全(quan)球(qiu)現今有13869座海水(shui)淡化廠在(zai)工作，它們總共的(de)(de)(de)產(chan)能是6360萬(wan)立方米每(mei)(mei)日(ri)(16800MGD)可飲用水(shui)，其中已(yi)經運行的(de)(de)(de)產(chan)能為(wei)(wei)5300萬(wan)立方米每(mei)(mei)日(ri)——只(zhi)相當于(yu)0.5%的(de)(de)(de)全(quan)球(qiu)用水(shui)量(liang)。大約一(yi)半的(de)(de)(de)海水(shui)淡化廠在(zai)中東，約20%在(zai)美國(guo)，13%在(zai)歐洲，12%在(zai)亞洲。中國(guo)被(bei)聯合(he)國(guo)認定為(wei)(wei)世(shi)(shi)界上(shang)13個最貧水(shui)的(de)(de)(de)國(guo)家之(zhi)一(yi)。我國(guo)淡水(shui)資(zi)源總量(liang)名列世(shi)(shi)界第(di)六(liu)，但人均占(zhan)有量(liang)僅為(wei)(wei)世(shi)(shi)界平均值的(de)(de)(de) l/4，位居世(shi)(shi)界第(di)109位，而且(qie)水(shui)資(zi)源在(zai)時間(jian)和地區分布上(shang)很不均衡，有10個省、市、自治(zhi)區的(de)(de)(de)水(shui)資(zi)源已(yi)經低于(yu)起碼的(de)(de)(de)生存(cun)線(xian)，那里的(de)(de)(de)人均水(shui)資(zi)源擁有量(liang)不足500立方米。

目(mu)前(qian)(qian)我國(guo)(guo)有300個(ge)城市缺水，其中(zhong)110個(ge)城市嚴重缺水，他(ta)們主(zhu)要(yao)分布在華(hua)北、東北、西北和沿海地區(qu)，水已(yi)經(jing)成為這些地區(qu)經(jing)濟發展的(de)(de)瓶頸(jing)。2010年后，我國(guo)(guo)將(jiang)進入嚴重缺水期(qi)。有專家估計，2030年前(qian)(qian)中(zhong)國(guo)(guo)的(de)(de)缺水量(liang)將(jiang)達到600億立(li)方米。因此，為保證我國(guo)(guo)經(jing)濟的(de)(de)可持續發展，淡水資(zi)源(yuan)問題的(de)(de)解決已(yi)迫在眉(mei)睫。

有關專(zhuan)家分析提出，淡化海(hai)(hai)水(shui)是(shi)(shi)解決我國沿海(hai)(hai)地(di)區淡水(shui)嚴重(zhong)短缺的(de)有效途徑之(zhi)一，海(hai)(hai)水(shui)淡化已經成為我國新興的(de)朝(chao)陽產業(ye)。在海(hai)(hai)水(shui)淡化技(ji)術(shu)(shu)已成熟的(de)今(jin)天，經濟性(xing)是(shi)(shi)決定其廣泛應用(yong)的(de)重(zhong)要(yao)因素。目前(qian)，在已經開發的(de)20幾(ji)種(zhong)淡化技(ji)術(shu)(shu)中(zhong)，反(fan)滲(shen)(shen)透法(SWRO)、多級閃(shan)蒸(MSF)和低(di)溫多效(MED-TVC)達到(dao)了工業(ye)規(gui)(gui)模的(de)生產應用(yong)。其中(zhong)反(fan)滲(shen)(shen)透技(ji)術(shu)(shu)是(shi)(shi)一項效率(lv)高、易(yi)于大(da)規(gui)(gui)模使(shi)用(yong)的(de)技(ji)術(shu)(shu)，其最大(da)的(de)優點就(jiu)是(shi)(shi)節(jie)能，如表1所(suo)示，生產同等數量的(de)淡水(shui)，反(fan)滲(shen)(shen)透的(de)能源(yuan)消耗是(shi)(shi)最低(di)的(de)。

