[发明专利]一种多效竖板降膜太阳能海水淡化装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多效竖板降膜太阳能海水淡化装置及其方法，属于太阳能海水淡化的技术领域。

背景技术

海洋覆盖地球表面积的71%，海水储量约为13.7亿立方千米，占全球总水量的95%；陆地淡水储量约为0.35亿立方千米，占全球水储量的2.53%，其中可供人类直接利用的淡水仅占淡水储量的0.266%，不足地球总储水量的十万分之七。我国海岸线长，很多岛屿、沿海及内陆苦咸水地区都存在严重的淡水短缺问题。因此，发展海水淡化技术对缓解当前淡水资源短缺、供需矛盾突出的问题具有深远的战略意义。

海水淡化就是将海水（或苦咸水）中的盐分和水分分离，最终得到淡水和浓缩盐水的过程。海水（或苦咸水）淡化最常用的技术主要有多效蒸馏法、多级闪蒸法、反渗透法、萃取法和电渗析法。

多效蒸馏法是将海水加热蒸馏产生蒸汽，蒸汽在冷凝的过程中产生淡水并放出潜热，淡水流入淡水池，潜热用于加热下一效中的海水并产生蒸汽，依此进行多效利用，降低热能消耗。该过程除了消耗热能以外，还需额外消耗一定电力驱动水泵和风机。

多级闪蒸法是将加热到一定温度的海水依次引入若干个压力逐渐降低的闪蒸室，由于闪蒸室的压力低于海水温度对应的饱和蒸汽压力，海水逐级进入闪蒸室后迅速汽化，盐分浓度逐级增加，温度逐级降低，由于热量来自咸水本身温度的下降，没有专门的加热面，避免了无机盐析出结垢，直至排出，各级蒸汽冷凝后获得淡水。该过程除了消耗热能以外，还需消耗大量电力驱动真空泵和水泵。

反渗透法是利用反渗透膜将海水和淡水隔开，在海水侧施加足够大的压力（超过海水渗透压），将海水中的水分子反渗透到淡水侧。该法不消耗热能，但需消耗大量电力产生足够大的外压，另外对反渗透膜的要求也很高。

电渗析法以电位差为动力，利用离子交换膜的选择性透过而脱除水中离子的淡化过程。电去离子将渗析与离子交换相结合，在电渗析器的淡水室中填充离子交换剂，在直流电场的作用下，实现电渗析、离子交换除盐和离子交换连续电再生的过程。电去离子不用于苦咸水淡化，主要用于生产高纯水。该法不消耗热能，但需引入电力。

冷冻法是将海水冷冻到冰点以下，淡水结冰、分离、再融化为淡水的过程。冷冻法有利用天然冰法和人工冷冻法。但技术尚不成熟。

传统的海水淡化技术投资高，能量消耗大，据统计，每天生产1300万吨淡化水的装置，每年需要消耗原油1.3亿吨。除去这笔燃料的费用外，由此带来的温室效应、空气污染等问题也不容忽视。就我国而言，西北偏远村庄、荒漠、孤岛等地区电力严重缺乏，不可能建立传统的海水（或苦咸水）淡化装置。太阳能海水淡化淡水技术是解决这些地区淡水短缺问题的有效途径，应用前景广阔。

目前的太阳能海水淡化技术，通常将太阳能集热与海水蒸馏脱盐集于一体，运行维护简单，但装置占地面积大，启动慢，单位面积产水量低，受地区以及气候条件影响很大，平均日产淡水量较低，严重制约了其技术的应用和推广。

发明内容

本发明目的在于克服现有太阳能海水淡化技术的不足，提供一种无需化石能源消耗、无需辅助电动设备、启动迅速、产水率高的多效竖板降膜太阳能海水淡化装置及其方法。