海水淡化技术与工程电子书

前言

第1章 世界水资源和海水淡化

1.1 水资源概况

1.1.1 世界水资源概况

1.1.2 我国水资源概况和用水紧张状况

1.2 海水的组成和性质

1.2.1 海水组成

1.2.2 海水性质

1.3 海水淡化技术概述

1.3.1 海水淡化技术概况［15，16］

1.3.2 海水淡化理论耗能量［15，16］

1.3.3 海水淡化的简要发展历史［15，17～19］

1.3.4 主要海水淡化方法简介［20，21］

1.3.5 淡化技术在水资源利用中的地位和发展前景［22］

参考文献

第2章 海水淡化工程原水预处理技术

2.1 预处理的目的与内容

2.2 淡化工程原水采集方法

2.2.1 海水水源选择的几点要求

2.2.2 海水取水位置的选择

2.2.3 海水取水构筑物

2.2.4 海水取水构筑物形式与适用条件

2.3 预处理常用药剂

2.3.1 海水预处理药剂选用原则

2.3.2 海水预处理常用药剂的分类和应用

2.4 原水混凝沉降除浊技术

2.4.1 混凝原理与过程

2.4.2 影响混凝效果的主要因素

2.4.3 混凝剂和助凝剂的适用条件和投加量［3，4］

2.4.4 混凝剂和助凝剂的配制、投加和混合

2.4.5 絮凝

2.4.6 混凝沉淀

2.4.7 澄清

2.5 原水过滤除浊技术

2.5.1 格栅和格网

2.5.2 滤料过滤［5］

2.5.3 膜法海水淡化预处理技术［6］

2.5.4 吸附过滤［24］

2.6 原水灭菌杀生技术［24］

2.6.1 D值

2.6.2 消毒剂分类［9］

2.6.3 氯消毒剂消毒

2.6.4 臭氧消毒［4］

2.6.5 紫外线消毒

2.6.6 过氧乙酸消毒

2.6.7 超滤和微滤除菌

2.7 原水软化与阻垢技术［24］

2.7.1 化学反应沉淀软化法［3］

2.7.2 离子交换法

2.7.3 酸化法

2.7.4 加入阻垢分散剂法［3］

2.7.5 纳滤法膜软化［17，18，25，26］

2.8 原水脱气技术

2.8.1 酸化脱气——脱CO2气

2.8.2 加热脱气

2.8.3 真空脱气

2.8.4 除氧剂脱氧气

2.8.5 脱H2S气

2.9 原水除铁和锰的技术

2.9.1 混凝沉淀法

2.9.2 曝气氧化法

2.9.3 氯氧化法

2.9.4 接触氧化法

2.9.5 铁细菌除铁法

2.10 原水除余氯技术［24］

2.11 原水除有机物、异臭和异味

2.12 原水预处理工艺流程［24］

2.12.1 电渗析法淡化原水预处理工艺流程

2.12.2 反渗透法淡化原水预处理工艺流程

2.12.3 蒸馏法淡化原水预处理工艺流程

2.13 淡化技术的原水预处理后的水质要求［24］

参考文献

第3章 热法海水淡化

3.1 蒸馏法

3.1.1 概述

3.1.2 蒸馏过程基本原理

3.1.3 单效蒸馏

3.1.4 多效蒸馏

3.1.5 压汽蒸馏

3.1.6 多级闪蒸

3.1.7 蒸馏淡化装备

3.1.8 蒸馏淡化共性技术

3.1.9 蒸馏淡化工程典型案例

3.1.10 蒸馏淡化技术展望

3.2 冷冻法淡化技术

3.2.1 冷冻法淡化发展历程

3.2.2 冷冻法淡化原理

3.2.3 海水冷冻淡化工艺

3.2.4 冷冻法淡化技术分类

3.2.5 冷冻法淡化技术优缺点分析

参考文献

第4章 反渗透和纳滤海水淡化

4.1 概述

4.1.1 发展概况

4.1.2 渗透和反渗透

4.1.3 反渗透和纳滤膜及组器件［8，31］

4.1.4 反渗透过程的特点和应用［10，32］

4.1.5 纳滤过程的特点和应用［13～15］

4.2 反渗透和纳滤的分离机理

4.2.1 反渗透的分离机理

4.2.2 纳滤的分离机理［24］

4.3 反渗透膜和纳滤膜的制备

4.3.1 膜材料

4.3.2 膜的分类［3］

4.3.3 非对称膜反渗透膜的制备和成膜机理［15］

4.3.4 复合反渗透膜的制备和成膜机理［12，43］

4.3.5 不同构型的膜的制备［27，29，44］

4.4 反渗透膜和纳滤膜结构和性能表征

4.5 反渗透膜和纳滤膜组器件技术［8，35，45～47］

4.6 反渗透和纳滤海水淡化工艺过程设计

4.6.1 系统设计要求［32，36］

4.6.2 浓差极化［35，36，46，47］

4.6.3 溶度积和饱和度

4.6.4 过程基本方程式［48～53］

4.6.5 工艺流程及其特征方程［54，55］

