非常規(guī)水資源化膜集成技術(shù)及應(yīng)用
1.1海水淡化發(fā)展現(xiàn)狀
由子入口增長、城市化、氣候變化和生活方式轉(zhuǎn)變等因素，淡水資源的壓力有務(wù)加期。目前，21億人無法獲得安全的飲用水。到2030年，嚴(yán)重的水資源邁缺可能管使全球7億人流離失所。對水、糧食和能源安全的錯綜復(fù)雜的依賴使得淡水對經(jīng)濟地長和繁榮更加重要，解決缺水問題的一些戰(zhàn)略旨在通過修改定價和/或?qū)嵤┕?jié)的維生來減少需求，然而，這一緩解方法在受到嚴(yán)重影響的地區(qū)幾乎無法提供解決方案。比之下，海水淡化技術(shù)使人們能夠利用豐富的海水和/或咸水儲備，以滿足日益增長的需求。
目前海水淡化技術(shù)可分為熱能驅(qū)動技術(shù)和膜技術(shù)兩大類。膜技術(shù)主要為反滲透(RO和電滲析(ED)1-)，具有低能耗、低環(huán)境影響和操作性強等特點，近年來被廣泛應(yīng)用另外。膜蒸館(MD)作為熱能驅(qū)動與膜技術(shù)的結(jié)合技術(shù)，具有可利用海水余熱成工室廢熱驅(qū)動海水淡化的優(yōu)點。膜蒸餾是一種熱驅(qū)動的膜過程，是一種獨特的海水淡化過程 MD 擁有比傳統(tǒng)熱能淡化技術(shù)更多的優(yōu)勢。MD 能夠在較低的溫度下脫鹽，需要較少的熱量。與傳統(tǒng)的熱過程相比，膜蒸餾依賴于緊湊、模塊化的系統(tǒng)設(shè)計。在中東地區(qū)已成規(guī)模運行的海水淡化廠主要采用多級閃蒸(MSF)和多效蒸餾(MED)技術(shù)，而位于大洋洲的澳大利亞，其海水淡化廠多采用 RO技術(shù)同
截至2018年,全球海水淡化技術(shù)中RO產(chǎn)水量占總產(chǎn)水量的65%，其次分別是MSF產(chǎn)水量占21%，MED產(chǎn)水量占7%，ED等其他技術(shù)產(chǎn)水量總占比約為7%。《2018-2023年中國海水淡化產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》(7指出在我國海水淡化中，RO產(chǎn)水量占總產(chǎn)水量的65%，MED產(chǎn)水量占34%，MSF與ED產(chǎn)水量占1%，RO技術(shù)占主導(dǎo)地位。從利用場景來講，反滲透將成為沿海干旱地區(qū)供水的主要技術(shù)，新型膜材料顧法水處理技術(shù)集成及示范
近年來，海水淡化技術(shù)得到高速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化媒模逐步擴大。據(jù)國際水務(wù)情報海水關(guān)化市場數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，全世界已有約18萬個海水談化廠，通布 150多個國家
水量約為380x10*l，是2008年產(chǎn)量的兩倍多m，年增長率達 8%，可解決2億多人的用術(shù)問題，預(yù)計到 2030 年將增長到540x10"va，以沙特阿拉怕、阿聯(lián)酋、科威特、卡塔爾陽巴林5國為代表的中東地區(qū)是海水淡化技術(shù)的主要應(yīng)用地區(qū)，其海水淡化裝置總產(chǎn)力前占全球總產(chǎn)水量的 44.3%，全球最大的海水淡化廠，沙特網(wǎng)拉伯的 RASAI-Khait 害水淡化廠，采用熱法耦合技術(shù)(MSF+RO)，產(chǎn)水量可達103.5x10*ud。李洲規(guī)模最大的阿爾及利亞馬格塔(Magtaa)海水淡化廠產(chǎn)水量達到 50x10*vd。洪大利亞維多和亞海水淡化廠產(chǎn)水量 46.7x10*Ud，近年來，一些內(nèi)陸國家(如哈薩克斯坦)也在積相發(fā)展海水淡化技術(shù)l@)。市政和工業(yè)是全球海水淡化的主要應(yīng)用領(lǐng)域。市政使用占比60%，產(chǎn)能5114x10°t/d;其次為工業(yè)34%，灌溉2%，旅游業(yè)2%，軍用1%等。在現(xiàn)有的海水淡化技術(shù)中，基于膜的海水淡化技術(shù)由于其結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、能耗低等性點，在多級閃燕(MSF)和多效蒸館(MED)等傳統(tǒng)熱力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。就全球裝機容量而言，壓力驅(qū)動的反滲透(RO)占據(jù)了海水淡化市場的主導(dǎo)地位。然面，在海灣地區(qū)因其海水鹽度和溫度與世界其他地區(qū)相差很大，反滲透的增長速度較慢,反滲透膜容易受到污染,海灣地區(qū)惡劣的海水條件加劇了膜的污染傾向。此外，作為海水淡化副產(chǎn)品獲得的鹽水的鹽度可能高達 200000mgL，這就需要進一步研究淡水生產(chǎn)的可持續(xù)和節(jié)能方法。
中國淡水資源總量為2.8x10'%，占世界第6位，而人均水資源量僅為世界人均水平
無法費防
的 1/4，排在第 88 位。因此積板開發(fā)利用海水資源，采取有效措施提高淡水資源量具
備，可
有重要的戰(zhàn)略意義。中國自 1958 年開始研究海水淡化，并于 1975 年著手研制中大型海水淡化裝置，現(xiàn)已建成投用的大規(guī)模海水淡化工程包括天津北疆電廠海水淡化工程一期(20x10*vd)、青島百發(fā)海水淡化工程(10x10*vd)、天津大港新泉海水淡化工程
術(shù)主要i
(10x10*vd)、河北國華滄電黃驊電廠海水淡化工程(5.75x10*ud)、曹妃甸工業(yè)園區(qū)海
近年新
水淡化工程一期(5x10*ud)等。中國海水淡化工程主要分布在沿海重度缺水地區(qū)，如用海*地
天津、舟山、青島、大連等沿海城市。我國海水淡化應(yīng)用主要以反滲透和低溫多效蒸
脫益，提館技術(shù)為主。我國海水淡化主要用在工業(yè)領(lǐng)域，其次用在市政領(lǐng)域。我國海水淡化所產(chǎn)生的淡化水 64%用于工業(yè)領(lǐng)域，其中 36%用于電力，12.5%用于石油和化工，9.8%
在中新 用于鋼鐵，其余 5.7%用于其他高耗水工業(yè)領(lǐng)域:市政供水規(guī)模相對較小，占海水淡化總
技術(shù)i 規(guī)模的 36%間。
根據(jù)《2019年全國海水利用報告》[9)統(tǒng)計，截至2019年年底全國現(xiàn)有海水淡化工程 115 個，工程規(guī)模1573760v/d。其中，2019年全國新建成海水淡化工程17個，工程規(guī)模 399055ud，分布在遼寧、河北、山東、江蘇和浙江，主要滿足沿海城市石化、鋼鐵、核電、火電等行業(yè)用水需求。全國現(xiàn)有萬噸級及以上海水淡化工程 37個，工程規(guī)模1403848td;千噸級及以上、萬噸級以下海水淡化工程42個，工程規(guī)模162522vd:千噸級以下海水淡化工程 36 個，工程規(guī)模 7390t/d2019年全國新建成海水淡化工程大規(guī)模
