海水淡化方法比较及其发展方向唐刚（中国众和海水淡化工程有限公司，天津 300457）海水淡化的方法有十余种。目前主要方法有多效蒸发（MED）、反渗透（RO）和多级闪蒸（MSF）等，而适用于大型的海水淡化的方法只有MED、MSF和RO。MED方法中低温多效蒸馏（LT-MED）开发后在世界范围内迅速得到了较广泛的应用，与RO和MSF一起成为最具发展前景的海水淡化技术。究竟哪种方法最适合当地经济、社会发展不是绝对的。本文将世界主要三种淡化方法进行比较并结合实践对选择海水淡化方法的依据进行探讨。1. 目前主要淡化方法的技术原理及应用近年来世界上海水淡化正向高效化、低能化和规模化的目标发展，MSF、LT-MED、RO更成为适用于大型化海水淡化技术的主流。MSF方法大规模商业化生产淡水已有30多年，技术成熟，运行安全性高。LT-MED其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水。可作为锅炉的补充用水、生产过程的工艺用水或者大规模的市政饮用水供水。RO主要应用领域有海水和苦咸水淡化，纯水和超纯水制备，工业用水处理，饮用水净化，医药、化工和食品等工业料液处理和浓缩，以及废水处理等。2. 主要淡化方法的比较及发展方向2.1 MSFMSF具有工艺成熟，维护量较小，运行可靠，对原水预处理要求低和使用寿命长，出水品质好等优点。MSF存在的最大问题就是性能比低，一般限制在11左右，造成更大的能量消耗，即耗电能较大，使得MSF比LT-MED成本高。MSF海水淡化技术体现如下的发展方向：1）提高最高操作温度，寻找改进热量交换的新方法。通过薄管壁材料的选制，逐滴冷凝过程的改进尽可能减少热交换面积，提高热交换量等。2）成功实现大型MSF装置。根据Leon Awerbuch报道，位于阿布扎比(Abu Dhabi)的苏威哈特厂(Shuwaihat)，其单套装置的设计规模为76000m3/d。3）采用新材料和管路优化设计提高效率。WDI公司采用效率高达95%的蒸汽压缩设备、带沟槽的薄钛管作为传热材料、特种混凝土作为蒸发器的壳体，显著地降低造水成本。2.2 LT-MEDLT-MED是20世纪80年代开发出来的新技术。它的特点是对原料海水的预处理要求不高、过程循环动力消耗小、生产的淡水水质高(盐度MED RO。2）从主设备投资来看RO最低。但RO膜的产水率受海水温度影响，当水温较低时必须设置海水加热装置或者利用热量，这将大大增加其能量消耗。实际运行中，膜的反清洗也需消耗一定电量。因此，RO装置实际运行能量消耗要大于表1所示的数值。表1 主要海水淡化方法能耗与投资比较海水淡化方法MEDMSFRO主设备投资成本（M美元/MIGD）4.55.54.0蒸汽消耗（m3/MIGD）15.823.7 电能损失量（MW/MIGD）1.2251.225 能量消耗（kWh/m3）1.845（当量）电耗率（kWh/m3）7.813.63.9总电耗率（kWh/m3）6.917.83.9化学品成本（美元/yMIGD）400004000050000劳力（美元/yMIGD）4000040000500003.3需求要素需求要素主要指生产规模，也就是所需的水量。可谓是确定最佳淡化方法的重要因素之一：制成饮用水的量(这种饮用水是建成后的工厂要生产的水)。蒸馏法海水淡化的技术指标与其装置规模密切相关，装置容量越大，其经济性就越强。MSF主要适合于大型和超大型淡化装置，目前MSF的最大单机容量高达50000m3/d。一般日产几千m3的海水淡化规模，对其所选甚少。LT-MED的规模较小，一般在日产1万m3以下，单机生产力在3000m3/d左右。RO法无论大型、中型或小型都适用。虽然我国目前淡化水的接受程度，需求量和装置规模都很小，但建设大型海水淡化装置和淡化厂势在必行。因此在自然水资源极度短缺的地区，无论建设海水淡化厂的资金如何，首先选用的是超大规模淡化工厂(鉴于历史原因大多数采用MSF)来源源不断地制造淡水供人们生存、社会发展。3.4技术要素RO法为了持续可靠地进行水生产，需要为大量的耗用品（膜）和化学品制订大额的运行预算。欧美日等国家和地区是膜和膜组件的生产大国，如美国DuPont、Filmtec、日本东洋纺、东丽公司、日东电工等膜制造商，使膜分离的海水淡化容量占有较高的比重，处理能力较大，所以这些国家和地区可以优先考虑RO法。另外，海水淡化迫切需要采用新技术、新工艺来进一步降低淡化成本、使能量和水符合匹配要求。因此集成技术应运而生。能源装置、蒸馏装置和膜法RO装置相结合的集成技术在不断优化，淡化与发电、制盐、产水和提取海洋元素相结合的过程，甚至核能淡化，都已得到高度重视。4. 低温多效蒸发器与反渗透装置的综合技术经济比较在汽源充足的沿海火力发电厂，采用低温多效蒸发器与反渗透装置相比，其主要优点是：1）进料海水过滤加药预处理简单，从而可简化过滤和加药系统；2）出水水质比一级反渗透方式提高了30倍，若作为电厂的锅炉补给水可直接进入凝结水精处理装置；3）由于低温减压蒸馏海水浓缩倍率为1.7左右，仍不会发生硫酸钙结垢及海水先通过离子陷井的良好牺牲阳极保护作用，设备可1.55年清洗一次，检修周期长达20年；4）负荷从110%到20%变化，可实现自动调节而无须操作人员介入，可靠性好；5）运行费用低，其制水成本比反渗透每吨水低11.5元。5. 展望在我国，无论是沿海地区还是岛屿，限时限量供水的困境经常可见。据预测，在不远的将来沿海城市将相继进入严重缺水状态。随着水资源的日趋短缺和经济发展，海水淡化将成为未来海岛淡水资源开发的首选，成为沿海地区解决供水不足的重要途径之一。表2给出了2005年我国主要沿海城市居民自来水价、工业自来水价和海水淡化综合成本的测算数据，以及2010年的预测数据。测算依据为，2005年前沿海各大城