摘要：我国是淡水资源缺乏的国家，发展海水淡化产业，对缓解我国沿海缺水地区和海岛水资源短缺，促进中西部地区苦咸水、微咸水淡化利用，保障水资源持续利用具有重要意义。当前淡水资源短缺已成为全球性的环境问题，海水淡化被认为是一种最具前景的解决方法，目前已开发出了不同的海水淡化技术。
关键词：海水；淡化；新能源
海水淡化对海洋环境的影响研究是一个新兴课题，随着海水淡化产业的日益壮大，以及国家对新兴产业发展的绿色可持续要求，这一课题必将引起国家的重视，吸引更多人的目光。因此，研究海水淡化可能对海洋环境造成的危害，并提出切实有效的解决方案，对海水淡化产业的良性发展具有重要作用。海水淡化被认为是最实用的能持续提供淡水来源的方法，常用淡水取用方式——地下取水和远程调水，海水淡化能耗低，原水资源丰富，因而进入新世纪后被世界各国认为是最可行和最经济的淡水取用方式。
一、海水淡化的方法及特点
1、多级闪蒸法。闪蒸是将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，闪蒸室内压力低于将要进入的盐水所对应的饱和蒸汽压力，热盐水进入后即为过热水而迅速汽化，所产生的蒸汽冷凝后即为所需的淡水。多级闪蒸就是以此为原理，使热盐水依次流经多个温度、压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温生产淡水，其工艺流程如图所示。
多级闪蒸海水淡化工艺设备不易结垢，运行维护相对简单，海水预处理要求也较低，技术安全度较高，单机生产能力相对较大，但其工程投资高、动力消耗大、设备的操作弹性小，不适用于造水量变化大的场合，且传热效率低。因此多级闪蒸海水淡化工艺适合于以火电站和核电厂汽轮机低压抽汽为热源的大型或超大型海水淡化工程，可为工业企业提供优质淡化水，也可提供生活饮用水。
2、多效蒸馏法。多效蒸馏是使用最早的海水淡化技术，在单效蒸馏的基础上发展起来的蒸发技术，分低温和高温多效蒸馏。低温多效蒸馏是指盐水的最高蒸发温度不超过70 ℃的海水淡化方法，其特征是将一系列的水平管或垂直管与膜蒸发器串联起来，并被分为若干效组，后面一效的压力均低于前面一效，从而后面一效的蒸发温度均低于前面一效，利用前一效内加热海水获得的蒸汽作为热源加热后面一效的海水，从而得到多倍于加热蒸汽量的淡化效果。低温多效海水淡化工艺设备操作温度低，可充分利用电厂和化工厂的低温废热，能有效减缓设备的腐蚀和结垢，热效率高，动力消耗小，操作弹性大。适合于火电厂或核电厂有背压透平低位热源的大型海水淡化工程。利用蒸汽透平低压抽汽生产高品质水，可为高中压锅炉供水。
3、压气蒸馏法。压气蒸馏法和多效蒸馏法原理相似，是利用机械压缩机把蒸汽压缩、升压和升温，并作为加热和使海水蒸发的热源。压缩蒸馏法在运行时不需要外部提供加热蒸汽，靠机械能转化为热能，热效率高，能耗较低，工艺设备结构紧凑，但压缩机成本较高，腐蚀和结垢严重，故只适用于小型海水淡化工程。
二、新型海水淡化技术
在日照充分、风力强的地区，利用太阳能、风能以及潮汐能等可再生能源，是非常好的海水淡化能源选择。风能海水淡化分为直接风能海水淡化和间接风能海水淡化。直接风能海水淡化就是直接将风力的机械能用于海水淡化，也就是将风力涡轮的旋转能直接用于驱动RO 单元或MVC 单元。间接风能海水淡化就是利用风能发电产生的电能来驱动海水淡化装置，该系统已经在挪威Utsira 进行了运行测试。将抽水蓄能和风力发电机结合起来，不仅能大量存储风电，稳定地给负荷供电，提高系统的稳定性，而且节能环保。