4.6.6 装置的组件配置和性能［54，55］

4.6.7 基本设计内容和过程［51～54］

4.7 反渗透和纳滤系统及运行

4.7.1 预处理系统［13，32，36，47，55～61］

4.7.2 反渗透和纳滤装置

4.7.3 辅助设备和主要零部件［55，56］

4.7.4 设备的操作与维修［36，55，56］

4.7.5 清洗、再生、消毒和存放技术［36，55，56］

4.7.6 计算机监控

4.8 典型的反渗透和纳滤应用实例［32，48～50，62，67，68］

4.8.1 海水淡化

4.8.2 苦咸水淡化［6，31，32，48～50，67，70，71］

4.9 反渗透和纳滤过程的经济性

4.9.1 成本考虑的基础

4.9.2 直接投资成本

4.9.3 间接投资成本

4.9.4 操作成本

4.9.5 投资回收成本

4.9.6 评价成本的方法

4.9.7 敏感性分析

4.9.8 小规模和特种系统

4.9.9 RO代表性成本示例

4.10 展望

参考文献

第5章 电渗析海水淡化

5.1 概述

5.2 基础理论

5.2.1 电渗析原理

5.2.2 电渗析能耗

5.2.3 Donnan平衡理论

5.3 离子交换膜

5.3.1 离子交换膜分类

5.3.2 离子交换膜的制备

5.3.3 离子交换膜的性能

5.3.4 商品化离子交换膜

5.4 电渗析器

5.4.1 电渗析器的主要部件

5.4.2 电渗析器的组装

5.4.3 国产电渗析器的规格和性能

5.5 极化和极限电流密度

5.5.1 极化现象

5.5.2 极限电流密度及极限电流系数

5.5.3 影响极限电流的因素

5.5.4 极限电流密度经验式

5.5.5 极限电流测定方法

5.6 电渗析淡化工艺过程设计

5.6.1 基础计算式

5.6.2 四种脱盐流程

5.6.3 流程设计计算

5.7 电渗析淡化工程设计

5.7.1 工程参数（水量）计算

5.7.2 进水水质要求

5.7.3 预处理系统

5.7.4 场地布置

5.8 电渗析系统和运行

5.8.1 操作参数的选取与调整

5.8.2 控制沉淀物生成

5.8.3 EDR运行方式

5.9 应用实例

5.9.1 沙漠苦咸水淡化车

5.9.2 海水淡化装置

5.9.3 海水浓缩制盐［24，25］

5.9.4 浓缩、脱盐组合工艺

5.10 电渗析淡化的经济性

5.10.1 产水成本

5.10.2 经济操作电流密度

5.10.3 几种淡化过程的比较

5.11 电去离子（EDI）技术

5.11.1 工作原理

5.11.2 EDI膜堆

5.11.3 进水水质及树脂再生

5.11.4 EDI工艺设计

5.12 双极膜过程

5.12.1 原理

5.12.2 双极膜

5.12.3 水解离

5.12.4 膜堆

5.12.5 过程工艺

5.12.6 应用

参考文献

第6章 核能、太阳能和风能海水淡化

6.1 核能海水淡化

6.1.1 核能海水淡化系统

6.1.2 核能海水淡化工程设计

6.1.3 核能海水淡化经济性

6.1.4 核能海水淡化工程现状和新动向

6.2 太阳能海水淡化

6.2.1 太阳能利用技术

6.2.2 直接法太阳能海水淡化

6.2.3 间接法太阳能海水淡化

6.2.4 太阳能海水淡化发展展望

6.3 风能海水淡化技术

6.3.1 风能海水淡化技术形式

6.3.2 直接风能海水淡化

6.3.3 间接风能海水淡化

6.3.4 存在的技术问题及对策

参考文献

第7章 集成海水淡化技术与过程优化

7.1 方法本身的集成与方法之间的集成

7.1.1 方法本身的组合

7.1.2 方法之间的组合

7.2 电水联产海水淡化

7.2.1 概述

7.2.2 电水联产系统

7.2.3 电水联产经济性

7.2.4 典型案例

7.2.5 发展趋势

7.3 海水淡化与综合利用

7.3.1 海水综合利用技术基础

7.3.2 海水淡化与综合利用耦合工艺现状

7.3.3 新型海水淡化与综合利用耦合工艺

7.4 海水淡化过程的优化

7.4.1 过程模拟

7.4.2 化工过程优化方法简介

7.4.3 海水淡化过程的优化

参考文献

第8章 其他海水淡化技术

8.1 电（容）吸附法脱盐

8.1.1 脱盐原理

8.1.2 脱盐特性

8.1.3 电吸附装置和工作过程

8.1.4 电吸附装置的应用实例［28，32］

8.1.5 存在的问题及展望

8.2 正渗透

8.2.1 正渗透原理

8.2.2 浓差极化

