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第1章世界水資源和海水淡化

1.1水資源概況

1.1.1世界水資源概況

1.1.2我國水資源概況和用水緊張狀況

1.2海水的組成和性質

1.2.1海水組成

1.2.2海水性質

1.2.2.1海水氯度與鹽度

1.2.2.2海水密度和1980年國際標準海水狀態方程

1.2.2.3海水恒壓比熱容

1.2.2.4海水冰點

1.2.2.5海水滲透壓

1.2.2.6海水蒸氣壓

1.2.2.7海水沸點升高

1.2.2.8海水黏度

1.2.2.9海水電導率

1.2.2.10海水表面張力

1.2.2.11海水中的溶解氣體

1.3海水淡化技術概述

1.3.1海水淡化技術概況

1.3.2海水淡化理論耗能量

1.3.3海水淡化的簡要發展歷史

1.3.4主要海水淡化方法簡介

1.3.4.1蒸餾法

1.3.4.2反滲透法

1.3.4.3電滲析法

1.3.4.4冷凍法

1.3.4.5水合物法

1.3.4.6電容吸附法

1.3.4.7嵌鑲離子交換膜壓滲析

1.3.4.8溶劑萃取法

1.3.4.9膜蒸餾

1.3.4.10正滲透

1.3.4.11海水淡化方法的集成

1.3.5淡化技術在水資源利用中的地位和發展前景

參考文獻

第2章海水淡化工程原水預處理技術

2.1預處理的目的與內容

2.2淡化工程原水采集方法

2.2.1海水水源選擇的幾點要求

2.2.2海水取水位置的選擇

2.2.3海水取水構筑物

2.2.4海水取水構筑物形式與適用條件

2.3預處理常用藥劑

2.3.1海水預處理藥劑選用原則

2.3.2海水預處理常用藥劑的分類和應用

2.4原水混凝沉降除濁技術

2.4.1混凝原理與過程

2.4.1.1水中懸浮顆粒和膠體顆粒的穩定性

2.4.1.2膠體微粒的脫穩

2.4.1.3混凝過程

2.4.2影響混凝效果的主要因素

2.4.3混凝劑和助凝劑的適用條件和投加量

2.4.4混凝劑和助凝劑的配制、投加和混合

2.4.4.1工藝流程

2.4.4.2配制

2.4.4.3計量投加

2.4.4.4混合

2.4.5絮凝

2.4.5.1絮凝效果G值計算

2.4.5.2絮凝池設計要點

2.4.5.3絮凝反應設備

2.4.6混凝沉淀

2.4.6.1平流沉淀池

2.4.6.2斜管沉淀池

2.4.7澄清

2.5原水過濾除濁技術

2.5.1格柵和格網

2.5.2濾料過濾

2.5.3.1一級濾料過濾設備

2.5.2.2二級濾料過濾設備

