海水淡化技术与工程.pdf

海水淡化技术与工程.pdf
 

书籍描述

内容简介
海水淡化是解决我国水资源短缺的重要途径和战略选择,也是确保国家安全和可持续发展的必然要求。本书在介绍水资源、膜分离、传热、传质知识的基础上,对热法和膜分离技术的各种过程和工艺做了重点阐述,内容包括海水淡化工程水预处理技术,热法淡化技术与工程,反渗透和纳滤淡化技术与工程,电渗析淡化技术与工程,核能、太阳能和风能淡化技术与工程,集成海水淡化技术与过程优化和其他淡化技术,系统总结了这些技术近年来的创新进展。此外,还结合社会对海水淡化的饮用水生产和环境影响的关注,对海水淡化后处理、海水淡化后浓海水综合利用、海水淡化对环境的影响及评价与对策等做了详尽阐述,针对海水淡化存在的问题,指出了海水淡化技术和产业的发展方向。
本书汇聚了国内海水淡化领域权威专家和单位在科学研究和工程实践方面的诸多成果,凝结了他们的智慧和经验,既提供了一手的工程数据也兼顾了理论基础和前沿,全面呈现了海水淡化领域的技术与工程现状。本书可供海水淡化领域的研发人员、工程技术人员、环境保护技术人员、管理人员参考阅读,也可作为高等院校资源环境、化学工程等学科的教学参考书。

编辑推荐
1.内容全面——《海水淡化技术与工程》系统介绍了海水淡化技术与工程涉及的方方面面,包括海水淡化的基础知识、预处理技术、热法淡化技术与工程、反渗透和纳滤淡化技术与工程、电渗析淡化技术与工程、核能、太阳能和风能淡化技术与工程、集成海水淡化技术与过程优化和其他淡化技术、海水淡化后处理、海水淡化后浓海水综合利用、海水淡化对环境的影响及评价与对策。
2.权威性强——《海水淡化技术与工程》的作者均在海水淡化领域工作多年,均来自国内从事海水淡化技术研究和工程建设的知名单位,是行业内的权威专家,本书是在这些作者和单位研究成果的凝结和体现。
3.内容新颖——《海水淡化技术与工程》重点介绍海水淡化领域近十年的创新进展,包括新技术、新方法、新工艺、新过程、新材料、新设备等。
4.理论与实践紧密结合——《海水淡化技术与工程》既提供了一手的工程数据也兼顾了理论基础和前沿,让读者能全面了解本领域的技术与工程现状。

作者简介
高从堦,国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心研究员,中国工程院院士。从事膜分离研究开发工作40多年,先后参加、组织、主持并完成了国家、浙江省和国家海洋局重点项目十多项,包括国家和浙江省“七五”、“八五”、“九五”科技攻关项目,国家863和973的部分项目及浙江省科研项目等。现任海水淡化和水再利用学会和浙江省膜学会的名誉理事长。获国家科技进步一等奖一项,省部级科技进步一、二、三等奖十多项。发表论文和会议报告400多篇,合译专著一册,合著专著四册(其中三册为主编之一)。培养硕士和博士生40 多名。
阮国岭,研究员,现任国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所总工程师,从事海水淡化科学研究与成果转化工作20余年,在海水淡化领域先后主持国家“九五”、“十五”、“十一五”科技攻关(支撑)计划项目、天津市科技计划项目以及其他省部级和企业委托项目10余项。获得授权发明专利34项(第一发明人28项),发表论文50余篇,主编专著1部,合著专著1部。

