北極星水處理網訊:摘要：當前，水資源短缺是各國均需要解決的問題，而通過海水淡化能夠有效緩解水資源不足問題。本文對海水淡化技術進行簡單介紹，對傳統技術優點與缺點進行簡單闡述，並簡單分析海水淡化技術研究現狀與發展，最後，簡單介紹核能、風能以及太陽能等新型淡化技術。希望能夠為相關人員提供參考，促進我國海水淡化工藝發展，以提高人們用水質量。
關鍵詞：海水淡化技術；研究進展；發展趨勢
前言：水資源對人類生存有著重要作用，雖然水資源將大部分地球表面覆蓋，然而96.5%屬於海水，無法直接使用，而僅有0.26%的地下水、湖水與河水等淡水資源可以被人們直接利用。在社會快速發展過程中，人們在水資源需求量方面日益增加，而基於無節制浪費、水生態汙染以及超限度開採等影響，導致世界水資源出現短缺問題，對經濟發展產生一定影響。因此，世界各國正在積極開展海水淡化研究，對此需要加大相關工作研究力度。
1 海水淡化技術現狀
1.1反滲透工藝
RO工藝屬於一種膜分離工藝，基於能量回收效率不斷提升與膜組件持續改進，促使反滲透技術得到快速發展。該技術，具有造水成本低、工程量小、能耗小、常溫操作、操作簡單以及佔地少等特點。然而該工藝在進料海水水質方面有著較高要求，因此預處理成本會有所增加。可以通過氣浮或是超濾結合混凝和沉澱的方式，開展海水預處理工作，可以保證汙染密度、水濁度以及化學需氧量等方面均滿足進水要求[1]。
1.2多級閃蒸技術
MSF主要通過將海加熱至規定溫度，之後藉助閃蒸器快速實現氣化，並通過蒸汽冷凝獲得淡水。在熱法中，MSF的應用非常廣泛，具有維護量小與機容量大的特點。另外，其缺點也非常突出，比如能耗高、設備成本高、操作彈性小以及操作溫度高等。
1.3MED技術
對於該技術，主要在低於70℃的溫度條件中，通過蒸餾二次蒸汽加熱蒸發下一效海水，進而獲得純淨水。MED操作溫度較低，能夠降低設備結垢與腐蝕問題，藉助廉價傳熱材料、工業廢熱等即可實現海水淡化，其具有操作彈性大、熱效率高以及動力消耗小等優點。然而，由於地溫餘熱缺少穩定性，效率低等特點，導致裝置運行成本遠遠超出設計成本並且設備體積大，費用較高。
2 研究現狀和發展
當前，在海水淡化工藝研究方面持續發展，在熱法海水淡化工藝方面，低壓蒸汽方法藉助引射器使蒸發器達到真空狀態，促使海水基於比常壓沸點低的條件下實現蒸發。低壓蒸汽系統主要受到給水口半徑、給水溫度以及流速等方面影響。高春林等人通過對淡化裝置液汽引射器展開實驗研究與數值模擬，藉助實驗研究與數值計算手段，深入研究引射器參數與工作特性，並得出係數與工作流體和引射流體之間的關係[2]。
3 新興海水淡化技術
3.1新能源淡化技術
（1）核能。以反應堆所轉化的電能或是熱能為驅動能量，開展海水淡化工作。通過實踐表明，核能淡化技術已經非常成熟，在各個國家中有著廣泛利用。然而應用核能過程中，需要對核廢料安全性與放射性進行充分考慮，需要保證核能具有良好可靠性，以保證淡水與周邊環境不會受到放射破壞[3]。
（2）太陽能。太陽能淡化工藝主要為兩種，①對太陽能進行熱能轉化，促使海水出現蒸發現象，就是太陽能光熱淡化技術。②對太陽能進行電能轉化，實現海水淡化，就是太陽能發電淡化技術。