2.5.2.3微絮凝濾料過濾

2.5.3膜法海水淡化預處理技術

2.5.2.1微濾(MF)技術

2.5.2.2超濾(UF)技術

2.5.3.3納濾(NF)技術

2.5.3.4膜法預處理的膜污染問題

2.5.4吸附過濾

2.5.4.1活性炭過濾器反洗再生步驟

2.5.4.2活性炭其他再生方法

2.6原水滅菌殺生技術

2.6.1D值

2.6.2消毒劑分類

2.6.3氯消毒劑消毒

2.6.3.1有效氯和余氯

2.6.3.2液氯滅菌消毒殺藻系統

2.6.3.3次氯酸鈉消毒系統

2.6.3.4二氧化氯消毒

2.6.4臭氧消毒

2.6.5紫外線消毒

2.6.6過氧乙酸消毒

2.6.7超濾和微濾除菌

2.7原水軟化與阻垢技術

2.7.1化學反應沉淀軟化法

2.7.2離子交換法

2.7.3酸化法

2.7.4加入阻垢分散劑法

2.7.5納濾法膜軟化

2.8原水脫氣技術

2.8.1酸化脫氣--脫CO2氣

2.8.2加熱脫氣

2.8.3真空脫氣

2.8.4除氧劑脫氧氣

2.8.5脫H2S氣

2.9原水除鐵和錳的技術

2.9.1混凝沉淀法

2.9.2曝氣氧化法

2.9.3氯氧化法

2.9.4接觸氧化法

2.9.5鐵細菌除鐵法

2.10原水除余氯技術

2.11原水除有機物、異臭和異味

2.12原水預處理工藝流程

2.12.1電滲析法淡化原水預處理工藝流程

2.12.1.1地下水電滲析法淡化原水預處理工藝流程

2.12.1.2河水電滲析預處理工藝流程

2.12.1.3苦咸水及海水電滲析預處理工藝流程

2.12.2反滲透法淡化原水預處理工藝流程

2.12.2.1苦咸水反滲透預處理工藝流程

2.12.2.2海水反滲透預處理工藝流程

2.12.3蒸餾法淡化原水預處理工藝流程

2.13淡化技術的原水預處理后的水質要求

參考文獻

第3章熱法海水淡化

3.1蒸餾法

3.1.1概述

3.1.2蒸餾過程基本原理

3.1.2.1溫度

3.1.2.2熱力學、 第二定律

3.1.2.3沸騰和沸點升

3.1.2.4傳熱

3.1.2.5蒸餾過程結垢

3.1.2.6蒸餾過程的腐蝕與侵蝕

3.1.2.7捕沫

3.1.3單效蒸餾

3.1.3.1單效蒸餾

3.1.3.2帶有蒸汽噴射器的單效蒸餾

3.1.4多效蒸餾

3.1.4.1原理及技術特點

3.1.4.2多效蒸餾常見進料工藝

3.1.4.3多效蒸餾工藝設計

3.1.4.4主要部件設計

3.1.4.5材質的選擇

3.1.4.6系統的三維設計

3.1.5壓汽蒸餾

3.1.5.1單效壓汽蒸餾 (SEE-MVC)