目录
第1章世界水资源和海水淡化

1.1水资源概况1

1.1.1世界水资源概况1

1.1.2我国水资源概况和用水紧张状况2

1.2海水的组成和性质4

1.2.1海水组成4

1.2.2海水性质7

1.2.2.1海水氯度与盐度7

1.2.2.2海水密度和1980年国际标准海水状态方程9

1.2.2.3海水恒压比热容11

1.2.2.4海水冰点11

1.2.2.5海水渗透压12

1.2.2.6海水蒸气压12

1.2.2.7海水沸点升高12

1.2.2.8海水黏度13

1.2.2.9海水绝对电导率13

1.2.2.10海水表面张力13

1.2.2.11海水中的溶解气体14

1.3海水淡化技术概述14

1.3.1海水淡化技术概况15

1.3.2海水淡化理论耗能量15

1.3.3海水淡化的简要发展历史17

1.3.4主要海水淡化方法简介18

1.3.4.1蒸馏法18

1.3.4.2反渗透法20

1.3.4.3电渗析法20

1.3.4.4冷冻法21

1.3.4.5水合物法21

1.3.4.6电容吸附法21

1.3.4.7嵌镶离子交换膜压渗析22

1.3.4.8溶剂萃取法22

1.3.4.9膜蒸馏22

1.3.4.10正渗透23

1.3.4.11海水淡化方法的集成24

1.3.5淡化技术在水资源利用中的地位和发展前景24

参考文献25

第2章海水淡化工程原水预处理技术

2.1预处理的目的与内容26

2.2淡化工程原水采集方法27

2.2.1海水水源选择的几点要求28

2.2.2海水取水位置的选择28

2.2.3海水取水构筑物28

2.2.4海水取水构筑物形式与适用条件28

2.3预处理常用药剂31

2.3.1海水预处理药剂选用原则31

2.3.2海水预处理常用药剂的分类和应用31

2.4原水混凝沉降除浊技术31

2.4.1混凝原理与过程31

2.4.1.1水中悬浮颗粒和胶体颗粒的稳定性31

2.4.1.2胶体微粒的脱稳32

2.4.1.3混凝过程32

2.4.2影响混凝效果的主要因素33

2.4.3混凝剂和助凝剂的适用条件和投加量33

2.4.4混凝剂和助凝剂的配制、投加和混合34

2.4.4.1工艺流程34

2.4.4.2配制35

2.4.4.3计量投加35

2.4.4.4混合35

2.4.5絮凝36

2.4.5.1絮凝效果G值计算37

2.4.5.2絮凝池设计要点37

2.4.5.3絮凝反应设备37

2.4.6混凝沉淀40

2.4.6.1平流沉淀池40

2.4.6.2斜管沉淀池41

2.4.7澄清42

2.5原水过滤除浊技术43

2.5.1格栅和格网44

2.5.2滤料过滤44

2.5.3.1一级滤料过滤设备44

2.5.2.2二级滤料过滤设备45

2.5.2.3微絮凝滤料过滤46

2.5.3膜法海水淡化预处理技术46

2.5.2.1微滤(MF)技术46

2.5.2.2超滤(UF)技术48

2.5.3.3纳滤(NF)技术51

2.5.3.4膜法预处理的膜污染问题52

2.5.4吸附过滤53

2.5.4.1活性炭过滤器反洗再生步骤54

2.5.4.2活性炭其他再生方法54

2.6原水灭菌杀生技术55

2.6.1D值55

2.6.2消毒剂分类55

2.6.3氯消毒剂消毒56

2.6.3.1有效氯和余氯56

2.6.3.2液氯灭菌消毒杀藻系统56

2.6.3.3次氯酸钠消毒系统57

2.6.3.4二氧化氯消毒58

2.6.4臭氧消毒59

2.6.5紫外线消毒60

2.6.6过氧乙酸消毒60

2.6.7超滤和微滤除菌60

2.7原水软化与阻垢技术60

2.7.1化学反应沉淀软化法60

2.7.2离子交换法61

2.7.3酸化法62

2.7.4加入阻垢分散剂法63

2.7.5纳滤法膜软化63

2.8原水脱气技术64

2.8.1酸化脱气——脱CO2气64

2.8.2加热脱气64

2.8.3真空脱气64

2.8.4除氧剂脱氧气65

2.8.5脱H2S气65

2.9原水除铁和锰的技术65

2.9.1混凝沉淀法65

2.9.2曝气氧化法65

2.9.3氯氧化法66

2.9.4接触氧化法66

2.9.5铁细菌除铁法66

2.10原水除余氯技术66

2.11原水除有机物、异臭和异味66

2.12原水预处理工艺流程67

2.12.1电渗析法淡化原水预处理工艺流程67

2.12.1.1地下水电渗析法淡化原水预处理工艺流程67

2.12.1.2河水电渗析预处理工艺流程67

2.12.1.3苦咸水及海水电渗析预处理工艺流程67

2.12.2反渗透法淡化原水预处理工艺流程68

2.12.2.1苦咸水反渗透预处理工艺流程68

2.12.2.2海水反渗透预处理工艺流程68

