浅析太阳能海水淡化的发展过程

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1、摘要：本文按照在海水淡化过程中能源的来源方式不同，分常规能源和太阳能两个方面对海水淡化的研究进展进行了综述。着重介绍了太阳能海水淡化技术中的盘式海水淡化法和增湿海水淡化技术中存在的优缺点以及各国研究者所做出的改进方式以及实验研究成果。并对太阳能海水淡化技术目前存在的问题及发展趋势提出了一些建议。关键词：地球上拥有丰富的水资源，海水覆盖面积达71%，但不能直接用于生活用水和饮用水。地球上淡水资源只占水资源总量的2.5%，其中可供人类支配的淡水资源不足0.36%Error!Referencesourcenotfound.。第二次工业革命以来，化工、制造、电力等工业的兴起，使得人类对水资源的需求量大

2、增，淡水资源日显不足；特别是进入20世纪以来，世界人口急剧增加，环境污染和生态破坏严重，城市化和人口集中等因素均给淡水供应带来巨大压力，人类无节制的开采及管理不善更加剧了水资源的供需矛盾。据测算，以目前世界人口的增长速度，至2025年世界人口将达85亿，届时淡水供需矛盾将更加突出Error!Referencesourcenotfound.。通过海水制取纯水已有百年历史，二战后海水淡化技术进入实用化、工业化阶段，技术日臻成熟，为解决淡水短缺问题提供了新的途径。本文作者按照在海水淡化过程中能源的来源方式不同，分两个方面给我们介绍了海水淡化的研究进展，并重点介绍了太阳能海水淡化技术中的盘式海水淡化法

3、和增湿海水淡化技术中各国研究者所做出的研究成果。1海水淡化研究进展1．1常规能源海水淡化技术人类很早便开始利用海水来制取纯水，阿拉伯人在16世纪便通过蒸馏海水获取饮用水；至19世纪末英国已相继发明了管式蒸馏器、喷膜蒸发等技术，并开始对闪蒸技术进行研究；二战期间压汽蒸馏技术已开始应用于船舶和海外离岛的淡水供应，多效蒸馏装置也开始装备至战舰上；二战后阿拉伯地区石油开采为大型海水淡化机组的应用提供了契机，1957年多级闪蒸在中东地区大规模应用，1975年低温多效进入工业化应用，1980年反渗透淡化技术解决膜技术难题，并很快成为市场份额最高的淡化技术Error!Referencesourcenotfo

4、und.。常规海水淡化方法大体上可分为两大类：一类是热方法，以热源为驱动将海水蒸馏的过程，如多级闪蒸（MSF）、多效沸腾（MED）、蒸汽压缩法（VC）；另外一类是膜方法，以电能或压力为驱动的渗透/反渗透过程，如电渗析（ED）、反渗透法（RO）。除此之外，还有冷冻法、溶剂萃取法、水合物法、离子交换法、露点蒸发法等等，其中反渗透法、多级闪蒸、低温多效、压汽蒸馏法已实现工业化。1）反渗透法（ReverseOsmosis）反渗透技术通过对海水施加压力，使得水分子通过半透膜，水中的矿物质无法通过半透膜，这样就将水和盐类分离开来，这一过程称为反渗透。反渗透技术的优点在于能耗少，其能耗约144kJ/kg，远

5、低于普通热法淡化技术。但在半透膜的另一侧容易积聚盐类导致结垢，因而需要定期更换，且海水预处理过程复杂，设备维护量较大。2）多级闪蒸（Multi-stageFlash）多级闪蒸通过降低蒸发室内的气压，使得进入蒸发室内的热海水直接达到沸点汽化，由于其没有加热面，较好的解决了当时困扰热法淡化技术存在的蒸发面结垢难题。它可以在较高的温度下运行而不结垢；采用多级能量回收的技术也使得它有较高的热效率，热耗相对较低，单位产水热耗约340kJ/kg。多级闪蒸在每一级中都要保持较高的海水流量来避免蒸发室结垢，这使得水泵的电耗较高，因而经济性较多效蒸馏有一定下降；同时多级闪蒸的负荷适应性较差，一般在80%~110

6、%，适合大型的集中供水。3）低温多效（LTMulti-effectDistillation）多效蒸发过程发生在蒸发室的加热面上，在水温较高时容易导致结垢，影响加热面的传热过程。低温多效技术将海水温度控制在70℃以下，以保证加热面不结垢。低温多效技术的负荷适应性好，在较宽的负荷范围内都有较高热效率，负荷范围可拓宽至40%~110%，但其结构复杂，换热面积和占地面积大，初投资高Error!Referencesourcenotfound.。常规的海水淡化方式都以化石燃料或电力为能源，能源消耗巨大，据测算，生产3500万吨淡水需要消耗3.5亿吨原油。同时化石燃料燃烧会向环境释放大量的温室气体，破环环境

7、和生态。在缓解水资源短缺的同时，也给能源和环境带来了巨大压力，且初投资高，技术难度大，在小型化装置上产水率较低，难以满足偏远地区、海外离岛以及能源匮乏地区的淡水需求。20世纪70年代的能源危机，迫使人类将目光转向新能源利用，近年来以太阳能为代表的新能源技术迅猛发展，技术日臻成熟，这为太阳能海水淡化技术的发展奠定了基础。1.2太阳能海水淡化技术1.2.1太阳能盘式海水淡化技术最早进入实用阶段的太阳能