海水淡化的技术
• 对于传统的海水淡化技术若按照运行原理进行区 分，大致可分为两类： 【1】相变过程，包括多级闪蒸（MSF）、多效沸腾
（ME）和蒸汽压缩（VC）； 【2】渗析过程，包括反渗透膜法（RO）和电渗析法 （ED）。
太阳能净化水装置
• 世界上第一个大型的太阳能海水淡化装置，是于 1874年在智利北部的Las Salinas建造的。它由许 多宽1．14米， 长6l米的盘形蒸馏器组合而成，总 面积47000米 。在晴天条件下，它每天生产2．3 万升淡水(4．9升／米 ·天)。这个系统一直运行了 近40年。
• 我国人均占有水量只居世界的第 108位。我国海 岸线长，一些岛屿和沿海盐碱地区以及内陆苦咸 水地区均属缺乏淡水的地区。在这些地区淡化水 非常重要。而常规的方法，如蒸馏法、离子交换 法、渗析法、反渗透膜法以及冷冻法等，都要消 耗大量的燃料或电力。
太阳能淡化水的起源
• 第二次世界大战中，美国国防部制造了许多军用 海水淡化急救装置，供飞行员和船员落水后取水 用，这种装置实际上是一种简易的太阳能蒸馏容 器。
• <2>主动式太阳能蒸馏系统 主动式太阳能蒸馏系统 • 被动式太阳能蒸馏系统的一个严重缺点是工作温度低， 产水量不高，也不利于在夜间工作和利用其它余热。 • 在主动式太阳能蒸馏系统中，由于配备有其它的 附属设备，使其运行温度得以大幅提高，或使其内部 的传热传质过程得以改善。而且，在大部分的主动式 太阳能蒸馏系统中，都能主动回收蒸汽在凝结过程中 释放的潜热，因而这类系统能够得到比传统的太阳能 蒸馏器高一至数倍的产水3
太阳能净化水的前景及意义
• 淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一。人 体的60％ 是液体，其中主要是水。水对人体健康至 关重要，地球表面积约为5．1亿平方公里，其中海洋 面积就占据了它的70．8％ 。海洋的平均深度约为 3800米，所以地球上的总水量约有近14亿立方公里。 然而，由于含盐度太高而不能直接饮用或灌溉的海水 占据了地球上总水量的97％ 以上，仅剩的不到3％ 的 淡水，其分布也极其不均，它的3／4被冻结在地球的 两极和高寒地带的冰川中，其余的从分布上说，地下 水也比地表水多得多(多37倍左右)。剩下的存在于河 流、湖泊和可供人类直接利用的地下淡水已不足 0．36％ 。 人均占有量就非常少。
发展状况
• 上世纪90年代，天津大学、西北工业大学、西安交通大学 等单位也加入到了太阳能海水淡化技术研究的行列，西北 工业大学提出的“新型，高效太阳能海水淡化装置”；天津 大学提出的“回收潜热的太阳能蒸馏器”；中国科学技术大 学提出的“降膜蒸发气流吸附太阳能蒸馏器”等等。 • 本世纪之后，西安交通大学、北京理工大学等提出了 “横管降膜蒸发多效回热的太阳能海水淡化系统”，试制出 了多个原理样机，并对样机进行实验测试和理论研究。清 华大学等单位在借鉴国外先进经验的基础上，对多级闪蒸 技术在太阳能海水淡化领域的应用进行了探索，试制出了 样机，并在我国的秦皇岛市建立了主要由太阳能驱动的实 际运行系统，取得有益的经验。
• • • • • • <1>开采地下水限制开采量 <2>远程调水引滦入津：2.3元/立方米(直接成本) <3>南水北调:5-20元/立方米(到北京平均水价) <4>海水淡化：4--7元/立方米(综合成本) <5>苦咸水：2--4元/立方米(综合成本) <6>自来水的价格一般为:1.5-2元/立方米
