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反渗透海水淡化的能耗与成本分析

2012-10-07 10:31:12

  反渗透海水淡化的能耗与成本分析

  反渗透海水淡化,具有投资低、能耗低、建设周期短等优点,适用于建造各种规模的海水淡化工程。其突出优点就是成本较低,大约在0.50~0.70美元/m3淡化之间,这还取决于能源成本。

  RO膜容易受到污染和结垢的影响(CaCO3,CaSO4,BaSO4),易被氧化剂(Cl2,HClO)氧化而造成损害,因此对进入RO装置的水质要求较高,预处理较为严格。

  RO海水淡化技术最新研究动态包括以下几方面

  1)功或压力交换器和段间能量回收集成技术的研究。PX或Aqualyng等新型高效能量回收器可使RO淡化过程本体电耗大约在2.6kW·h/m3淡水。

  2)新型RO膜的研究。方向分为低压RO膜和高压RO膜。由于能量回收器效率不断提高,高压膜在海水淡化过程中的应用相对较多,而低压膜主要用于苦咸水淡化过程。

  3)全膜法预处理工艺的研究。全膜法预处理较好地结合了MF、UF和NF预处理方法的优点,有效减少化学品添加量和RO膜组件的清洗次数,使操作过程更加环境友好。

  4)高回收率工艺的研究。BCS(brineconversionsystem)系统采用SWRO-级浓缩水作进料(含盐质量分数5.8%~8.7%),在8.0~10.0MPa操作压力下,回收率可以达到60%。

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  在海水淡化技术已成熟的今天,经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内,"成本和投资费用过高",一直被视为是海水淡化难以大胆使用的主要问题,但实际上这是一个"认识"问题。

  目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、远程调水和海水(苦咸水)淡化三种。

  开采地下水作为一个重要的开源措施,工程量小、成本低,这是很吸引人的优点,但地下取水受资源条件限制很大,而且许多地区多年来由于过度开采地下水,已形成地下漏斗,造成房屋倾斜,甚至导致了海水倒灌等环境危害,地下水的开采已经受到制约。

  远程调水,目前并没有把工程投资费用以及被引水地区的间接经济损失计算在内,仅以日常运行费用、管理费计算其成本,这与真正成本相差很大。其实引水工程,除了巨额的投资之外,还要占用大量耕地,还存在被引水地区的环境危害等问题。如引黄济青(岛)工程,占地达6.2万亩,还会造成黄河断流、植被破坏等生态环境问题,而生态环境的破坏在经济上是难以估量的。

  80年代实施的引滦入津工程,时至今日每立方米成本仍达2.3元左右,距离天津市民的用水价1.4元有0.9元的政府补贴。专家预测,南水北调工程实施后,长江水流到北京,按现行不变成本计算,综合成本在5元/立方米以上,甚至有专家预测每立方米将达20元。美国有资料认为,远程调水超过40公里,成本将超过海水淡化。

  对于海水淡化,能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来,随着技术的提高,海水淡化的能耗指标降低了90%左右(从26.4kwh/m3降到2.9kwh/m3),成本随之大为降低。目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米,苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米,如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右,河北省沧州市的苦咸水淡化成本为2.5元/立方米左右。如果进一步综合利用,把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等,则其淡化成本还可以大大降低。

  至于某些生产性的工艺用水,如电厂锅炉用水,由于对水质要求较高,需由自来水进行再处理,此时其综合成本将大大高于海水淡化的一次性处理成本。可见,如果抛开政府补贴等政策性因素而单从经济技术方面分析,海水淡化尤其是苦咸水淡化的单位成本实际上是很有竞争力的。

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  几种淡水获取方式的成本比较单位

  远程调水引滦入津:2.3元/立方米(直接成本)

  南水北调:5-20元/立方米(到北京平均水价)

  海水淡化海水:4--7元/立方米(综合成本)

  苦咸水:2--4元/立方米(综合成本)

  在我国,由于受计划经济的影响,长期以来一直没有良性的水价形成机制,自来水的价格与价值严重背离,政府负担着巨额补贴,自来水的价格普遍偏低,目前自来水的价格一般为1.5-2元/立方米,随着淡化技术的不断进步和产业化规模效益的显现,海水(苦咸水)淡化的成本将会越来越低。

  2000年10月朱熔基总理在南水北调座谈会上强调:"要建立合理的水价形成机制,逐步较大幅度提高水价,充分发挥价格杠杆的作用"。随着淡水资源的日趋缺乏,各个城市节水措施已经出台,实行自来水限量使用,超标加价。

  由此可以预见,在不久的将来,一方面海水淡化成本不断降低,另一方面自来水的价格不断上涨,两者将越来越接近,自来水价格甚至将高于苦咸水淡化的成本,海水淡化的成本问题将得以解决。成本问题的解决将会对海水淡化的广泛应用及产业化进程产生极大的促进作用。

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