随着太阳能利用技术的提高，利用太阳能驱动海水淡化的技术发展较快。将太阳能蒸馏海水淡化技术和太阳能反渗透海水淡化技术相结合，是目前研究的热点。［1］设计了多级太阳能海水淡化系统，实验证明是传统温室太阳能系统产水量的两倍。改进了一种小型太阳能海水淡化设备，该设备主要由抛物线聚光槽（PTC）和矩形吸收腔组成，并通过对PTC 进行研究分析加以改进，使其效能提升95%。设计了一台具有多级降膜蒸发、多级降膜凝结等强化传热传质过程的吸收式太阳能海水淡化装置，并用模拟热源对之进行了试验研究。
核能海水淡化是利用核反应堆释放出的热能或者转化的电能作为能量进行海水淡化，核能海水淡化连接方式主要包括核电站和淡化装置的连接、供热用核反应堆和淡化装置的连接、水电联产核反应堆和淡化装置的连接。目前核电站安装了海水淡化装置，分别采用多级闪蒸低温多效和反渗透工艺，提供饮水和核电站补给水。但核能废料具有放射性，一次性投资成本较大，且核能淡化的安全性、可靠性尤为重要。［2］根据潮汐能和太阳能的特点，并基于多效蒸馏技术，提出了一种新型的太阳能多效蒸馏海水淡化装置，该装置利用了降膜蒸发和降膜凝结强化传热技术。
三、海水利用对环境影响的对策
近年来，我国海水利用得到了各级政府的广泛关注，海水利用也必将掀起一股新的浪潮。但是，在大力发展海水利用产业的同时，我们必须放眼未来，重视对其环境影响的研究。摒弃先污染再治理的老路，以预防污染作为工作重点。
1、加强海域环境监测，重视解决海水排放问题。海水利用工程对海洋区域生态环境的影响还需要经过长期深入的研究，必须加强海域环境监测，充分利用海洋环境监测资料，有针对性地分析海水排放引起的环境问题并加以解决。采用海水作为大生活用水，由于海水的含盐量很高，给排放海水的后处理带来很大困难，因此应较全面地研究海水进入城市污水处理厂后对污水生化系统产生的种种影响。此外，还要加大力度研究含海水污水的综合处理技术，如含海水污水的生物氧化塘净化技术等。这些研究对于海水利用技术的推广应用是非常重要的。
2、海水淡化对环境影响的应对措施。海水淡化厂浓排水的处理方式有很多，如排入地表水系统，引入蒸发池，排入污水处理系统，深井注射等，但对于大型海水淡化厂，最常用的解决办法是直接排放入海。为了降低海水淡化对海洋环境的影响，应当结合淡化厂本身特点，从排放废水的化学处理、高温浓盐水稀释和降温、排放口和排放方式的选择等多方面进行考虑。对排放废水进行合适的化学处理，可以将其中的有害化学物质尽可能地清除，避免化学物质对海洋生物的毒害作用。淡化厂可以根据自身实际情况，综合配置合理的应对措施。将海水淡化副产品收集起来进一步处理，消除化学物质对海洋生物的毒害；充分利用当地地理优势，采用多管道向运河排放浓废水，降低浓盐水浓度。该淡化厂投入生产后，通过两年的观测证明，所排放的浓盐水对环境产生的影响很小。
随着能源和环境问题的加剧，海水淡化在新能源利用和对环境友好方面的方法得到更广泛的研究和利用。蒸馏法海水淡化方法的能耗和经济性是近几年研究的努力方向，其与火电厂的实际相结合，积极研究开发利用电厂余热以及太阳能、风能、核能和海洋能等可再生能源进行海水淡化的技术会有更多的成果出现。膜法海水淡化技术是近几年发展最快的海水淡化方法，新的膜材料的研发和应用及其配套设备关键技术问题的解决将会是未来膜法海水淡化技术的主要研究方向。
参考文献：
［1］詹红丽，邵奎兴，李宗璟.我国海水利用现状与展望［J］.水利经济，2013，31（2）：27-29.
［2］万育生，张继群.开发利用海水资源保障沿海地区水资源［J］.水利经济，2014，（32）.
［3］王晓娟，高春林.船用真空海水淡化装置液-汽引射器的数值模拟及试验研究［J］.热能动力工程，2014，26（6）4.
论文作者:高志强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/20
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