2.12.3蒸馏法淡化原水预处理工艺流程70

2.13淡化技术的原水预处理后的水质要求70

参考文献71

第3章热法海水淡化

3.1蒸馏法73

3.1.1概述73

3.1.2蒸馏过程基本原理74

3.1.2.1温度74

3.1.2.2热力学第一、 第二定律74

3.1.2.3沸腾和沸点升76

3.1.2.4传热78

3.1.2.5蒸馏过程结垢79

3.1.2.6蒸馏过程的腐蚀与侵蚀80

3.1.2.7捕沫80

3.1.3单效蒸馏80

3.1.3.1单效蒸馏80

3.1.3.2带有蒸汽喷射器的单效蒸馏88

3.1.4多效蒸馏93

3.1.4.1原理及技术特点93

3.1.4.2多效蒸馏常见进料工艺95

3.1.4.3多效蒸馏工艺设计111

3.1.4.4主要部件设计114

3.1.4.5材质的选择129

3.1.4.6系统的三维设计129

3.1.5压汽蒸馏131

3.1.5.1单效压汽蒸馏 (SEE-MVC)132

3.1.5.2压汽蒸馏装置工艺计算139

3.1.6多级闪蒸140

3.1.6.1多级闪蒸原理与流程140

3.1.6.2技术特点和发展趋势142

3.1.7蒸馏淡化装备142

3.1.7.1低温多效蒸馏海水淡化装备142

3.1.7.2压汽蒸馏海水淡化装备153

3.1.7.3多级闪蒸海水淡化装备153

3.1.8蒸馏淡化共性技术157

3.1.8.1电气、控制与仪表157

3.1.8.2装置加工制造162

3.1.8.3工程实施166

3.1.9蒸馏淡化工程典型案例169

3.1.9.1北疆发电厂10万吨/日低温多效蒸馏海水淡化工程169

3.1.9.2印度尼西亚Indramayu电厂2×4500t/d低温多效海水淡化装置171

3.1.9.3沙特阿拉伯Shoaiba电厂880000t/d多级闪蒸海水淡化装置173

3.1.10蒸馏淡化技术展望173

3.2冷冻法淡化技术175

3.2.1冷冻法淡化发展历程175

3.2.1.1早期冷冻法淡化技术175

3.2.1.2现代冷冻法淡化技术176

3.2.2冷冻法淡化原理178

3.2.2.1冷冻淡化原理178

3.2.2.2盐分排泄运动179

3.2.2.3海水浓缩率180

3.2.2.4海水中杂质的去除180

3.2.3海水冷冻淡化工艺180

3.2.3.1概述180

3.2.3.2冷能制取方式181

3.2.3.3冰晶生成183

3.2.3.4分离与净化184

3.2.3.5冰晶融化186

3.2.3.6冰融水深度脱盐187

3.2.3.7冷冻淡化水的利用187

3.2.4冷冻法淡化技术分类187

3.2.4.1自然冷冻淡化技术188

3.2.4.2人工冷冻淡化技术190

3.2.5冷冻法淡化技术优缺点分析196

3.2.5.1技术宏观分析196

3.2.5.2方法性能比较196

参考文献197

第4章反渗透和纳滤海水淡化

4.1概述200

4.1.1发展概况200

4.1.2渗透和反渗透201

4.1.3反渗透和纳滤膜及组器件202

4.1.4反渗透过程的特点和应用202

4.1.5纳滤过程的特点和应用202

4.2反渗透和纳滤的分离机理202

4.2.1反渗透的分离机理202

4.2.1.1溶解扩散模型202

4.2.1.2优先吸附-毛细孔流动模型204

4.2.1.3形成氢键模型205

4.2.1.4Donnan平衡模型205

4.2.1.5其他分离模型206

4.2.2纳滤的分离机理206

4.2.2.1Donnan平衡模型206

4.2.2.2固定电荷模型207

4.2.2.3空间电荷模型207

4.3反渗透膜和纳滤膜的制备207

4.3.1膜材料207

4.3.1.1主要膜材料及其发展概况207

4.3.1.2膜材料的选择208

4.3.2膜的分类210

4.3.3非对称膜反渗透膜的制备和成膜机理210

4.3.3.1制膜液210

4.3.3.2溶剂蒸发212

4.3.3.3凝胶过程213

4.3.3.4热处理214

4.3.4复合反渗透膜的制备和成膜机理215

4.3.5不同构型的膜的制备218

4.4反渗透膜和纳滤膜结构和性能表征219

4.5反渗透膜和纳滤膜组器件技术220

4.6反渗透和纳滤海水淡化工艺过程设计228

4.6.1系统设计要求228

4.6.2浓差极化229

4.6.2.1浓差极化现象229

4.6.2.2浓差极化计算230

4.6.2.3浓差极化下的传质方程230

4.6.2.4浓差极化对反渗透的影响和降低浓差极化的途径231

4.6.3溶度积和饱和度231

4.6.4过程基本方程式231

4.6.5工艺流程及其特征方程235

4.6.5.1连续式—分段式(浓水分段)235

