註冊 或者 登入 | 訂閱電子報 | 購物車共有 0 個商品

技術Q&A

海水淡化

最新 熱門 推薦

苦鹹水脫鹽技術有哪些?

苦咸水脫鹽是將高含鹽量的地表、地下苦咸水脫鹽至生活用水或工業用初級純水,主要採用反滲透法(RO)、納濾法(NF)和電滲析法(ED)

海水淡化如何去除有機物和異味?

環島海域的海水受周邊環境影響較大,海水化學耗氧量(COD)在 1.72.5m g/L,尤其在夏、秋季節有時海水有較大的異臭異味。因此除添加NaClO進行氧化外,增設活性炭篩檢程式,選用具有較高機械強度的果型顆粒活性炭能有效地吸附有機物和異臭異味,提高逆滲透產水水質,同時能減輕對滲透膜面污染,延長膜使用壽命。

海水淡化如何防止結垢?

為防止海水淡化過程中因海水濃縮而產生難溶無機鹽類,如CaCO3、CaSO4,在反滲透膜表面和系統管道件上結垢沉澱,海水在進入反滲透脫鹽系統前要添加防垢劑。

投加H2SO4調節海水pH值分解海水中的HCO-3,以防止CaCO3沉澱,是海水淡化中最常用和最經濟的方法。

投加 (NaPO3)6(SHMP)是防止CaSO4沉澱的有效方法。

海水淡化如何殺菌

國際上海水淡化工程多採用投加液氯、NaClO和CuSO4等化學試劑來殺菌滅藻。

海水淡化預處理要注意哪些重點?

    無論是海水淡化,還是苦咸水脫鹽,給水預處理是保證逆滲透系統長期穩定運行的關鍵。

    在制定海水預處理方案時應充分考慮到:海水中存在大量微生物、細菌和藻類。海水中細菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會給取水設施帶來許多麻煩,而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉。

    週期性漲潮、退潮,海水中夾帶大量泥沙,濁度變化較大,易造成海水預處理系統運轉不穩定。海水具有較大腐蝕性,對系統中所採用的設備、閥門、管道件的材質要作一定篩選,耐腐性能要好。

何謂苦鹹水?

苦鹹水一般指含鹽量(氯化物)在1000ppm~12000ppm的湖水,河水,地下水,或河海交界處鹽化嚴重之水

苦鹹水易使金屬管路/機器等產生腐蝕,破孔...,作為飲用水,體內器官將因氯化物而增加病變,免疫力減弱

此種水可用RO逆滲透的技術產出含鹽量在500ppm以下的脫鹽水。

何謂二級除鹽法?

一般海水中含鹽(NaCl)達3500ppm以上,而一般飲用水要求含鹽量低於500ppm。如採用單段式逆滲透進行海水淡化,其截留率必須高於99%以上,且操作壓高,組件與膜組之耐壓性相對提高,使得費用也高許多

所謂二級除鹽法,就是先通過單段脫鹽過程,自海水中製出含鹽量3000ppm~4500ppm之濃鹽水,然後再通過第二級RO膜,最後取得含鹽量500ppm以下的淡水

二級逆滲透的運轉可靠性高,長程操作費用甚低,設備要求也小於單段逆滲透。

海水淡化所使用的電滲析法工序為何?

