膜法海水淡化技术的应用与进展

转自张维润
（国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心，杭州310012）

　　摘　要：介绍反渗透、电渗析两种膜分离技术在海水淡化中的应用与进展.高盐度溶液的脱盐技术正向废水资源化扩展.膜集成水处理技术将会在我国大规模推广应用。

　　全球水的总储量为 13.86亿 km3，海水就占有96.5％，人类可取用的地表水和浅层地下水仅为0.79％，且随地域和季节变化分布极不均匀。为了向大海索取淡水，上世纪五十年代初，膜技术便被优先提出来了，至七十年代海水淡化技术在世界上实现了商品化，经过产品换代、工艺革新，目前已成为最经济的海水淡化和高盐度苦咸水脱盐技术。在国家支持下，我国海水淡化技术也取得了令人瞩目的业绩，成为具有自行设计、生产海水淡化装置的国家。

1 应用概况

　　海水淡化是指将35000mg／L的海水淡化至500mg／L以下的饮用水。目前，世界上装机应用的海水淡化方法主要有多级闪蒸（MSF）、多效蒸发（MED）和反渗透法（RO），半个世纪以来己养活了世界上1亿多的人口，促进了干旱沙漠地区和发达国家沿海经济和社会发展。
　　据国际脱盐协会统计，截止1995年底，全球日产水量在100m3以上的装置有11066台，每天生产淡水2030万m3。截止1997年底，装置总数12451台，每天产水2273万m3，其中海水淡化为1337万m3、苦咸水淡化为5840万m3，且以年10-30％的速度增长。就海水淡化而言，装机容量以MSF为主，但近年来RO发展很快。MSF除极大型装置外，1995年以来合同额极少。MSF从1989年的84.4％下降为1997年的76.04％。而RO从1989年的5.6％上升为1997年的14％。MED1989年占6.7％，至1997年仅占5.47％。
　　对沿海苦咸水脱盐RO占绝对优势，占76.23％，投资和造水成本更低。对废水和水净化RO也分别占到约65％和94％。1995年后，新增海水淡化和苦咸水淡化装机容量RO为90％。最大规模的RO海水淡化厂建在沙特阿拉伯，日产淡水12.8万/m3。最大规模的RO苦咸水淡化装置建在美国，日产27万m3。
　　目前，海水淡化装置的年销售额达到100多亿美元，且以20％左右的年增长速度持续发展供应商主要是美国和日本，应用地区主要是中东地区、地中海地区和加勒比海地区，其次是东南亚和北非地区。
　　我国海水淡化技术的应用从上世纪七十年代初推广用小型电渗析（ED）海水淡化器开始，1981年建成了200m3／d ED淡化装置，“九五”期间相继建成了RO淡水装置，多为小型或示范工程（表1）， 并向马尔代夫和基里巴斯输出了ED和RO海水淡化装置。

表1 已建成的海水淡化装置 项目 日产量（m3） 承担单位 使用单位 完成时间
ED海水淡化装置 200 杭州处理中心 西沙部队 1981年
NF海岛苦水淡化装置 120 杭州处理中心 山东长岛县 1996年
RO海水淡化装置 500 杭州处理中心 浙江嵊泗县 1997年
RO海水淡化装置 200 广东新世纪水处理公司 大亚湾核电厂 1990年
RO海水淡化装置 1000 北京绿色源泉公司 大连长海县 1999年
RO海水淡化装置 200 　 上海宝钢 1999年
RO海水淡化装置 1000 杭州水处理中心 山东长岛县 2000年
RO海水淡化装置 1000 杭州水处理中心 浙江嵊泗县 2000年
RO苦咸水淡化装置 18000 文本玉柴绿源环境公司 沧化集团 2001年


2 反渗透海水淡化技术的进展

　　反渗透将成为新世纪的主要海水淡化技术。工程稳定可靠与造水成本低廉是吸引用户的主要原因。
2.1 膜与组件性能提高
　　世界各生产膜组件的公司仍十分重视RO膜与组件的技术创新，目的在于开发抗氧化、耐细菌侵蚀的新膜提高膜与组件的产水量、脱盐率等。这些工作已取得一定的进展，如美国DOW公司推出 FILMTEC BW30LE－440膜元件，在约1.05MPa压力下，产水量43.5m3／d，脱盐率大于99％，一个新元件几乎相当换代前的两倍。Fluid Systems公司推出 Premium TFC新元件，其苦咸水和海水膜元件的脱盐率分别高达99.7％和99.8％。日本的东丽公司和日东电工公司己开发出可耐9.0MPa的海水淡化膜，并己在西班牙建造了回收率高在60％的两段RO海淡化装置。

表2 国外典型的海水反渗透组件 公司 品名型号 膜材 膜构型 产水量（m3/d） 脱盐率（%）
杜邦 Permasep B-10TWIN 聚酰胺 中空纤维 60.6 99.35
东洋纺 TOYOBO Helloes HM10255F 三醋酸纤维素 中空纤维 27.5 99.4-99.2
陶氏化学（FILMTEC） SW-8040 聚酰胺 卷式复合膜 23 99.6
OSMONIC（DESAL） Desal-11AD 聚酰胺 卷式复合膜 / 99.4
Fluid Systems SW-30 聚酰胺 卷式复合膜 / 99.8
日东电I（Hydromantic) NTR-70 SWC-S8 聚酰胺 卷式复合膜 16 99.6


2.2 工程投资低
　　1990年膜组件价格，按消费价格指数折算，仅为1973年的40％。1990年之后又有明显的下降。按从标准海水生产淡水计，目前工程投资为MSF在1800-2000US＄／m3.d，低温MED在1100－1600 US＄／m3.d，RO在700-900US＄m3.d，且RO海水淡化厂建设快，l万m3的RO海水淡化厂可在7个月交付使用。
2.3

关于海水淡化,新加坡是一个典型的例子,在他们国家的规划中有20%的水源来看于海水的淡化,这才是一个真正意义上的应用,还有他们的新生水计划已在实施中,工艺的选择要关键要适应于国情!

在中东海水淡化的实际使用的工程也不少，特别是科威特，全国用水几乎全是靠海水淡化，那几个象东方明珠的建筑，大家该都很熟悉了！