4.6.5.2连续式—分级式(产水分级)237

4.6.5.3部分循环式—部分透过水循环238

4.6.5.4部分循环式—部分浓缩液循环239

4.6.5.5循环式—补加稀释剂的浓缩液循环240

4.6.5.6循环式—浓缩液循环241

4.6.6装置的组件配置和性能242

4.6.6.1膜元(组)件的操作性能242

4.6.6.2装置组件的配置243

4.6.6.3装置的性能244

4.6.7基本设计内容和过程244

4.7反渗透和纳滤系统及运行246

4.7.1预处理系统246

4.7.1.1除去悬浮固体和胶体, 降低浊度246

4.7.1.2微生物污染和防治248

4.7.1.3微溶盐沉淀的控制248

4.7.1.4金属氧化物的控制262

4.7.1.5SiO2沉淀的控制263

4.7.1.6有机物的去除264

4.7.1.7常见的预处理系统264

4.7.2反渗透和纳滤装置265

4.7.2.1单组件反渗透或纳滤装置266

4.7.2.2多组件反渗透或纳滤装置267

4.7.3辅助设备和主要零部件268

4.7.3.1停机冲洗系统268

4.7.3.2清洗灭菌装置269

4.7.3.3能量回收装置269

4.7.3.4高低压设备和部件272

4.7.3.5有关仪表274

4.7.4设备的操作与维修274

4.7.4.1元件装配和取换274

4.7.4.2启动、记录和停运275

4.7.4.3查找故障277

4.7.5清洗、再生、消毒和存放技术278

4.7.5.1膜的清洗278

4.7.5.2膜的再生281

4.7.5.3膜元件的消毒281

4.7.5.4膜元件的存放282

4.7.5.5清洗、 消毒装置282

4.7.6计算机监控283

4.7.6.1概述283

4.7.6.2制水系统284

4.7.6.3示例285

4.8典型的反渗透和纳滤应用实例287

4.8.1海水淡化287

4.8.1.1澳大利亚珀斯反渗透海水淡化工程287

4.8.1.2沙特阿拉伯5.68万吨/日反渗透淡化厂简介289

4.8.1.3小型反渗透淡化器291

4.8.2苦咸水淡化292

4.8.2.115000m3/d苦咸水淡化厂292

4.8.2.2中型苦咸水淡化实例293

4.8.2.3小型苦咸水淡化装置294

4.9反渗透和纳滤过程的经济性294

4.9.1成本考虑的基础294

4.9.2直接投资成本294

4.9.3间接投资成本295

4.9.4操作成本296

4.9.5投资回收成本297

4.9.6评价成本的方法297

4.9.7敏感性分析298

4.9.8小规模和特种系统300

4.9.9RO代表性成本示例301

4.10展望302

参考文献302

第5章电渗析海水淡化

5.1概述305

5.2基础理论306

5.2.1电渗析原理306

5.2.2电渗析能耗307

5.2.3Donnan平衡理论309

5.3离子交换膜310

5.3.1离子交换膜分类310

5.3.2离子交换膜的制备311

5.3.3离子交换膜的性能314

5.3.4商品化离子交换膜316

5.4电渗析器318

5.4.1电渗析器的主要部件318

5.4.2电渗析器的组装320

5.4.3国产电渗析器的规格和性能321

5.5极化和极限电流密度322

5.5.1极化现象322

5.5.2极限电流密度及极限电流系数323

5.5.3影响极限电流的因素326

5.5.4极限电流密度经验式328

5.5.5极限电流测定方法329

5.6电渗析淡化工艺过程设计330

5.6.1基础计算式330

5.6.2四种脱盐流程331

5.6.3流程设计计算332

5.7电渗析淡化工程设计334

5.7.1工程参数(水量)计算334

5.7.2进水水质要求336

5.7.3预处理系统337

5.7.4场地布置338

5.8电渗析系统和运行340

5.8.1操作参数的选取与调整340

5.8.2控制沉淀物生成341

5.8.3EDR运行方式342

5.8.3.1EDR装置工艺流程342

5.8.3.2提高原水回收率的措施343

5.9应用实例344

5.9.1沙漠苦咸水淡化车344

5.9.2海水淡化装置345

5.9.2.1脱盐流程345

5.9.2.2脱硼347

5.9.3海水浓缩制盐349

5.9.3.1浓缩制盐流程与运行数据349

5.9.3.2多膜堆浓缩型电渗析器350

5.9.3.3浓缩装置运行情况351

5.9.3.4最高浓缩基础计算式351

5.9.3.5浓缩制盐的技术要求352

5.9.4浓缩、脱盐组合工艺353

5.9.4.1反渗透-电渗析-电解组合353

5.9.4.2电渗析-离子交换膜电解组合353

