二、方法应用
在上述海水淡化的方法中,目前工业上采用较多的是多级闪蒸(MSF)、反渗透(RO)、多效蒸馏(ME)和压汽蒸馏(VC),此外就是电渗析(ED)。
反渗透法适用于海水或苦咸水,规模不限,大中小型均能适应,是近20年来发展应用最快的。全世界除海湾国家以外,美洲、亚洲和欧洲的海水淡化装置基本是以反渗透法为首选。
多级闪蒸是技术最成熟的海水淡化方法,具有运行安全性高、弹性大,可适用于大型和超大型淡化装置的特点。目前海湾国家主要采用这种方法,在全球淡水总产量中,该法占据第一位。多级闪蒸通常与火电站联合运行,以汽轮机低压抽汽作为热源。
多效蒸发也主要与火电站联合运行,但规模一般在日产1万m3以下,包括两种类型:一类是各效分列式,操作温度一般较高,顶温达100~120℃,我国和欧洲一些火电厂都有使用;另一类是低温多效蒸馏,顶温65~70℃。后者较前者具有竞争力,是蒸馏法中最节能的方法之一。
综合考虑海水淡化的规模大小、能源费用、原水水质、气候条件以及技术安全性等因素,世界各地区各国家选择的淡化方法并不一致。在海湾国家,全世界几乎所有的多级闪蒸都集中在这里。图3-1是阿曼、沙特阿拉伯、阿联酋、巴林、科威特和卡塔尔海湾六国所选用的几种淡化方法产水量与全世界几种方法总产水量的比较。从图中可以看出,海湾国家多采用多级闪蒸,反渗透只占次要地位,电渗析与压汽蒸馏所占极少,而多效蒸馏则基本没有采用。

图3-1 海湾六国海水淡化方法与产水量比较
中东国家之所以对多级闪蒸尤为热衷,有两方面的原因:一方面他们的石油能源丰富,并且不是直接烧石油淡化,而是利用丰富廉价的油田气发电,建立水电联产系统,抽汽轮机乏汽供给多级闪蒸淡化装置,因而能源费用很低;另一方面多级闪蒸装置便于大型化和特大型化,操作弹性大,稳定可靠,设备使用寿命长。反过来,他们很少采用反渗透法的原因在于海湾海水的“三高”,即高温(夏天高达40℃)、高盐度(总含盐量高达4万mg/L)和高污染,特别是石油污染。这些都不利于反渗透过程,对海水前处理的成本有很不利的影响。
对于北美地区,从2005年情况看,反渗透法一直应用最多;20世纪80年代后期开始,纳滤迅速崛起;90年代后期、低压膜(微滤和超滤)又以更高速度在水处理中得到应用。虽然微滤和超滤不能用于直接脱盐,但用于海水前处理则是一大发展。人们将低压膜前处理加反渗透称为“双膜法淡化”或“全膜法淡化”。美国在采用反渗透技术处理苦咸水(地表水)方面一直应用最多,美国到2005年的规划表明基本上都采用膜法,对蒸馏法没有安排新的项目。日本现有淡化水生产能力为100.96×104m3/d,主要采用反渗透法,冲绳日产4万m3反渗透淡化厂的投产、福冈日产5万m3反渗透淡化厂的建设,对亚洲邻国如新加坡等提供了更多的经验和决策依据。