全球現(xiàn)今有13869座海水淡化廠在工作，它們總共的產(chǎn)能是6360萬立方米每日(16800MGD)可飲用水，其中已經(jīng)運(yùn)行的產(chǎn)能為5300萬立方米每日——只相當(dāng)于0.5%的全球用水量。大約一半的海水淡化廠在中東，約20%在美國，13%在歐洲，12%在亞洲。中國被聯(lián)合國認(rèn)定為世界上13個(gè)最貧水的國家之一。我國淡水資源總量名列世界第六，但人均占有量僅為世界平均值的 l/4，位居世界第109位，而且水資源在時(shí)間和地區(qū)分布上很不均衡，有10個(gè)省、市、自治區(qū)的水資源已經(jīng)低于起碼的生存線，那里的人均水資源擁有量不足500立方米。

目前我國有300個(gè)城市缺水，其中110個(gè)城市嚴(yán)重缺水，他們主要分布在華北、東北、西北和沿海地區(qū)，水已經(jīng)成為這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。2010年后，我國將進(jìn)入嚴(yán)重缺水期。有專家估計(jì)，2030年前中國的缺水量將達(dá)到600億立方米。因此，為保證我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，淡水資源問題的解決已迫在眉睫。

有關(guān)專家分析提出，淡化海水是解決我國沿海地區(qū)淡水嚴(yán)重短缺的有效途徑之一，海水淡化已經(jīng)成為我國新興的朝陽產(chǎn)業(yè)。在海水淡化技術(shù)已成熟的今天，經(jīng)濟(jì)性是決定其廣泛應(yīng)用的重要因素。目前，在已經(jīng)開發(fā)的20幾種淡化技術(shù)中，反滲透法(SWRO)、多級閃蒸(MSF)和低溫多效(MED-TVC)達(dá)到了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。其中反滲透技術(shù)是一項(xiàng)效率高、易于大規(guī)模使用的技術(shù)，其最大的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)能，如表1所示，生產(chǎn)同等數(shù)量的淡水，反滲透的能源消耗是最低的。

反滲透法海水淡化技術(shù)應(yīng)用中，高壓泵是其中一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。在反滲透膜選定的情況下，反滲透海水淡化系統(tǒng)的能耗指標(biāo)主要取決于高壓泵，增壓泵和能量回收裝置的能耗指標(biāo)。在反滲透海水淡化裝置中，電費(fèi)占造水成本的1/2～2/3，設(shè)備投資占造水成本的1/4 左右，高壓泵是主要耗能設(shè)備，其電耗約占系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用的35%，是影響產(chǎn)品水成本的主要因素之一。結(jié)合反滲透海水淡化工程，針對工程中所用的高壓泵的選型分析，選擇合適的泵型，對于降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用有非常重要的意義。

表1:不同海水淡化方式的能耗比較

(基于10萬立方米/天的海水淡化工廠)

表2:不同規(guī)模海淡工程所用高壓泵的技術(shù)參數(shù)

表3:標(biāo)準(zhǔn)海水成分

圖1:反滲透海水淡化工藝流程示意圖

一、水泵的技術(shù)參數(shù)

1、反滲透海水淡化工藝流程

圖1是反滲透(SWRO)海水淡化工藝流程示意圖，在反滲透海水淡化工藝中，待處理的原海水經(jīng)過高壓泵加壓后，進(jìn)入反滲透膜組件：經(jīng)過反滲透膜的水為所需要的淡水，即產(chǎn)水;剩余未透過膜的部分水為濃度較高的海水，即濃海水。這部分具有高壓力能的濃海水通過PX能量回收裝置將部分待處理的原海水直接升壓，再用增壓泵來補(bǔ)償經(jīng)過膜堆和管道損失的壓力，這部分升壓后的原海水與高壓泵升壓后的原海水混合后，送往反滲透膜組。

2、技術(shù)參數(shù)

不同規(guī)模的反滲透海水淡化系統(tǒng)所用高壓泵的流量是由其日處理量和小部分余量決定的，壓力是根據(jù)選用的膜的型號(hào)和通量、運(yùn)行情況、原水水質(zhì)和水溫等情況而變化的，通常反滲透的操作壓力范圍為5.0-7.2 MPa。表2列出不同規(guī)模海水淡化系統(tǒng)所用高壓泵的參數(shù)。下面我們用50,000噸/天的海水淡化系統(tǒng)為例，系統(tǒng)回收率為42%，分5列反滲透單元，每列產(chǎn)能為10,000噸/天的系統(tǒng)。對高壓泵予以確定技術(shù)參數(shù)及合理選型。假設(shè)海水為標(biāo)準(zhǔn)海水，水溫為20℃，如表3所示。從圖1 的流程圖中可以得出，海水淡化裝置的產(chǎn)水量指標(biāo)接近高壓泵的流量，即高壓泵流量為Q= 425m3 /h。

高壓泵所需的揚(yáng)程是根據(jù)選用的膜的型號(hào)和通量、運(yùn)行情況、原水水質(zhì)和水溫等情況而變化的，通常反滲透的操作壓力范圍為5.0-7.2 MPa。海水反滲透操作壓力越高，操作成本就越高，設(shè)備投資也越高。該系統(tǒng)要求高壓泵揚(yáng)程為67.2bar，即高壓泵流量Q=425m3 /h; 揚(yáng)程H= 685 m，效率指標(biāo)不低于80 %。

二、結(jié)論

在海水淡化技術(shù)已成熟的今天，經(jīng)濟(jì)性是決定其廣泛應(yīng)用的重要因素。針對反滲透海水淡化系統(tǒng)的運(yùn)行工況，尤其是對于日產(chǎn)10，000噸以上的海水淡化系統(tǒng)，高壓泵的合理選型對于整個(gè)系統(tǒng)的能耗起關(guān)鍵作用，選用高效率的水泵和電機(jī)會(huì)增加一小部分的初期投資，但是從長遠(yuǎn)的運(yùn)行費(fèi)用的角度考慮，這部分增加的初期投資在很短的階段可以收回。因此無論是從環(huán)保還是節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用考慮，選擇高效的設(shè)備都將給業(yè)主帶來最高的投資回報(bào)率。

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