5.9.4.3反渗透-电渗析集成海水综合利用系统354

5.9.4.4电渗析-反渗透制取高矿化度饮用水355

5.10电渗析淡化的经济性355

5.10.1产水成本355

5.10.2经济操作电流密度356

5.10.3几种淡化过程的比较356

5.11电去离子(EDI)技术357

5.11.1工作原理357

5.11.2EDI膜堆358

5.11.3进水水质及树脂再生359

5.11.3.1EDI进水水质要求359

5.11.3.2离子交换树脂再生360

5.11.4EDI工艺设计360

5.11.4.1EDI装置360

5.11.4.2RO-EDI纯水系统设计361

5.12双极膜过程362

5.12.1原理362

5.12.2双极膜363

5.12.2.1性能要求363

5.12.2.2结构与制备363

5.12.3水解离364

5.12.4膜堆366

5.12.4.1基本设计要求366

5.12.4.2隔室组合366

5.12.4.3商品化膜堆367

5.12.5过程工艺368

5.12.6应用369

参考文献372

第6章核能、 太阳能和风能海水淡化

6.1核能海水淡化374

6.1.1核能海水淡化系统375

6.1.1.1核能海水淡化系统结构375

6.1.1.2核能海水淡化用反应堆375

6.1.1.3核能海水淡化工艺选择377

6.1.2核能海水淡化工程设计378

6.1.2.1热电联产核反应堆耦合海水淡化378

6.1.2.2供热核反应堆耦合海水淡化379

6.1.2.3核能海水淡化的安全设计381

6.1.3核能海水淡化经济性381

6.1.4核能海水淡化工程现状和新动向382

6.2太阳能海水淡化384

6.2.1太阳能利用技术384

6.2.1.1太阳能光伏发电384

6.2.1.2太阳能光热利用384

6.2.2直接法太阳能海水淡化387

6.2.2.1被动式太阳能蒸馏器387

6.2.2.2主动式太阳能蒸馏器388

6.2.3间接法太阳能海水淡化390

6.2.3.1非聚光太阳能集热器驱动的海水淡化390

6.2.3.2聚光太阳能集热器驱动的海水淡化392

6.2.3.3太阳池驱动的海水淡化394

6.2.3.4太阳能光伏驱动的海水淡化395

6.2.4太阳能海水淡化发展展望396

6.3风能海水淡化技术396

6.3.1风能海水淡化技术形式396

6.3.2直接风能海水淡化397

6.3.3间接风能海水淡化398

6.3.3.1并网型风能海水淡化399

6.3.3.2非并网型风能海水淡化400

6.3.4存在的技术问题及对策405

6.3.4.1技术问题405

6.3.4.2技术对策406

参考文献406

第7章集成海水淡化技术与过程优化

7.1方法本身的集成与方法之间的集成408

7.1.1方法本身的组合409

7.1.1.1多段多级反渗透409

7.1.1.2多级连续式电渗析410

7.1.1.3多效多级闪蒸412

7.1.2方法之间的组合413

7.1.2.1热膜耦合413

7.1.2.2纳滤与反渗透或多级闪蒸的组合415

7.1.2.3反渗透与电渗析的组合418

7.1.2.4反渗透与电容去离子技术的组合418

7.1.2.5多级闪蒸与低温多效蒸馏的组合419

7.1.2.6压汽蒸馏与多效蒸馏或多级闪蒸的组合420

7.1.2.7喷雾蒸发与反渗透或低温蒸馏的组合420

7.2电水联产海水淡化422

7.2.1概述422

7.2.1.1基本概念422

7.2.1.2电水联产的优点422

7.2.1.3电水联产的缺点423

7.2.2电水联产系统423

7.2.2.1发电系统423

7.2.2.2淡化系统424

7.2.2.3电水联产典型工艺425

7.2.3电水联产经济性425

7.2.3.1蒸汽价格的确定425

7.2.3.2电水联产的成本分摊428

7.2.3.3电水比429

7.2.4典型案例429

7.2.4.1富查伊拉(Fujairah)电水联产项目429

7.2.4.2沙特Marafiq电水联产项目430

7.2.4.3北疆电厂431

7.2.5发展趋势431

7.3海水淡化与综合利用432

7.3.1海水综合利用技术基础432

7.3.1.1海水直接利用432

7.3.1.2海水化学资源提取433

7.3.1.3实施海水淡化与综合利用的必要性435

7.3.2海水淡化与综合利用耦合工艺现状436

7.3.2.1海水淡化-浓水梯级利用436

7.3.2.2海水淡化-浓水制盐、碱耦合工艺436

7.3.3新型海水淡化与综合利用耦合工艺440

7.3.3.1污水处理-反渗透海水淡化耦合工艺440

