反滲透海水淡化的能耗與成本分析

反滲透    時間:2014-03-12 12:12:18
反滲透海水淡化的能耗與成本分析簡介
反滲透海水淡化,具有投資低、能耗低、建設周期短等優點,適用於建造各種規模的海水淡化工程。其突出優點就是成本較低,大約在0.50~0.70美元/m3淡……
反滲透海水淡化的能耗與成本分析正文

反滲透海水淡化,具有投資低、能耗低、建設周期短等優點,適用於建造各種規模的海水淡化工程。其突出優點就是成本較低,大約在0.50~0.70美元/m3淡化之間,這還取決於能源成本。

RO膜容易受到污染和結垢的影響(CaCO3,CaSO4,BaSO4),易被氧化劑(Cl2,HClO)氧化而造成損害,因此對進入RO裝置的水質要求較高,預處理較為嚴格。

RO海水淡化技術最新研究動態包括以下幾方面:

1)功或壓力交換器和段間能量回收集成技術的研究。PX或Aqualyng等新型高效能量回收器可使RO淡化過程本體電耗大約在2.6kW·h/m3淡水。

2)新型RO膜的研究。方向分為低壓RO膜和高壓RO膜。由於能量回收器效率不斷提高,高壓膜在海水淡化過程中的應用相對較多,而低壓膜主要用於苦鹹水淡化過程。

3)全膜法預處理工藝的研究。全膜法預處理較好地結合了MF、UF和NF預處理方法的優點,有效減少化學品添加量和RO膜組件的清洗次數,使操作過程更加環境友好。

4)高回收率工藝的研究。BCS(brineconversionsystem)系統採用SWRO-級濃縮水作進料(含鹽質量分數5.8%~8.7%),在8.0~10.0MPa操作壓力下,回收率可以達到60%。

在海水淡化技術已成熟的今天,經濟性是決定其廣泛應用的重要因素。在國內,"成本和投資費用過高",一直被視為是海水淡化難以大膽使用的主要問題,但實際上這是一個"認識"問題。

目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、遠程調水和海水(苦鹹水)淡化三種。

開採地下水作為一個重要的開源措施,工程量小、成本低,這是很吸引人的優點,但地下取水受資源條件限制很大,而且許多地區多年來由於過度開採地下水,已形成地下漏斗,造成房屋傾斜,甚至導致了海水倒灌等環境危害,地下水的開採已經受到制約。

遠程調水,目前並沒有把工程投資費用以及被引水地區的間接經濟損失計算在內,僅以日常運行費用、管理費計算其成本,這與真正成本相差很大。其實引水工程,除了巨額的投資之外,還要佔用大量耕地,還存在被引水地區的環境危害等問題。如引黃濟青(島)工程,佔地達6.2萬畝,還會造成黃河斷流、植被破壞等生態環境問題,而生態環境的破壞在經濟上是難以估量的。

80年代實施的引灤入津工程,時至今日每立方米成本仍達2.3元左右,距離天津市民的用水價1.4元有0.9元的政府補貼。專家預測,南水北調工程實施后,長江水流到北京,按現行不變成本計算,綜合成本在5元/立方米以上,甚至有專家預測每立方米將達20元。美國有資料認為,遠程調水超過40公里,成本將超過海水淡化。

對於海水淡化,能耗是直接決定其成本高低的關鍵。40多年來,隨著技術的提高,海水淡化的能耗指標降低了90%左右(從26.4kwh/m3降到2.9kwh/m3),成本隨之大為降低。目前我國海水淡化的成本已經降至4-7元/立方米,苦鹹水淡化的成本則降至2-4元/立方米,如天津大港電廠的海水淡化成本為5元/立方米左右,河北省滄州市的苦鹹水淡化成本為2.5元/立方米左右。如果進一步綜合利用,把淡化后的濃鹽水用來製鹽和提取化學物質等,則其淡化成本還可以大大降低。

至於某些生產性的工藝用水,如電廠鍋爐用水,由於對水質要求較高,需由自來水進行再處理,此時其綜合成本將大大高於海水淡化的一次性處理成本。可見,如果拋開政府補貼等政策性因素而單從經濟技術方面分析,海水淡化尤其是苦鹹水淡化的單位成本實際上是很有競爭力的。

幾種淡水獲取方式的成本比較單位:

遠程調水引灤入津:2.3元/立方米(直接成本)

南水北調:5-20元/立方米(到北京平均水價)

海水淡化海水:4--7元/立方米(綜合成本)

苦鹹水:2--4元/立方米(綜合成本)

在我國,由於受計劃經濟的影響,長期以來一直沒有良性的水價形成機制,自來水的價格與價值嚴重背離,政府負擔著巨額補貼,自來水的價格普遍偏低,目前自來水的價格一般為1.5-2元/立方米,隨著淡化技術的不斷進步和產業化規模效益的顯現,海水(苦鹹水)淡化的成本將會越來越低。

2000年10月朱熔基總理在南水北調座談會上強調:"要建立合理的水價形成機制,逐步較大幅度提高水價,充分發揮價格槓桿的作用"。隨著淡水資源的日趨缺乏,各個城市節水措施已經出台,實行自來水限量使用,超標加價。

由此可以預見,在不久的將來,一方面海水淡化成本不斷降低,另一方面自來水的價格不斷上漲,兩者將越來越接近,自來水價格甚至將高於苦鹹水淡化的成本,海水淡化的成本問題將得以解決。成本問題的解決將會對海水淡化的廣泛應用及產業化進程產生極大的促進作用。

  

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