒸馏的方法,就是说将海水加热,收集其水蒸气,这样将其淡化,但这个方法存在一个问题,加热海水本身成本很高,这就使这个项目本身失去了意义。

那么,有没有一个办法解决高成本的海水资源淡化问题呢?

其实应该是有的,要知道,我们平时见到的雨是由地球周边的水蒸气凝结形成,特别是在天气比较热的时候,雨水会增多,这些雨水都是来自于太阳的能量,而太阳的能量既强大,又是完全免费的。所以,我们就可以完全利用太阳的高能量解决海水淡化问题,如何做呢?

要知道利用设备专门做这件事情成本又会很高,且不划算,其实有一个很简单的方法就能存储大量淡化海水且廉价。如何做呢?那就是在大海的周边大量建造蓄水堤坝,并且这些蓄水堤坝都建立一个水槽,这个水槽直通低处的自行挖掘的地下水库。利用蓄水堤坝蓄水,然后将这些水可以开关调节收集到自行挖掘的地下水库,这些都用挖掘机挖出工程,并且用水泥防止漏水,水库用水泥封顶。这些工程修建以后,就非常有用,我们只需要等待春夏秋三季的来临,因为春夏秋这三季,海边雨水非常多,大海来自于太阳能量的蒸发量非常之高,高到人类的任何工程都难以匹敌,而且这些能量全是免费的。等待雨季的来临,我们可以先在少雨季节关闭水槽,只利用蓄水堤坝收集雨水,自给自足;在大雨季节,打开水槽,让大量雨水灌入地下水库,并存储;这样,这些淡水就会被保存下来。如果冬天来临,外面的蓄水堤坝水干了,我们就可以完全利用地下水库存储的水源。如此以往,我们整个年度都会有大量水资源供我们自给自足,且整个项目只需要前面一次投入挖掘费用,水泥成本费用,修建费用,后续基本都不需要维护的,这个工程几乎可以使用几十年甚至上百年,其成本非常低廉,并且其能带来的价值非常之大。

就是这样一个工程,低投入,高回报。完全做到了海水资源的低成本淡化,并且长期有效。

这个工程如果在海边大量实施,我国沿海地区部分城市缺水问题将可以完全得到解决,并且可能有多余的水供给到其他缺水城市,这就做到了我国部分地区特是别沿海地区缺淡水导致的问题。

以上回复,希望对你了解这个问题的本质,有所帮助。

海水淡化去盐技术并不难,而是成本太高!

如上图所示,海水淡化的原理主要要经过水泵抽海水、叠片过滤器过滤、多介质过滤器过滤、精密过滤器过滤、反渗透过滤器等过滤以后,就可以变成淡水了!据阿联酋等国的经验,这样海水淡化一吨的费用大约需要4—6元人民币!虽然看起来,这个价格和北京居民阶梯水价的最低档的5元一吨差不多!但是这是海水淡化厂的成本价!根据自来水成本价仅为出厂价一半来看,这样海水净化成的淡水其销售价格应该在8元至12元,基本要比现有水价翻倍!

其次,自来水都是在当地建有处理厂,因而其运输成本并不高。而按中国的地理特征,东部沿海地区其实缺水的并不多,而西部很多区域却非常缺水。但是如果要建设输水工程,成本就很高了,不仅其输水线路需要高额投资(参考南水北调工程2000亿以上的预算)。同时由上图可以看出,中国沿海地区都是平原,海拔较低,但是西部地区都是高原,这样还必须利用水泵来把水抽到西部,这个成本就会大幅度上升!估计这样的淡化水的成本预计至少在20元/吨,甚至更多!

总之,海水淡化技术已经很成熟,但是淡化过程需要较高成本。而鉴于中国的地形特点,运输成本就可以说是奇高。因此海水淡化不能成为我们淡水的主要来源!

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