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如何把海水变淡水?不靠魔法靠“膜”法

2017-4-19 14:08| 发布者: candy| 查看: 223| 评论: 0|来自: 浙江在线

自主设计承建的日产淡水12500吨反渗透装置


水是生命之源,也是人类发展必备的基础资源,但由于水资源分布不均、气候环境变化和城镇化、工业化的推进,淡水资源供需矛盾日益突出。向海洋要淡水,已经成为我国乃至全球解决水资源短缺的战略选择。

如何把苦涩的海水变成甘甜的饮用水?不靠魔法,靠“膜”法。

4月19日,凭借“万吨级膜法海水淡化单机设计与系统集成技术”,杭州水处理技术研究开发中心有限公司、杭州(火炬)西斗门膜工业有限公司捧得了省科学技术进步奖一等奖。

膜法海水淡化的关键是反渗透膜,别看它厚度还不及一张纸,却有着神奇的过滤功能,可以让水分子通过,盐离子和其他杂质则会被阻挡。如果给海水加压,让它在高于自身渗透压的压力驱动下“反渗透”,通过膜后,海水就变成淡水了。

自主研制的海水反渗透膜元件


“在实际工程运用中,我们将反渗透膜制成一个卷式桶装的原器件,装入压力容器内,海水以错流方式经过膜表面,在压力作用下,水分子源源不断的透过膜,形成淡水,从中心孔流出,大部分盐离子则被截留,流出膜元件”杭州水处理技术研究开发中心总工程师杨波介绍说。

“上世纪60、70年代,一批专家汇聚杭州,建立了海水淡化研究室,也就是杭州水处理技术研究开发中心的前身,我国的海水淡化工作正式起步。80年代,永兴岛拥有了我国第一个海水淡化基地。1997年,国内第一个500吨级反渗透膜淡化项目在舟山嵊山岛上马,2000年,第一个千吨级反渗透膜淡化项目在嵊泗岛建成。这次获奖的万吨级反渗透膜淡化项目也已经在舟山六横岛投运。”谈及我国海水淡化的历史,杨波几多感慨。

除了水处理量从百吨级上升到万吨级,这些年来,海水淡化技术还取得了质的飞跃。

“当年永兴岛上的海水淡化装置,脱盐率只有95%,过滤出来的海水还是咸的。同时,因为使用的是电渗析技术,耗电量很大,平均淡化一吨水就要耗费十几度电,很不利于民用推广。”杨波说:“1997年,我们自主研发了国内第一套反渗透海水淡化系统,使海水的脱盐率达到了98%,耗能降到了6.7度/吨,虽然该系统的关键设备还是依赖进口,不过从那时起,我们开始走上了反渗透海水淡化的产业化之路。”

处理技术研究开发中心总工程师杨波

一干就是二十年。这一次,杨波团队的获奖项目,通过创新膜材料配方,优化复合膜制备工艺,改进膜元件卷制和密封技术,使反渗透膜元件脱盐率达到了99.8%,性能与进口产品持平;并独创大口径膜压力容器及阵列串接方式,研发出系统模拟计算软件,提出全流程变负荷优化调节策略,开发了大型国产化设备系统集成耦合节能技术,使系统吨水电耗降至2.6kWh,与国际先进水平同步。

如果说脱盐率、耗电量和国产化程度是硬杠杠,杨波团队还定下了一个“软指标”。为了不让产品水成为简单的“纯净水”,而是更加符合生活饮用水标准,他们首创了具有自适应调节功能的“CO2+CaCO3”淡化水后矿化调质工艺,优化矿化池结构设计,解决了淡化水硬度、碱度和pH偏低等问题。

据杨波介绍,膜法海水淡化项目成果已在舟山六横岛得到示范应用,嵊泗60%的市政用水都依靠海水淡化。除了民用,很多工业用水也来自海水淡化,项目成果已经在河北曹妃甸、山东海阳核电等工程中得到了推广。同时,抓住“一带一路”的战略机遇,自主化的海水淡化技术与装备产品已出口沙特、印尼、菲律宾、伊朗等国家和地区,相关成果还推广应用于高盐废水资源化、工业废水零排放等节能环保领域,取得了显著的经济社会环境效益。

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