反(fan)(fan)(fan)滲(shen)透(tou)(tou)法海水(shui)(shui)淡化(hua)技(ji)術應用(yong)中，高壓(ya)(ya)泵(beng)是(shi)(shi)其(qi)中一(yi)個關鍵(jian)設備(bei)。在(zai)反(fan)(fan)(fan)滲(shen)透(tou)(tou)膜選定的(de)(de)(de)(de)(de)情況下，反(fan)(fan)(fan)滲(shen)透(tou)(tou)海水(shui)(shui)淡化(hua)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)能耗(hao)指(zhi)(zhi)標主(zhu)要(yao)取(qu)決于高壓(ya)(ya)泵(beng)，增壓(ya)(ya)泵(beng)和能量回收裝置的(de)(de)(de)(de)(de)能耗(hao)指(zhi)(zhi)標。在(zai)反(fan)(fan)(fan)滲(shen)透(tou)(tou)海水(shui)(shui)淡化(hua)裝置中，電費占造水(shui)(shui)成(cheng)(cheng)本的(de)(de)(de)(de)(de)1/2～2/3，設備(bei)投資占造水(shui)(shui)成(cheng)(cheng)本的(de)(de)(de)(de)(de)1/4 左右，高壓(ya)(ya)泵(beng)是(shi)(shi)主(zhu)要(yao)耗(hao)能設備(bei)，其(qi)電耗(hao)約占系(xi)統(tong)運行費用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)35%，是(shi)(shi)影(ying)響產(chan)品水(shui)(shui)成(cheng)(cheng)本的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)因素之一(yi)。結合(he)反(fan)(fan)(fan)滲(shen)透(tou)(tou)海水(shui)(shui)淡化(hua)工程(cheng)，針對(dui)工程(cheng)中所用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)選型分析，選擇合(he)適的(de)(de)(de)(de)(de)泵(beng)型，對(dui)于降低系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)運行費用(yong)有非常(chang)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義。

表1:不同(tong)海水淡化方式(shi)的(de)能(neng)耗比(bi)較

(基(ji)于10萬立方米/天的海水(shui)淡化工廠(chang))

表(biao)2:不同規模(mo)海淡工(gong)程所用(yong)高壓泵(beng)的技(ji)術參數

表(biao)3:標準海水成分

圖1:反滲透(tou)海水淡化(hua)工藝流(liu)程(cheng)示意圖

一、水(shui)泵的技術參(can)數

1、反滲透(tou)海水淡化工藝流程(cheng)

圖(tu)1是反(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)(SWRO)海水(shui)淡化工藝(yi)流程示(shi)意(yi)圖(tu)，在反(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)海水(shui)淡化工藝(yi)中，待處理(li)(li)的(de)原海水(shui)經過高壓(ya)(ya)(ya)(ya)泵加壓(ya)(ya)(ya)(ya)后，進(jin)入反(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)膜組件：經過反(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)膜的(de)水(shui)為所需要(yao)的(de)淡水(shui)，即產(chan)水(shui);剩余(yu)未透(tou)過膜的(de)部分(fen)水(shui)為濃度(du)較高的(de)海水(shui)，即濃海水(shui)。這(zhe)部分(fen)具有高壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)能(neng)(neng)的(de)濃海水(shui)通過PX能(neng)(neng)量回(hui)收裝置(zhi)將部分(fen)待處理(li)(li)的(de)原海水(shui)直接升壓(ya)(ya)(ya)(ya)，再(zai)用增壓(ya)(ya)(ya)(ya)泵來補償經過膜堆(dui)和管道損失(shi)的(de)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)，這(zhe)部分(fen)升壓(ya)(ya)(ya)(ya)后的(de)原海水(shui)與(yu)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)泵升壓(ya)(ya)(ya)(ya)后的(de)原海水(shui)混合后，送往反(fan)滲(shen)(shen)(shen)(shen)透(tou)膜組。