3.1.5.2壓汽蒸餾裝置工藝計算

3.1.6多級閃蒸

3.1.6.1多級閃蒸原理與流程

3.1.6.2技術特點和發展趨勢

3.1.7蒸餾淡化裝備

3.1.7.1低溫多效蒸餾海水淡化裝備

3.1.7.2壓汽蒸餾海水淡化裝備

3.1.7.3多級閃蒸海水淡化裝備

3.1.8蒸餾淡化共性技術

3.1.8.1電氣、控制與儀表

3.1.8.2裝置加工制造

3.1.8.3工程實施

3.1.9蒸餾淡化工程典型案例

3.1.9.1北疆發電廠10萬噸/日低溫多效蒸餾海水淡化工程

3.1.9.2印度尼西亞Indramayu電廠24500t/d低溫多效海水淡化裝置

3.1.9.3沙特阿拉伯Shoaiba電廠880000t/d多級閃蒸海水淡化裝置

3.1.10蒸餾淡化技術展望

3.2冷凍法淡化技術

3.2.1冷凍法淡化發展歷程

3.2.1.1早期冷凍法淡化技術

3.2.1.2現代冷凍法淡化技術

3.2.2冷凍法淡化原理

3.2.2.1冷凍淡化原理

3.2.2.2鹽分排泄運動

3.2.2.3海水濃縮率

3.2.2.4海水中雜質的去除

3.2.3海水冷凍淡化工藝

3.2.3.1概述

3.2.3.2冷能制取方式

3.2.3.3冰晶生成

3.2.3.4分離與凈化

3.2.3.5冰晶融化

3.2.3.6冰融水深度脫鹽

3.2.3.7冷凍淡化水的利用

3.2.4冷凍法淡化技術分類

3.2.4.1自然冷凍淡化技術

3.2.4.2人工冷凍淡化技術

3.2.5冷凍法淡化技術優缺點分析

3.2.5.1技術宏觀分析

3.2.5.2方法性能比較

參考文獻

第4章反滲透和納濾海水淡化

4.1概述

4.1.1發展概況

4.1.2滲透和反滲透

4.1.3反滲透和納濾膜及組器件

4.1.4反滲透過程的特點和應用

4.1.5納濾過程的特點和應用

4.2反滲透和納濾的分離機理

4.2.1反滲透的分離機理

4.2.1.1溶解擴散模型

4.2.1.2優先吸附-毛細孔流動模型

4.2.1.3形成氫鍵模型

4.2.1.4Donnan平衡模型

4.2.1.5其他分離模型

4.2.2納濾的分離機理

4.2.2.1Donnan平衡模型

4.2.2.2固定電荷模型

4.2.2.3空間電荷模型

4.3反滲透膜和納濾膜的制備

4.3.1膜材料

4.3.1.1主要膜材料及其發展概況

4.3.1.2膜材料的選擇

4.3.2膜的分類

4.3.3非對稱膜反滲透膜的制備和成膜機理

4.3.3.1制膜液

4.3.3.2溶劑蒸發

4.3.3.3凝膠過程

4.3.3.4熱處理

4.3.4復合反滲透膜的制備和成膜機理

4.3.5不同構型的膜的制備

4.4反滲透膜和納濾膜結構和性能表征

4.5反滲透膜和納濾膜組器件技術

4.6反滲透和納濾海水淡化工藝過程設計

4.6.1系統設計要求

4.6.2濃差極化

4.6.2.1濃差極化現象

4.6.2.2濃差極化計算

4.6.2.3濃差極化下的傳質方程

4.6.2.4濃差極化對反滲透的影響和降低濃差極化的途徑

4.6.3溶度積和飽和度

4.6.4過程基本方程式

4.6.5工藝流程及其特征方程

4.6.5.1連續式-分段式(濃水分段)

4.6.5.2連續式-分級式(產水分級)