7.3.3.2正渗透污水浓缩耦合反渗透海水淡化工艺443

7.4海水淡化过程的优化444

7.4.1过程模拟445

7.4.2化工过程优化方法简介446

7.4.2.1化工过程优化446

7.4.2.2最优化方法446

7.4.3海水淡化过程的优化448

7.4.3.1海水淡化过程优化的研究现状448

7.4.3.2海水淡化过程的优化450

7.4.3.3热膜耦合海水淡化系统的优化460

7.4.3.4水电联产系统的优化463

参考文献467

第8章其他海水淡化技术

8.1电(容)吸附法脱盐472

8.1.1脱盐原理472

8.1.2脱盐特性473

8.1.3电吸附装置和工作过程474

8.1.3.1电吸附电极材料474

8.1.3.2电吸附装置474

8.1.3.3电吸附系统及其工作过程474

8.1.3.4电吸附装置的技术特点475

8.1.4电吸附装置的应用实例476

8.1.5存在的问题及展望478

8.2正渗透478

8.2.1正渗透原理479

8.2.2浓差极化480

8.2.3正渗透膜材料482

8.2.4汲取溶液486

8.2.5正渗透的应用491

8.2.6膜污染497

8.2.7小结497

8.3膜蒸馏498

8.3.1膜蒸馏简介498

8.3.2传热传质机理500

8.3.2.1热量传递500

8.3.2.2质量传递502

8.3.3膜材料504

8.3.3.1概述504

8.3.3.2膜材料选择508

8.3.4膜组件510

8.3.4.1概述510

8.3.4.2板式膜组件511

8.3.4.3管壳式膜组件513

8.3.4.4螺旋卷式膜组件515

8.3.4.5膜组件设计要求515

8.3.5膜蒸馏工艺516

8.3.5.1膜蒸馏工艺流程516

8.3.5.2工艺参数的影响519

8.3.6膜蒸馏的应用520

8.3.7存在的问题及展望521

8.4其他淡化技术522

8.4.1水合物法海水淡化522

8.4.2嵌镶离子交换膜压渗析523

8.4.3冰山取水淡化523

8.4.4应急救生离子交换药剂523

8.4.5溶剂萃取法524

参考文献524

第9章海水淡化产水的后处理

9.1淡化水后处理的必要性531

9.1.1海水淡化水的特性531

9.1.1.1蒸馏淡化水的特性531

9.1.1.2反渗透淡化水的特性532

9.1.2淡化水对管网的腐蚀533

9.1.3淡化水饮用安全性536

9.2基本化学原理537

9.2.1碳酸盐系统537

9.2.2水相-气相的相互作用538

9.2.3H2CO3碱度538

9.2.4缓冲能力538

9.2.5pH值539

9.2.6碳酸钙溶解度539

9.3后处理539

9.3.1矿化技术540

9.3.1.1直接投加化学药品法540

9.3.1.2掺混法541

9.3.1.3石灰石溶解法541

9.3.1.4矿化方法结合542

9.3.1.5矿化方法比较543

9.3.1.6矿化设计实例545

9.3.2pH调节547

9.3.2.1脱气547

9.3.2.2调整pH值548

9.3.3加缓蚀剂549

9.3.4加氟549

9.3.5消毒550

9.3.5.1概述550

9.3.5.2氯化550

9.3.5.3氯胺553

9.3.5.4二氧化氯553

9.3.5.5臭氧554

9.3.5.6紫外线消毒555

9.3.5.7消毒方法比选555

9.3.6储存和配送556

9.4脱硼和深度除盐557

9.4.1脱硼557

9.4.2深度脱盐558

参考文献559

第10章海水淡化后浓海水综合利用

10.1浓海水综合利用进展562

10.1.1海水制盐563

10.1.2海水提钾563

10.1.3海水提溴564

10.1.4海水制镁564

10.1.5海水提锂565

10.1.6海水提铀565

10.1.7海水提重水566

10.2浓海水提钾566

10.2.1概况566

10.2.1.1钾的概况566

10.2.1.2钾产品性状与用途567

10.2.2从苦卤中提取钾盐570

10.2.2.1苦卤概况570

10.2.2.2兑卤法生产氯化钾573

10.2.2.3苦卤生产硫酸钾578

10.2.2.4苦卤提取氯化钾案例581

10.2.3从(浓)海水中提取钾盐583

10.2.3.1离子筛法海水提钾584

10.2.3.2其他从(浓)海水提钾技术进展591

10.2.3.3沸石离子筛法海水提钾工程案例592

10.3浓海水提溴594

10.3.1溴的性质594

10.3.2溴在自然界中的分布596

10.3.3制取溴素的原料596

10.3.4国内外制溴工业发展概况597