2、技術參數

不同(tong)(tong)規(gui)模(mo)的反(fan)滲透(tou)(tou)海(hai)水(shui)(shui)淡化(hua)系(xi)統(tong)(tong)所(suo)用(yong)(yong)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)的流量(liang)是由其(qi)日處理量(liang)和(he)小部分余量(liang)決定(ding)的，壓(ya)(ya)(ya)力是根(gen)據選用(yong)(yong)的膜的型號和(he)通(tong)(tong)量(liang)、運行情(qing)況、原水(shui)(shui)水(shui)(shui)質和(he)水(shui)(shui)溫等情(qing)況而(er)變化(hua)的，通(tong)(tong)常反(fan)滲透(tou)(tou)的操作壓(ya)(ya)(ya)力范(fan)圍為5.0-7.2 MPa。表(biao)2列出不同(tong)(tong)規(gui)模(mo)海(hai)水(shui)(shui)淡化(hua)系(xi)統(tong)(tong)所(suo)用(yong)(yong)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)的參數(shu)。下面我們用(yong)(yong)50,000噸/天(tian)的海(hai)水(shui)(shui)淡化(hua)系(xi)統(tong)(tong)為例(li)，系(xi)統(tong)(tong)回收率為42%，分5列反(fan)滲透(tou)(tou)單元，每列產能(neng)為10,000噸/天(tian)的系(xi)統(tong)(tong)。對高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)予以確定(ding)技術(shu)參數(shu)及合(he)理選型。假設海(hai)水(shui)(shui)為標準海(hai)水(shui)(shui)，水(shui)(shui)溫為20℃，如(ru)表(biao)3所(suo)示。從圖(tu)1 的流程圖(tu)中可(ke)以得出，海(hai)水(shui)(shui)淡化(hua)裝置的產水(shui)(shui)量(liang)指(zhi)標接近高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)的流量(liang)，即高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)流量(liang)為Q= 425m3 /h。

 高壓泵(beng)所需的(de)(de)揚(yang)程(cheng)是根據選用的(de)(de)膜(mo)的(de)(de)型號和(he)通(tong)量、運行情況(kuang)、原水(shui)水(shui)質和(he)水(shui)溫等情況(kuang)而變(bian)化的(de)(de)，通(tong)常(chang)反滲透(tou)的(de)(de)操作(zuo)(zuo)壓力(li)范圍為5.0-7.2 MPa。海水(shui)反滲透(tou)操作(zuo)(zuo)壓力(li)越(yue)高，操作(zuo)(zuo)成本就越(yue)高，設備投資也(ye)越(yue)高。該系統(tong)要(yao)求高壓泵(beng)揚(yang)程(cheng)為67.2bar，即高壓泵(beng)流量Q=425m3 /h; 揚(yang)程(cheng)H= 685 m，效率指標不低于80 %。

二、結論

在海(hai)水(shui)淡(dan)化技(ji)術已成熟的(de)(de)(de)今天，經濟(ji)性是決(jue)定(ding)其(qi)廣(guang)泛應用(yong)的(de)(de)(de)重要因(yin)素。針(zhen)對反滲透海(hai)水(shui)淡(dan)化系統的(de)(de)(de)運行(xing)(xing)工況，尤其(qi)是對于(yu)日產(chan)10，000噸以上的(de)(de)(de)海(hai)水(shui)淡(dan)化系統，高(gao)壓泵的(de)(de)(de)合理選(xuan)型對于(yu)整個(ge)系統的(de)(de)(de)能耗(hao)起關鍵作用(yong)，選(xuan)用(yong)高(gao)效率的(de)(de)(de)水(shui)泵和電機會增加(jia)一小部分的(de)(de)(de)初期投資，但是從長遠的(de)(de)(de)運行(xing)(xing)費用(yong)的(de)(de)(de)角度考(kao)慮(lv)，這部分增加(jia)的(de)(de)(de)初期投資在很短的(de)(de)(de)階段可以收(shou)回。因(yin)此無(wu)論是從環(huan)保還(huan)是節省運行(xing)(xing)費用(yong)考(kao)慮(lv)，選(xuan)擇(ze)高(gao)效的(de)(de)(de)設備都將給(gei)業主帶來最高(gao)的(de)(de)(de)投資回報(bao)率。

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