4.6.5.3部分循環式-部分透過水循環

4.6.5.4部分循環式-部分濃縮液循環

4.6.5.5循環式-補加稀釋劑的濃縮液循環

4.6.5.6循環式-濃縮液循環

4.6.6裝置的組件配置和性能

4.6.6.1膜元(組)件的操作性能

4.6.6.2裝置組件的配置

4.6.6.3裝置的性能

4.6.7基本設計內容和過程

4.7反滲透和納濾系統及運行

4.7.1預處理系統

4.7.1.1除去懸浮固體和膠體， 降低濁度

4.7.1.2微生物污染和防治

4.7.1.3微溶鹽沉淀的控制

4.7.1.4金屬氧化物的控制

4.7.1.5SiO2沉淀的控制

4.7.1.6有機物的去除

4.7.1.7常見的預處理系統

4.7.2反滲透和納濾裝置

4.7.2.1單組件反滲透或納濾裝置

4.7.2.2多組件反滲透或納濾裝置

4.7.3輔助設備和主要零部件

4.7.3.1停機沖洗系統

4.7.3.2清洗滅菌裝置

4.7.3.3能量回收裝置

4.7.3.4高低壓設備和部件

4.7.3.5有關儀表

4.7.4設備的操作與維修

4.7.4.1元件裝配和取換

4.7.4.2啟動、記錄和停運

4.7.4.3查找故障

4.7.5清洗、再生、消毒和存放技術

4.7.5.1膜的清洗

4.7.5.2膜的再生

4.7.5.3膜元件的消毒

4.7.5.4膜元件的存放

4.7.5.5清洗、 消毒裝置

4.7.6計算機監控

4.7.6.1概述

4.7.6.2制水系統

4.7.6.3示例

4.8典型的反滲透和納濾應用實例

4.8.1海水淡化

4.8.1.1澳大利亞珀斯反滲透海水淡化工程

4.8.1.2沙特阿拉伯5.68萬噸/日反滲透淡化廠簡介

4.8.1.3小型反滲透淡化器

4.8.2苦咸水淡化

4.8.2.115000m3/d苦咸水淡化廠

4.8.2.2中型苦咸水淡化實例

4.8.2.3小型苦咸水淡化裝置

4.9反滲透和納濾過程的經濟性

4.9.1成本考慮的基礎

4.9.2直接投資成本

4.9.3間接投資成本

4.9.4操作成本

4.9.5投資回收成本

4.9.6評價成本的方法

4.9.7敏感性分析

4.9.8小規模和特種系統

4.9.9RO代表性成本示例

4.10展望

參考文獻

第5章電滲析海水淡化

5.1概述

5.2基礎理論

5.2.1電滲析原理

5.2.2電滲析能耗

5.2.3Donnan平衡理論

5.3離子交換膜

5.3.1離子交換膜分類

5.3.2離子交換膜的制備

5.3.3離子交換膜的性能

5.3.4商品化離子交換膜

5.4電滲析器

5.4.1電滲析器的主要部件

5.4.2電滲析器的組裝

5.4.3國產電滲析器的規格和性能

5.5極化和極限電流密度

5.5.1極化現象

5.5.2極限電流密度及極限電流系數

5.5.3影響極限電流的因素

5.5.4極限電流密度經驗式

5.5.5極限電流測定方法

5.6電滲析淡化工藝過程設計

5.6.1基礎計算式

5.6.2四種脫鹽流程

5.6.3流程設計計算

5.7電滲析淡化工程設計

5.7.1工程參數(水量)計算

5.7.2進水水質要求

5.7.3預處理系統

5.7.4場地布置

5.8電滲析系統和運行

5.8.1操作參數的選取與調整

5.8.2控制沉淀物生成

5.8.3EDR運行方式

5.8.3.1EDR裝置工藝流程

5.8.3.2提高原水回收率的措施

5.9應用實例

5.9.1沙漠苦咸水淡化車

5.9.2海水淡化裝置

5.9.2.1脫鹽流程

5.9.2.2脫硼

5.9.3海水濃縮制鹽

5.9.3.1濃縮制鹽流程與運行數據

5.9.3.2多膜堆濃縮型電滲析器

5.9.3.3濃縮裝置運行情況

5.9.3.4濃縮基礎計算式

5.9.3.5濃縮制鹽的技術要求

5.9.4濃縮、脫鹽組合工藝

5.9.4.1反滲透-電滲析-電解組合

5.9.4.2電滲析-離子交換膜電解組合

5.9.4.3反滲透-電滲析集成海水綜合利用系統

5.9.4.4電滲析-反滲透制取高礦化度飲用水

5.10電滲析淡化的經濟性

5.10.1產水成本

5.10.2經濟操作電流密度

5.10.3幾種淡化過程的比較

5.11電去離子(EDI)技術

5.11.1工作原理

5.11.2EDI膜堆

5.11.3進水水質及樹脂再生

5.11.3.1EDI進水水質要求

5.11.3.2離子交換樹脂再生