10.3.4.1我国溴素生产概况597

10.3.4.2连续双过程真空提溴法597

10.3.4.3溴素的其他生产方法598

10.3.5从浓缩卤水中提溴的方法600

10.3.5.1蒸汽蒸馏法从卤水中提溴600

10.3.5.2空气解吸法从卤水中提溴602

10.3.5.3空气吹出法602

10.3.6浓海水制溴案例610

10.3.6.1蒸汽蒸馏法提溴610

10.3.6.2空气吹出法从浓海水中提溴612

10.4浓海水制盐614

10.4.1盐的性质、用途、分类和组成614

10.4.2浓海水制盐技术616

10.4.2.1日晒浓缩浓海水制盐616

10.4.2.2浓海水日晒法制盐生产工艺618

10.4.2.3浓海水制盐滩田设施与机械设备619

10.4.2.4海水日晒制盐案例620

10.4.3工厂化浓海水制盐626

10.4.3.1工厂化浓海水浓缩技术626

10.4.3.2浓海水浓缩的卤水真空制盐629

10.4.3.3饱和卤水真空制盐案例630

10.5浓海水提取镁638

10.5.1概述638

10.5.2浓海水提取氯化镁639

10.5.2.1氯化镁性状、用途639

10.5.2.2氯化镁技术标准639

10.5.2.3氯化镁的生产方法639

10.5.2.4以提溴废液为原料提取氯化镁640

10.5.2.5案例——某地5万吨/年粒状氯化镁生产装置642

10.5.3浓海水提取硫酸镁643

10.5.3.1硫酸镁性状、用途643

10.5.3.2硫酸镁的生产方法644

10.5.4浓海水提取氢氧化镁644

10.5.4.1氢氧化镁性质、用途644

10.5.4.2氢氧化镁技术标准645

10.5.4.3氢氧化镁生产方法645

10.5.5浓海水提取镁砂647

10.5.5.1镁砂的性状、用途647

10.5.5.2镁砂的技术标准647

10.5.5.3生产方法648

10.5.5.4工艺流程选择648

10.6其他有价值物质的利用649

10.6.1浓海水提取碘649

10.6.1.1碘的性状、用途649

10.6.1.2碘的质量标准650

10.6.1.3碘的生产方法650

10.6.2浓海水提取锂651

10.6.2.1锂的性状、用途651

10.6.2.2浓海水提取锂的方法652

10.6.2.3浓海水提取锂的应用及发展趋势653

10.6.3浓海水提取铀654

10.6.3.1铀的性状、用途654

10.6.3.2铀的生产方法654

10.6.3.3海水铀吸附材料655

10.6.3.4海水提铀研究进展657

10.6.4浓海水提取重水659

10.6.4.1重水的性状、用途659

10.6.4.2重水的生产方法659

10.6.4.3海水提取重水装置研究进展659

10.7浓海水资源化利用集成技术660

10.7.1概述660

10.7.2基于盐田法的传统综合利用方案661

10.7.3基于电渗析法制盐的综合利用方案662

10.7.4基于直接提取化学资源的综合利用方案662

10.7.5反渗透-电渗析集成膜过程的综合利用663

10.7.6大力发展海水综合利用技术的建议663

参考文献664

第11章海水淡化对环境的影响及评价与对策

11.1海水淡化对海洋环境的影响669

11.1.1海水淡化的能耗669

11.1.2浓海水排放对海洋环境的影响669

11.1.2.1浓盐水对海洋环境影响的差异670

11.1.2.2对海水水质的影响671

11.1.2.3对河口生物的影响671

11.1.3海水淡化的预处理和化学清洗用药剂对海洋生态环境的影响673

11.1.4腐蚀产物和固废对海洋环境的影响674

11.1.5取、排水机械作用对海洋生物的影响674

11.1.6占地和噪声674

11.2海水利用对海洋环境影响的评价675

11.2.1国内外有关海洋环境方面的法规675

11.2.2对海洋环境影响的评价——生物生活环境评估675

11.2.3对海洋环境影响的评价标准677

11.2.4对海洋环境影响的评价方法678

11.2.5对海洋环境影响的评价程序679

11.3海水利用对环境影响实例681

11.4预防和缓减对海洋环境影响的对策683

11.4.1浓、温海水排放的方式683

11.4.1.1建立数字水流、水质和水温模型683

11.4.1.2以冷却水或污水稀释684

11.4.1.3喷射分散684

11.4.1.4海流携带684

11.4.2脱盐技术的改进685

11.4.3可再生能源的利用(详见本书第6章)686

11.4.4浓海水资源的充分利用(详见本书第10章)688

11.4.5海水利用给水预处理水中的化学物690

11.4.6其他相应措施 690