在當前發展中，仍然以太陽能的光熱轉換蒸餾工藝為主，其中，規模小、成本高、效率低與穩定性差等對太陽能技術應用產生較大影響，並且各個地區基於自身氣象條件與地質位置等也會影響該技術使用，而通過太陽能開展海水淡化的優勢也各不相同。要想有效促進太陽能利用效率，應該積極促進觀點轉化與集熱等方面效率，另外，對海水淡化工藝不斷加以優化，使太陽能實用性與經濟性得到有效提升。
（3）風能。此種淡化技術具有兩種形式。①藉助風力渦輪旋轉作用，使風能可以實現機械能轉換，直接使海水淡化設備運行。②藉助風力發電機促使風能實現電能轉化，之後為海水淡化設備提供動力。風力能夠滿足電滲析以及用能設備運行需求，然而風能缺少穩定性，而RO有著良好操作性與適應性，能夠和風能實現互補。藉助風能開展海水淡化工作還有一定不足，比如穩定性差與間歇性強等缺點非常明顯，對風能與傳統技術進行有機結合，是當前風能淡化工藝發展的重要途徑。
3.2集成淡化工藝
（1）電滲析與RO集成。預脫鹽工段通過電滲析來實現，以控制海水含鹽量，之後藉助反滲透膜實現海水淡化目標。此集成技術使得海水在金屬管方面的腐蝕危害得到有效控制，並且是反滲透壓力得到充分降低，實現節約能耗目標[4]。
（2）膜蒸餾。此種技術通過蒸餾手段實現膜分離，需要藉助熱源不斷海水，通過蒸發水蒸氣產生蒸汽分壓。並且基於膜兩側蒸汽分壓差，形成驅動力，保證水蒸氣能夠持續穿過疏水膜，在水分子完成氣化之後，穿過膜並展開冷凝處理，進而達到水鹽分離目的。該工藝融合了膜法與熱工藝的優點，具有預處理要求較低、結構緊湊、簡單、操作條件良好以及分離效率較高等特點。然而，其還處於研發階段，並未滿足工業化要求，需要提高熱效率以及膜通量，促進膜蒸餾工藝發展。
（2）MSF和RO集成。RO具有水質較差與產水效率高等特點，而FSM具有效率低、結垢問題明顯以及產水水質好等特點，兩者通過優勢互補，能夠有效減少產水成本，促進海水淡化效率。當前兩種工藝已經實現商業化發展。
3.3MVR改進技術
MVR技術要藉助壓縮機對低品位蒸汽進行壓縮，促使壓力與溫度快速升高，達到潛熱持續循環目的。此種工藝在西方國家得到廣泛應用，而在我國研究時間較短。其主要具有工程量小、操作簡單以及節能環保等特點，在海水淡化方面需要選用低壓縮比、高性能壓縮機，並且保證換熱管具有良好耐腐蝕性，並且蒸發溫度適當。對此，青島科技大學化工學院，在進行多年研究之後，構建MVR蒸發過程計算模型，使得MVR模擬局限性與物性數據不足等問題得到有效解決，同時，提出設計整套MVR工藝裝置。主要針對以下方面進行改進：①對管路與設備材質進行科學設計。②合理選擇壓縮機，以滿足MVR過程要求，是操作穩定性得到有效提升。③引進高效換熱設施，使換熱條件得到充分強化。④對換熱設備壓力、溫度等操作條件進行合理設計。⑤對MVR凝氣排放效果差問題進行充分改進，使傳熱效果得到有效強化。基於該工藝自動化程度良好、流程簡單以及工程量小等特點，使得在石油平臺、海島、艦船等方面具有重大應用意義，並且有著良好的發展空間。
結語：綜上所述，在環境問題與能源問題持續加劇影響下，促使海水淡化工藝研究以及利用工作得到進一步發展。蒸餾法的經濟性與能耗已經成為重點研究方向，同時對核能、太陽能、電廠餘熱以及風能等方面進行積極研究，獲得更多研究成果，促進海水淡化工藝發展。膜法工藝在近年發展較為迅速，新膜材料研究以及應用，同時解決配套問題，已經成為膜法重點研究趨勢。
原標題:海水淡化技術研究新進展和發展趨勢分析