      電滲析法﹐水中的離子在直流電場的作用下﹐可通過半透膜。最初的惰性半透膜電滲析法﹐主要用於溶膠的提純﹐電流效率很低。到了20世紀50年代初﹐由於選擇性離子交換膜向世﹐才能夠用電滲析法淡化海水或苦鹹水。脫鹽用的選擇性離子交換膜有兩種﹕陽膜﹐只允許陽離子透過的陽離子交換膜﹔陰膜﹐只允許陰離子透過的陰離子交換膜。使陰膜和陽膜交替排列﹐中間襯以隔板(其中有水流通道)﹐夾緊之後﹐在兩端加上電極﹐就成電滲析脫鹽裝置。當海水流經電滲器時﹐在直流電場的作用下﹐陰離子透過陰膜向陽極方向遷移﹐途中被陽膜擋住去路﹐被水流沖洗而出﹔陽離子透過陽膜向陰極方向遷移﹐途中被陰膜擋住﹐也被水流衝出。透過陽膜或陰膜的水為淡水。結果﹐從大約一半的夾層流出的水為淡水﹐從另一半流出的則為濃縮的海水。
      電滲析脫鹽所用的半透膜﹐除要求電阻低﹑透過的選擇性高﹑交換容量大和水的電滲小之外﹐還要求有一定的機械強度﹑尺寸不變和化學穩定性高等。
      在電滲析脫鹽過程中﹐反離子(電荷與膜內交換基團相反的離子)在膜內的遷移速度比在溶液裡大﹐致使淡化夾層的內膜半身﹐溶液界面上的離子濃度低於主體溶液濃度而形成濃度差。當電流昇至某值時﹐擴散遷移的離子不足以補充界面上離子的缺額﹐而使界面濃度趨近於零﹐這時的電流稱為極限電流。如再增加電流﹐就會迫使界面上的水分子解離﹐由解離出的H和OH來承擔超過極限值那部分電流的輸送。這種現象稱為極化現象。這不僅使電流白白消耗在無助於脫鹽的 H和OH的遷移上﹐而且會引起溶液的pH值發生變化﹐使鈣鹽鎂鹽之類的離子濃度的乘積超過溶度積﹐而在濃縮海水夾層的陰膜和陽膜的表面沉澱﹐阻塞水流通道﹐甚至被迫停機拆洗。防止極化沉澱的根本措施﹐是設法增加夾層溶液的攪拌作用和布水的均勻性﹐並把操作電流控制在極限電流之下。此外﹐定期倒換電極的極性﹐在濃縮海水夾層中加酸和進行不拆裝的化學清洗等﹐均能延長運轉週期。
     為確定裝置的極限電流密度和確定操作的參數﹐普遍用J.R.威爾孫的經驗公式
         I l=K
     式中I l為極限電流密度(毫安/厘米)﹔ 為淡水層流速(厘米/秒)﹔c 為淡水層的平均含鹽濃度(毫當量濃度)﹔為流速指數﹔K 為常數。不同的裝置﹐有不同的K 。通常為0.5~0.9。
      採用高溫電滲析﹐可明顯地提高極限電流﹐防止極化沉澱和降低耗能量。例如﹕75C時的極限電流為25C時的2.5倍﹐而耗電量僅為25C時的50%。
      電滲析脫鹽是離子在電場中遷移的結果﹐用於含鹽量高的海水淡化時﹐單位產量的耗電量大﹐很不經濟﹐故多用於淡化苦鹹水﹐或結合離子交換技術製造工業純水﹐很少單獨用於淡化含鹽量高的海水。

海水淡化所使用的逆滲透法工序為何?

      海水淡的反滲透法﹐反滲透是滲透的逆過程。正常的滲透是稀溶液中的溶劑通過半透膜進入濃溶液中的自送過程﹔而反滲透則是濃溶液中的溶劑受壓而通過半透膜的反自送過程。海水的滲透壓約為25大氣壓﹐要使海水反滲透﹐施於海水的壓力必須高於此滲透壓。實際上為提高單位膜面積的水通量﹐通常採用的操作壓力﹐為海水滲透壓的2~4倍。反滲透脫鹽過程的機制非常複雜﹐已有的各種不同的解釋﹐都無法闡明此過程的所有現象。

      反滲透膜是反滲透淡化器的核心部件。它要求透水率和脫鹽率高﹐抗壓實性能好等。研究得比較成熟而應用最多的反滲透膜材料﹐主要有醋酸纖維素和芳香族聚醯胺。為使膜材料適應反滲透的脫鹽要求﹐已製成了超薄複合膜。它是在一層機械性能較強的多孔基底上﹐敷上一層可抑制甚至於阻止進料流中的溶質透過﹑只容許水分子透過的皮膜而成。這樣的反滲透組件和預處理系統﹐不但可用來從地面水源(苦鹹水或海水)製取飲用水﹐還可除去水中的化學污染物和放射性污染物。

