海水淡化的三种方法和原理(常见的海水与苦咸水淡化方法)
至今海水与苦咸水淡化方法已经出现了数十种,主要包括蒸馏法、膜法、电渗析法及冷冻法等。
1、蒸馏(蒸发)法
其原理是显而易见的,即加热-蒸发-冷凝。但设备型式有多种,可分为三大类。
A、多效蒸发(ME),包括早期的浸没管单效和多效蒸发(STE或TE),竖管多效蒸发(VTE)及水平管多效蒸发(HTE)。
B、闪蒸(FLASH),包括低温单级闪蒸(SSF)和多级闪蒸(MSF),多级闪蒸(MSF)是目前世界上特别是中东使用最多、规模最大的一种。
C、压汽蒸馏(VC),包括机械压汽蒸馏(MVC)和热力压汽蒸馏(TVC)
实际上,按蒸发器形式细分还有很多种,如多效蒸发中又有长管升、降膜式,逢然循环与强制循环式等;而多级闪蒸中,又有水平式、竖管式、沸腾床式、横管式与长管式等。
2、膜法
用于海水与苦咸水淡化的膜法,从过程原理上分,主要有三种。
A、反渗透(RO)以压力差为推动力的淡化过程。这是目前发展最快使用最多的淡化技术,由于膜的种类不同,有卷式膜组件和中空纤维膜组件之分。
B、膜蒸馏(MD)多以温度差为推动力的脱盐过程(蒸汽通过疏水微孔膜的蒸发过程),但也有浓度差的设计。规模小,使用很少。
C、纳滤(NF或膜软化MS)以低压驱动的反渗透过程。目前主要用于截留二价离子(除硬),但也一定程度的除盐(除一价离子)的效果。近年发展也很快。
3、电渗析法
A、电渗析(ED)以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性而脱除水中离子的谈化过程。但为了防止因浓差极化而引起的膜面结垢,采用频繁自动倒换电极极性的电渗析,被称为频繁倒极电渗析(EDR)。ED和EDR主要用于淡化苦咸水。
B、电去离子(EDI)将电渗析与离子交换结合,在电渗析器的淡水室中填充离子交换剂,在直流电场的作用下,即实现电渗析过程、离子交换除盐和离子交换连续电再生的过程。这可以说是ED过程的一种发展,但除盐的原理和操作特性已经发生了深刻变化。且EDI并不用于苦咸水淡化,主要用于高纯水生产。
4、冷冻法
将海水冷冻到冰点以下,淡水结冰、分离、再融化为淡水的过程。冷冻法有利用天然冰法和人工冷冻法两种。