8.2.3 正渗透膜材料

8.2.4 汲取溶液

8.2.5 正渗透的应用

8.2.6 膜污染

8.2.7 小结

8.3 膜蒸馏

8.3.1 膜蒸馏简介

8.3.2 传热传质机理

8.3.3 膜材料

8.3.4 膜组件

8.3.5 膜蒸馏工艺

8.3.6 膜蒸馏的应用

8.3.7 存在的问题及展望

8.4 其他淡化技术

8.4.1 水合物法海水淡化

8.4.2 嵌镶离子交换膜压渗析

8.4.3 冰山取水淡化［156，157］

8.4.4 应急救生离子交换药剂

8.4.5 溶剂萃取法

参考文献

第9章 海水淡化产水的后处理

9.1 淡化水后处理的必要性

9.1.1 海水淡化水的特性

9.1.2 淡化水对管网的腐蚀

9.1.3 淡化水饮用安全性

9.2 基本化学原理

9.2.1 碳酸盐系统

9.2.2 水相-气相的相互作用

9.2.3 H2CO3碱度

9.2.4 缓冲能力

9.2.5 pH值

9.2.6 碳酸钙溶解度

9.3 后处理

9.3.1 矿化技术

9.3.2 pH调节

9.3.3 加缓蚀剂

9.3.4 加氟

9.3.5 消毒

9.3.6 储存和配送

9.4 脱硼和深度除盐

9.4.1 脱硼

9.4.2 深度脱盐

参考文献

第10章 海水淡化后浓海水综合利用

10.1 浓海水综合利用进展

10.1.1 海水制盐

10.1.2 海水提钾［2］

10.1.3 海水提溴

10.1.4 海水制镁［3］

10.1.5 海水提锂［4］

10.1.6 海水提铀［5］

10.1.7 海水提重水

10.2 浓海水提钾

10.2.1 概况

10.2.2 从苦卤中提取钾盐

10.2.3 从（浓）海水中提取钾盐

10.3 浓海水提溴

10.3.1 溴的性质

10.3.2 溴在自然界中的分布

10.3.3 制取溴素的原料

10.3.4 国内外制溴工业发展概况

10.3.5 从浓缩卤水中提溴的方法［44，45］

10.3.6 浓海水制溴案例

10.4 浓海水制盐

10.4.1 盐的性质、用途、分类和组成

10.4.2 浓海水制盐技术

10.4.3 工厂化浓海水制盐

10.5 浓海水提取镁

10.5.1 概述

10.5.2 浓海水提取氯化镁［12，57～61］

10.5.3 浓海水提取硫酸镁［62～66］

10.5.4 浓海水提取氢氧化镁［67～77］

10.5.5 浓海水提取镁砂［78～93］

10.6 其他有价值物质的利用

10.6.1 浓海水提取碘［94～100］

10.6.2 浓海水提取锂［101～136］

10.6.3 浓海水提取铀［137～151］

10.6.4 浓海水提取重水［152～154］

10.7 浓海水资源化利用集成技术

10.7.1 概述［155～157］

10.7.2 基于盐田法的传统综合利用方案［158］

10.7.3 基于电渗析法制盐的综合利用方案［158～161］

10.7.4 基于直接提取化学资源的综合利用方案［162～166］

10.7.5 反渗透-电渗析集成膜过程的综合利用［167～171］

10.7.6 大力发展海水综合利用技术的建议

参考文献

第11章 海水淡化对环境的影响及评价与对策

11.1 海水淡化对海洋环境的影响

11.1.1 海水淡化的能耗［3，4］

11.1.2 浓海水排放对海洋环境的影响［5，6］

11.1.3 海水淡化的预处理和化学清洗用药剂对海洋生态环境的影响［11，15］

11.1.4 腐蚀产物和固废对海洋环境的影响［19］

11.1.5 取、排水机械作用对海洋生物的影响

11.1.6 占地和噪声

11.2 海水利用对海洋环境影响的评价［20～23］

11.2.1 国内外有关海洋环境方面的法规［20］

11.2.2 对海洋环境影响的评价——生物生活环境评估［21，22］

11.2.3 对海洋环境影响的评价标准

11.2.4 对海洋环境影响的评价方法［23］

11.2.5 对海洋环境影响的评价程序［23］

11.3 海水利用对环境影响实例［7，24，25］

11.4 预防和缓减对海洋环境影响的对策

11.4.1 浓、温海水排放的方式［26］

11.4.2 脱盐技术的改进［29～31］

11.4.3 可再生能源的利用（详见本书第6章）［32～35］

11.4.4 浓海水资源的充分利用（详见本书第10章）［37～39］

11.4.5 海水利用给水预处理水中的化学物

11.4.6 其他相应措施［47～49］

参考文献

索引