      反滲透裝置 有各種不同型式﹕平板式。膜以微孔板支撐﹐單位體積的產水量低﹐已不再發展。管式。把製好的管膜緊貼在多孔管的內壁﹐適於處理食品工業中黏度較高的溶液。捲式。把平板膜和支撐體(網)一起捲在多孔管上﹐放入高壓容器內﹐黏合密封﹐使透過膜的產品水﹐匯集到中心多孔管而不使海水混入。中空纖維式。所用的纖維細如髮絲﹐中間成孔﹐具有很高的耐壓強度﹐無須另加支持體。把數百萬或數千萬根纖維裝入耐壓的圓柱狀容器內﹐使一端的纖維周圍密封。透過纖維壁進入內孔的產品水能從周圍密封的纖維開口端流出。

      捲式和中空纖維式的裝置﹐單位體積的膜面積大﹐產水量高﹐是最有發展前途的兩種反滲透裝置。
 

海水淡化使用的蒸餾法有幾類?工序為何?

      蒸餾法 所用的能源不同﹐流程和設備也不同﹐常用的有多效豎管蒸餾﹐多級閃急蒸餾﹐蒸汽壓縮蒸餾和太陽能蒸餾等法。

      多效豎管蒸餾 常用的改進型豎管內降膜式蒸發器)。把經過除去二氧化碳和脫氧後的海水預熱之後﹐從蒸發器上部引入﹐分別經各豎管下部的液體分布器﹐使海水成薄膜沿內管流下。加熱蒸汽在蒸發管外壁凝成淡水時﹐釋放的潛熱傳入管內﹐使順內壁流下的海水沸騰蒸發。這時再次產生的蒸汽﹐稱為二次蒸汽。為了充分利用熱能﹐將二次蒸汽依次引入串聯著的各個蒸發器﹐接連冷凝和蒸發。這種方法稱為多效蒸發。蒸發器的個數﹐稱為效數。最末一個蒸發器(末效蒸發器)和減壓系統相連﹐保證濃縮海水的沸點逐效降低﹐使前一效的二次蒸汽能夠對後一效起加熱作用。根據能量守恆定律﹐在理想條件下每凝結1千克加熱蒸汽﹐大約可得到1千克二次蒸汽。若把N 個蒸發器串聯起來﹐每消耗1千克加熱蒸汽﹐就可得到N 千克二次蒸汽﹐從而生產N 千克淡水﹐稱N 為此淡化裝置的造水比。實際上﹐裝置流程的熱損失﹐使淡水產量有逐效下降的趨勢。因此﹐效數的增加和造水比的提高﹐都是有限度的。

      多級閃急蒸餾 在一定的壓力下﹐把經過預熱的海水加熱至某一溫度﹐引入第一個閃蒸室﹐降壓使海水閃急蒸發﹐產生的蒸汽在熱交換管外冷凝而成淡水﹐而留下的海水﹐溫度降到相應的飽和溫度。依次將濃縮海水引入以後各閃蒸室逐級降壓﹐使其閃急蒸發﹐再冷凝而得到淡水。閃蒸室的個數﹐稱為級數﹐最常見的裝置有20~30級﹐有些裝置可達40級以上)。
      多級閃急蒸餾不需要高壓蒸汽為熱源﹐特別適用於與熱電廠相結合的大型淡化工廠。若將建在海濱的核電站的發電﹐與這種海水淡化和海水的其他方面的利用結合起來﹐將是一種很經濟的綜合生產方案。
      蒸汽壓縮蒸餾 蒸汽被壓縮後﹐壓力增高﹐溫度也隨之上昇。根據這個原理﹐可將壓縮機的機械功轉化為海水蒸發所需要的熱能。對於二效蒸汽壓縮蒸餾裝置而言﹐可用第一效的二次蒸汽加熱第二效的海水﹔但是第二效的二次蒸汽的壓力和溫度都比較低﹐必須用壓縮機提高其壓力和溫度之後﹐才能用來加熱第一效的海水。蒸汽壓縮蒸餾的熱功效率比其他蒸發過程高得多﹐而且能直接用柴油機驅動﹐單位體積產量高﹐很適用於艦艇﹑島嶼和野戰的條件)。
      太陽能蒸餾 利用太陽輻射熱從海水製取淡水。由於單位產量佔用的面積大﹐產量受到限制。但無需人工能源﹐操作簡便﹐適用於氣溫高和日照時間長的地區)。

海水淡化的過程會不會產生環境污染呢?

