太陽能海水淡化系統(tǒng)實際上是將太陽能利用裝置和傳統(tǒng)海水淡化裝置相結(jié)合,用太陽能代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源供給海水淡化所需能量,太陽能的主要利用方式有光熱和光伏兩種。
太陽能海水淡化可以分為直接法和間接法,直接法是將集能部分和脫鹽部分結(jié)合,而間接法則分開。
直接蒸餾法中,海水在集熱管內(nèi)直接加熱最終產(chǎn)生蒸汽,集熱管內(nèi)產(chǎn)生汽-水兩相流動,不穩(wěn)定的兩相流將增加管段的流動損耗甚至造成集熱管過熱和選擇性吸收涂層永久損壞,因此直接蒸餾法存在流動穩(wěn)定性問題;間接蒸餾法中,導(dǎo)熱流體在集熱管中循環(huán),海水在另一個不與集熱器直接接觸的容器內(nèi)通過熱交換器被加熱并產(chǎn)生蒸汽,這種方法的缺點是導(dǎo)熱流體難以制取并且導(dǎo)熱流體具有燃燒和分解的潛在風(fēng)險。
閃蒸海水淡化也屬于蒸餾法的一種,加壓的海水在集熱管中被加熱,然后在獨立的氣室中閃蒸為蒸汽,海水在集熱管內(nèi)由于壓力較高保持單相流動,這種以海水直接作為導(dǎo)熱流體且單相流動的方法可有效避免上述問題,因此兼具直接法和間接法優(yōu)點的閃蒸技術(shù)比較適宜作為蒸餾法的研究和開發(fā)對象。
國外太陽能海水淡化技術(shù)發(fā)展已有幾十年,規(guī)模較大的是2002年建成的位于希臘可再生能源中心的130t/h太陽能反滲透海水淡化工程。我國浙江省舟山市岱山縣大魚山島于2010年建成一套5m3/d的光伏太陽能海水淡化示范工程,工程包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、海水預(yù)處理、反滲透處理和系統(tǒng)控制等四大部分,利用“光伏效應(yīng)”將太陽光輻射能轉(zhuǎn)化為直流電能,再通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電為海水淡化設(shè)備供電。
海水淡化即利用海水脫鹽生產(chǎn)淡水,它是實現(xiàn)水資源利用的開源增量技術(shù),可以增加淡水總量,且不受時空和氣候影響,水質(zhì)好、價格漸趨合理,可以保障沿海居民飲用水和工業(yè)鍋爐補水等穩(wěn)定供水。從海水中取得淡水的過程謂海水淡化。
海水淡化設(shè)備原理
海水淡化是實現(xiàn)水資源利用的開源增量技術(shù),可以增加淡水總量,且不受時空和氣候影響,水質(zhì)好、價格漸趨合理,可以保障沿海居民飲用水和工業(yè)鍋爐補水等穩(wěn)定供水。
現(xiàn)在所用的海水淡化方法有海水凍結(jié)法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法,目前應(yīng)用反滲透膜的反滲透法以其設(shè)備簡單、易于維護和設(shè)備模塊化的優(yōu)點迅速占領(lǐng)市場,逐步取代蒸餾法成為應(yīng)用最廣泛的方法。
反滲透海水淡化裝置的優(yōu)缺點
反滲透技術(shù)是當(dāng)今最先進和最節(jié)能有效的膜分離技術(shù)。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下,依據(jù)其他物質(zhì)不能透過半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來。由于反滲透膜的膜孔徑非常?。▋H為10A左右),因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等(去除率高達97-98%)。系統(tǒng)具有水質(zhì)好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優(yōu)點。
反滲透技術(shù)通常用于海水、苦咸水的淡水;水的軟化處理;廢水處理以及食品、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)工業(yè)的提純、濃縮、分離等方面。此外,反滲透技術(shù)應(yīng)用于預(yù)除鹽處理也取得較好的效果,能夠使離子交換樹脂的負荷減輕松90%以上,樹脂的再生劑用量也可減少90%。因此,不僅節(jié)約費用,而且還有利于環(huán)境保護。反滲透技術(shù)還可用于除于水中的微粒、有機物質(zhì)、膠體物,對減輕離子交換樹脂的污染,延長使用壽命都有著良好的作用。
反滲透是目前高純水制備中應(yīng)用最廣泛的一種脫鹽技術(shù),它的分離對象是溶液中的離子范圍和分子量幾百的有機物,反滲透(RO)、超過濾(UF)、微孔膜過濾(MF)和電滲析(ED)技術(shù)都屬于膜分離技術(shù)。
近30年來,反滲透、電滲析,超過濾和膜過濾已進入工業(yè)應(yīng)用,發(fā)展很快,在半導(dǎo)體、集成電路制造工藝中、食品、醫(yī)藥工業(yè)中,通常將反滲透作為高純水制備中的脫鹽,超過濾則多作為制水系統(tǒng)的后處理,膜過濾則用于水處理的預(yù)處理和后處理,用于過濾微粒和細菌。
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