• 科威特已建成了利用220m：的槽形抛物面太阳能集 热器及一个7000升的贮热罐为多达l2级的闪蒸系统供 热的太阳能海水淡化装置，每天可产近l0吨淡水。 • 有报道指出，在各类多级沸腾蒸馏系统中，多级堆积 管式蒸发系统最适合以太阳能作为热源。这种装置有 许多优点，其中最主要的一点是它能在输入蒸汽量为 0～100％ 之间的任何一点稳定运行，并能根据蒸汽 量自动调整工作状态。而且它所需的供热温度在70～ IO0~C之间，很容易用槽形抛物而或真空管型太阳能 集热器达到。
海水淡化系统
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<1>海水取水装置 <2>水力循环澄清池 <3>多介质过滤器 <4>保安过滤器 <5>反渗透膜处理系统 <6>能量回收装置 <7>多级离心泵以及加药装置等组成。
装置分类
• 人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用 太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装 置一般都称为太阳能蒸馏器。 • <1>被动式太阳能蒸馏系统 被动式太阳能蒸馏系统 • 被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸 馏器它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。 目前，比较理想的盘式太阳能蒸馏器的效率约在 35％ ，晴好天时，产水量一般在 3～4kg／m 左 右。如果在海水中添加浓度为 172．5ppm 的黑色 萘胺， 蒸馏水产量可以提高约 30％ 。
国外太阳能淡化水的发展
• 日本政府出资85％建设了冲绳和福冈两大反渗透海水淡化示范 工厂。通过工程示范使日本东丽、日东电工和东洋纺等反渗透 膜、配套装备生产企业和工程公司走向全球。 以色列政府通过控制SOOT(兴建一营运一拥有一移转)或 BOO(兴建一营运一拥有)模式促进海水淡化厂的建设，对本国 企业给予资金支持并在合同中明确政府采购淡化水的最低购买 量和价格，培育本国企业，提高其竞争能力。 韩国政府于2007年10月启动了支持斗山重工建设规模为 2．7×104 m3/d的反渗透海水淡化单机实验床的计划，该计划 投资7 600万美元，其中政府出资3 200万美元，将于2010年完 成，预期到2020年有109亿美元的出口合同回报。 中东淡化研究中心(MEDRC，Middle East De．salination Research Center)的成立说明海水淡化的研究已经成为世界关 注的围际问题，在竞争中合作已成为发达国家的共识。
我们可以利用 潮汐蓄积海水。 在涨潮时打开 一些太阳能净化水的设想 阀门，海水进 入，退潮时关 阀门。蓄积的 海水形成一个 高势能位，可 以自动进入淡 化蒸馏器中。 这样减少将海 水抽入蒸馏器 中所需能量。
• 上图是太阳光伏发电的图片。 • 它是收集太阳的热量，使水变成水蒸气，水蒸气 推动涡轮机转动而发电。 • 我们可以以管道将已通过涡轮机的气体输入到蒸 馏中，这样发电和淡化海水就结合起来。更省能 源。
技术瓶颈
• 重重技术难题，造成了目前传统的太阳能海水淡 化装置的产水效率不高，年产淡水率仅约为1000 公斤/平方米，利用太阳能作为海水淡化的能源还 不具有竞争力。此外，由于太阳能集热器方面的 成本投资高，也相应提高了单位水量的成本投入， 造成太阳能海水淡化系统一方面是产水率较低， 另一方面成本投资较大，成为制约太阳能海水淡 化大规模产业化发展的缺陷。
未来发展
• 未来的太阳能海水淡化技术，在近期内将仍以蒸 馏方法为主。利用太阳能发电进行海水淡化，虽 在技术上没有太大障碍，但在经济上仍不能跟传 统海水淡化技术相比拟。比较实际的方法是，在 电力缺乏的地区，利用太阳能发电提供一部分电 力，为改善太阳能蒸馏系统性能服务。
淡水获取方式的成本比较（元/立方米 )