      海水淡化廠淡化海水的過程會產生與淡化水等量或略大量的鹵水 ( 鹽份較高的海水,大陸又稱濃鹽水 ) ,這些鹵水可以經由處理後再利用作為休閒養生、工業生產及化妝品等的原料水,或必須排放回海中。只要經過適當的設計,鹵水排放對海域生態的影響是非常輕微的。除了鹵水不當排放以外,海水淡化廠的設置不會給週遭環境生態帶來任何顯著的衝擊。

      另外,根據中國大陸研究,海水淡化後的濃鹽水可以提取鉀、溴、鎂、鋰等有價值的元素,以溴元素來說,溴資源大部分存在海洋中,含量在60~70克/立方米,而海水淡化後的濃鹽水中溴的含量達到100克/立方來,溴提取率更高,提取成本也更低。並且在海鹽的生產效率上也大大提高,並可以簡省了鹽田制鹵區面積。

海水淡化後的淡水水質會不會比較差?

海水淡化只是一種水處理的技術。海水淡化廠的出水水質是完全可以依原水水質由製程設計所控制的,只是原水水質較差或出水水質要求較高,則處理的成本較高。經過適當的設計,海水淡化廠的出水不論採蒸餾法或薄膜法均可以達到任何民生飲用水或工業用水水質標準。世界上除了中東地區以外,有許多先進國家的人口在飲用經淡化過的海水或利用淡化後的海水作為工業用的水源。所有對於海水淡化水質的不當質疑基本上是不存在的。

海水淡化是不是非常耗費能源?

海水淡化的製程需要蒸汽與電能。逆滲透及機械式蒸汽壓縮法僅需要電能,而其他蒸餾法則需要電能及蒸汽。逆滲透法過去每噸(或立方米)水需要 5kwh (度)以上的電能,這在電價昂貴的地區的確是一個沉重的負擔。但是,經過多年設計上的改良與發明,最新穎的逆滲透膜組已經可以用多段式設計結合能源回收裝置而達到每噸產水僅消耗 2kwh 以下電能的境界。

海水淡化所需成本很高吧?會不會不符合經濟效益呢?

      依據經濟部水利署的統計資料,台灣各離島海水淡化廠興建成本與造水成本:單位建廠成本(不含土地、輸水管線、回饋補償)新台幣50,000元/噸(視製程、規模而異 )。單位造水成本(含建廠、土地、管線、營運、 回饋、設備更新,以利息6%,20年壽命計)約新台幣30~40元/噸。其主要原因是:政府編列預算於離島地區興建營運海水淡化廠,均未達萬噸級以上之經濟規模,單位建造成本較高。(http://www.wra.gov.tw/ct.asp?xItem=22834&CtNode=5344)。

      但依據國外大型海水淡化廠之經驗,在2005年時,新加坡的星泉公司所興建營運的海水淡化廠每天可提供 13 萬 6 千噸的淡化水,每噸造水成本已降至 0.46 元美金。幾乎在同一時間,美國佛羅里達州坦巴市( Tempa, Florida )與以色列均以完成海水淡化做為當地生活及工業用水的新興水源,每噸造水售價約僅 0.5 元美金。

      因此,只要達到經濟規模,海水淡化所需成本其實是可以符合經濟效益的。

目前有哪些海水淡化的方法或技術?

      在商業用途上,海水淡化技術主要可分為兩大類,一為蒸餾法,另一為薄膜法。

      蒸餾法又可細分成多級閃化法( Multi-Stage Flash , MSF )、多效蒸餾法( Multi-Effect Distillation , MED )和蒸汽壓縮法( Vapor Compression , VC )等三種。

      薄膜法主要有電透析法( Electro Dialysis, ED )、逆滲透法( Reverse Osmosis , RO )與薄膜軟化法( Nanofiltration , NF )等。

海水淡化的原理為何?

海水或鹽水淡化( Desalination )係一種水處理技術,除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程,又稱海水脫鹽。其原理乃是利用能源將鹽水( Saline Water )分離成兩部分,一部分為含鹽極低的淡水( Fresh Water ),另一部分則為含高鹽量之鹵水( Brine ),而由此達成淡化之目的。其方法有兩類﹕從海水中取水。採用蒸餾法﹑反滲透法﹑水合物法﹑溶劑萃取法和冰凍法。除去海水中的鹽分。採用電滲析法﹑離子交換法和壓滲法。