5.11.4EDI工藝設計

5.11.4.1EDI裝置

5.11.4.2RO-EDI純水系統設計

5.12雙極膜過程

5.12.1原理

5.12.2雙極膜

5.12.2.1性能要求

5.12.2.2結構與制備

5.12.3水解離

5.12.4膜堆

5.12.4.1基本設計要求

5.12.4.2隔室組合

5.12.4.3商品化膜堆

5.12.5過程工藝

5.12.6應用

參考文獻

第6章核能、 太陽能和風能海水淡化

6.1核能海水淡化

6.1.1核能海水淡化系統

6.1.1.1核能海水淡化系統結構

6.1.1.2核能海水淡化用反應堆

6.1.1.3核能海水淡化工藝選擇

6.1.2核能海水淡化工程設計

6.1.2.1熱電聯產核反應堆耦合海水淡化

6.1.2.2供熱核反應堆耦合海水淡化

6.1.2.3核能海水淡化的安全設計

6.1.3核能海水淡化經濟性

6.1.4核能海水淡化工程現狀和新動向

6.2太陽能海水淡化

6.2.1太陽能利用技術

6.2.1.1太陽能光伏發電

6.2.1.2太陽能光熱利用

6.2.2直接法太陽能海水淡化

6.2.2.1被動式太陽能蒸餾器

6.2.2.2主動式太陽能蒸餾器

6.2.3間接法太陽能海水淡化

6.2.3.1非聚光太陽能集熱器驅動的海水淡化

6.2.3.2聚光太陽能集熱器驅動的海水淡化

6.2.3.3太陽池驅動的海水淡化

6.2.3.4太陽能光伏驅動的海水淡化

6.2.4太陽能海水淡化發展展望

6.3風能海水淡化技術

6.3.1風能海水淡化技術形式

6.3.2直接風能海水淡化

6.3.3間接風能海水淡化

6.3.3.1并網型風能海水淡化

6.3.3.2非并網型風能海水淡化

6.3.4存在的技術問題及對策

6.3.4.1技術問題

6.3.4.2技術對策

參考文獻

第7章集成海水淡化技術與過程優化

7.1方法本身的集成與方法之間的集成

7.1.1方法本身的組合

7.1.1.1多段多級反滲透

7.1.1.2多級連續式電滲析

7.1.1.3多效多級閃蒸

7.1.2方法之間的組合

7.1.2.1熱膜耦合

7.1.2.2納濾與反滲透或多級閃蒸的組合

7.1.2.3反滲透與電滲析的組合

7.1.2.4反滲透與電容去離子技術的組合

7.1.2.5多級閃蒸與低溫多效蒸餾的組合

7.1.2.6壓汽蒸餾與多效蒸餾或多級閃蒸的組合

7.1.2.7噴霧蒸發與反滲透或低溫蒸餾的組合

7.2電水聯產海水淡化

7.2.1概述

7.2.1.1基本概念

7.2.1.2電水聯產的優點

7.2.1.3電水聯產的缺點

7.2.2電水聯產系統

7.2.2.1發電系統

7.2.2.2淡化系統

7.2.2.3電水聯產典型工藝

7.2.3電水聯產經濟性

7.2.3.1蒸汽價格的確定

7.2.3.2電水聯產的成本分攤

7.2.3.3電水比

7.2.4典型案例

7.2.4.1富查伊拉(Fujairah)電水聯產項目

7.2.4.2沙特Marafiq電水聯產項目

7.2.4.3北疆電廠

7.2.5發展趨勢

7.3海水淡化與綜合利用

7.3.1海水綜合利用技術基礎

7.3.1.1海水直接利用

7.3.1.2海水化學資源提取

7.3.1.3實施海水淡化與綜合利用的必要性

7.3.2海水淡化與綜合利用耦合工藝現狀

7.3.2.1海水淡化-濃水梯級利用

7.3.2.2海水淡化-濃水制鹽、堿耦合工藝

7.3.3新型海水淡化與綜合利用耦合工藝

7.3.3.1污水處理-反滲透海水淡化耦合工藝

7.3.3.2正滲透污水濃縮耦合反滲透海水淡化工藝

7.4海水淡化過程的優化

7.4.1過程模擬

7.4.2化工過程優化方法簡介

7.4.2.1化工過程優化

7.4.2.2化方法

7.4.3海水淡化過程的優化

7.4.3.1海水淡化過程優化的研究現狀

7.4.3.2海水淡化過程的優化

7.4.3.3熱膜耦合海水淡化系統的優化

7.4.3.4水電聯產系統的優化

參考文獻

第8章其他海水淡化技術

8.1電(容)吸附法脫鹽

8.1.1脫鹽原理

8.1.2脫鹽特性

8.1.3電吸附裝置和工作過程

8.1.3.1電吸附電極材料

8.1.3.2電吸附裝置

8.1.3.3電吸附系統及其工作過程

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