参考文献690

索引693

序言
水是生命的源泉,是社会经济发展的命脉,是人类宝贵的、不可替代的自然资源。水资源匮乏正日益影响着生态环境以及全球社会经济的发展。随着我国经济社会的快速发展和城市化进程的不断推进,水资源短缺已成为制约我国社会经济可持续发展的重要因素。海水淡化是从源头增加水资源量的有效手段,是解决我国水资源短缺的重要途径和战略选择,也是确保国家安全和可持续发展的必然要求。
海水淡化技术近年来发展迅猛,在各个领域都有不小的创新进展,如:膜法的反渗透膜的进步、膜组器技术的不断发展、关键设备的不断改进和工艺过程的持续开发等;热法的MSF和MED单机容量扩大,新型防垢剂、廉价材料的选用,采用热泵、水电联产和热膜耦合等;海水淡化集成过程和工艺优化;其他新过程方面,如电渗析、电容吸附、膜蒸馏、正渗透、水合和冰冻法等。这些技术进展进一步增加了海水淡化的发展潜力。2014年世界上脱盐水产量约8.5×107m3/d,解决了2亿多人口的供水和区域发展问题,海水淡化能耗降到3kW·h/m3, 淡化水成本在0.5美元/m3左右。
同时,海水淡化的带动作用是非常显著的:一是海水淡化技术的发展带动了材料、装备制造、自动化等产业的发展;二是海水淡化发展起来的新型蒸发技术和各种膜技术等促进了信息、电力、化工、生物工程、医药(疗)、冶金和环保等领域的技术进步。这些技术作为节能减排、清洁生产、提升传统产业及环境保护的重要手段,获得了重大的经济效益、社会效益和生态效益回报。
目前,海水淡化的发展在技术的先进性和可靠性、运行和管理、能耗和成本、投资和效果、环境影响等方面还存在不少问题,尽力开发新材料和新工艺、采用先进的集成技术和过程优化,是海水淡化技术和产业发展的努力方向。
国家的政策是海水淡化发展的保证,从规划、研究开发及平台建设、人才队伍培养、工程技术和装备制造的发展、产业化和产业链、相关标准等都要有相应政策的支持。“十二五”期间我国继续加大海水淡化的技术和资金投入,加快海水淡化这一战略性新兴产业的培育和健康发展。2012年8月发布的《海水淡化科技发展“十二五”专项规划》阐明了海水淡化科技今后5年的发展思路和原则、发展目标、重点任务、能力建设和保障措施,为从事海水淡化的科技人员指明了工作方向。
基于社会的需求、政府的支持,为进一步推动海水淡化的发展,系统总结近十年来海水淡化技术的创新进展,特编写了本书。本书分11章,既有膜分离、传热、传质的基础知识介绍,也有热法和膜分离技术的各种过程和工艺的较深层的阐述;既有对大量资料和数据的认真汇总分析,也有相关简明图表和照片的配合增效;不仅详细介绍了一些新过程,而且充分回答了社会关注的热点。
本书对反渗透法、热法(多级闪蒸、低温多效)、电渗析和其他淡化新过程等方面的重大技术进展进行了重点而又系统的阐述,如:如反渗透膜在膜和组器技术、高压泵和能量回收等关键设备、多种工艺过程和大型工程等;热法在单机容量扩大、新型传热和结构材料的选用、水电联产、热膜耦合和其他集成工艺等;电渗析在高性能离子交换膜、双极膜、电脱离子和浓缩分离等;其他淡化新过程,如电容吸附、膜蒸馏、正渗透和冰冻法的新进展等。此外,还结合社会对海水淡化的饮用水生产和环境影响的关注,对可再生能源利用(核能、太阳能和风能)、海水淡化集成过程(淡化方法之间的集成、电水联产和综合利用)、海水淡化后处理(矿化、pH调节、缓蚀、加氟、消毒、脱硼和深度脱盐等)、海水综合利用(制盐、提钾、提溴、制镁、提锂、提铀和提重水等)、环境的影响与对策(能耗、浓海水排放、预处理和化学清洗用药剂、腐蚀产物和固体废弃物、取排水机械作用、占地和噪声以及评价和对策)等方面专门安排了章节进行了较详尽的阐明。同时,针对海水淡化发展存在的不少问题,指出海水淡化技术和产业发展的努力方向。
本书作者来自国内从事海水淡化技术和工程的知名单位,如杭州水处理技术研究开发中心、国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所、天津大学、中国海洋大学和河北工业大学等,均在海水淡化领域工作多年,有丰富的相关知识和工程实践经验。本书汇聚了这些作者和单位在海水淡化科学研究和工程实践方面的诸多成果,其中的许多技术在国内居于领先水平。本书在编写的过程中既突出科学性和先进性,也注重实用性和可读性,从各种海水淡化技术的基础原理和工艺过程的深层阐述,到各种关键设备和不同规模工程的清楚介绍,从各种技术的发展和展望,到社会关注热点的仔细评说……使本书内容更易为读者理解和掌握。
希望本书出版发行后,能为读者喜欢,供海水淡化、膜科学与技术以及相关领域的学者、工程技术人员、管理人员、研究生和其他人员参考,为推动我国海水淡化技术与工程的进步和扩大其应用尽一份力量。

高从堦
2014年12月

文摘
插图:











购买书籍

当当网购书 京东购书 卓越购书

PDF电子书下载地址

相关书籍

搜索更多