冷凍-重力脫鹽與反滲透結合的海水淡化分析研究

張皓興，楊 暉，董冰艷

（北京建筑大學，北京市供熱、供燃氣、通風及空調工程重點實驗室，北京100044）

淡水資源短缺是現在我國面臨的一大難題，海水淡化因其巨大的潛力而備受研究者關注。冷凍法具有能耗低、預處理簡單、水垢少、腐蝕輕等優點〔1〕，是一種非常有潛力的海水淡化方法。隨著沿海液化天然氣（LNG）接收站的迅速發展，LNG冷能的應用可進一步降低冷凍法能耗成本。但單純的冷凍法脫鹽效果差，需要后續再處理。重力脫鹽法是一種易操作且有效的冷凍法后續處理方法，并且已經在天然海冰上得到了證明〔2-3〕。 徐學仁等〔3〕還證明了低溫狀態下的冰脫鹽姿態效應，當鹵水通道近似垂直地面時，海冰重力脫鹽的效果好。另外，人工冷凍技術突破了天然海冰形成的季節限制。 A.Rich〔4〕、楊暉〔5〕分別對海水和NaCl溶液的人工制冰重力脫鹽效果進行了研究。僅通過冷凍-重力融化過程，所得產水鹽度低于0.5 g/kg。反滲透法是當今主流的海水淡化方法之一，能耗費用占制水成本的大部分〔6〕，其中高壓泵泵耗占總能耗的主要部分〔7〕，因此高壓泵能耗是影響產品水成本的主要因素，當進水總溶解固體（TDS）由35 000 mg/L下降到6 000 mg/L時，制水成本由 0.5$/m3下降到 0.24$/m3〔8〕。

本研究通過開展冷凍-重力脫鹽實驗，研究了融化率對脫鹽效果的影響。考慮反滲透系統制水成本與進水濃度的關系，借鑒多極閃蒸（MSF）-反滲透復合系統〔7，9〕模式，將不同融化率下已經去除部分TDS的冷凍-重力產水作為反滲透系統進水，比較了不同進水TDS濃度所對應的高壓泵泵耗。……