利用太陽(yáng)能反滲碳透法淡化海水是八十年代初開(kāi)的技術(shù)。本文闡明太陽(yáng)能硅電池產(chǎn)生的電源直接用于反滲秀海水淡化系統(tǒng)，地域適應(yīng)性強(qiáng)，流程簡(jiǎn)單，維護(hù)運(yùn)行方便。生產(chǎn)1m3淡化耗電9kWh，反滲透產(chǎn)品水可作為飲用水或工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水。

一、前言

　　反滲透海水淡化運(yùn)行的必要條件之一是需有驅(qū)動(dòng)高壓泵的電能。太陽(yáng)光發(fā)電技術(shù)在海水淡化系統(tǒng)中的應(yīng)用，使反滲透法能夠在無(wú)商用電源或電力緊張的地區(qū)特別是海島和沙漠地區(qū)淡化海水、苦咸水成為可能。渠道網(wǎng)八十年代初，以太陽(yáng)能電池為源的反滲海水淡化裝置開(kāi)始在世界上運(yùn)行。本文以日本沖繩市瀨戶和因島市細(xì)島兩個(gè)太陽(yáng)能反透滲法海水淡化系統(tǒng)為例，闡述太陽(yáng)能反滲透海水淡化系統(tǒng)的利用技術(shù)及其目前的水平，初步給出系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)與工藝流程，同時(shí)淺析太陽(yáng)能反滲透海水淡化技術(shù)的可行性、實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性，從而展望太陽(yáng)能反滲透海水淡化技術(shù)的前景。

二、沖繩市瀨戶太陽(yáng)能反滲透法海水淡化系統(tǒng)

　　沖繩市瀨戶太陽(yáng)能反滲透法海水淡化系統(tǒng)位于瀨戶離海岸較遠(yuǎn)的地帶，由日立制造船有限公司于1982年底開(kāi)始建造、1983年1月開(kāi)始正式運(yùn)轉(zhuǎn)，日產(chǎn)水量15m3，反滲透產(chǎn)品水經(jīng)后處理成飲料水。當(dāng)時(shí)尚缺乏利用太陽(yáng)光發(fā)電作為反滲透裝置動(dòng)力源的經(jīng)驗(yàn)，因而該系統(tǒng)采用了太陽(yáng)光發(fā)電負(fù)擔(dān)裝置的一半動(dòng)力電源，另一半由商用電源以蓄電池方式供電。

　　沖繩市太陽(yáng)能反滲透法海水淡化系統(tǒng)流程如圖1所示。由于PEC-1000膜耐氧化性能較差，因此在給水中必須添加60mg/L二亞硫酸鈉（SBS），1.5mg/L滅菌用的次氯酸鈉，2mg/L作為砂濾槽凝聚劑的氯化鐵。這些化學(xué)藥品每星期補(bǔ)加一次。

　　根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，如果一點(diǎn)都不用外部電源，就需要有60kWp的太陽(yáng)能電池。表3列出了沖繩市瀨戶太陽(yáng)能反滲透海水淡化系統(tǒng)從1983年1月至1984年10月期間每月生產(chǎn)運(yùn)行性能性能。從表中可以看出，日照時(shí)間和日輻射量不同，太陽(yáng)能電池的發(fā)電量大不相同，從而顯著地影響反滲透產(chǎn)水量。5月份產(chǎn)水量最高，12月份產(chǎn)水量最低。1、2、11、12這四個(gè)月的產(chǎn)水量達(dá)不到設(shè)計(jì)值(日產(chǎn)15m3淡水)。因此，由于氣象條件原因在太陽(yáng)能電池供電不足時(shí)，采用蓄電池供電以維持正常的產(chǎn)水量是一個(gè)較為可取的工藝。

三、因島市細(xì)島太陽(yáng)能反滲透法海水淡化系統(tǒng)

　　因島市細(xì)島太陽(yáng)能反透滲法海水淡化系統(tǒng)位于因島西北方向約500m的瀨戶內(nèi)海的中央部位的小島——細(xì)島上。該島面積0.76km2，入口約100人，居民以農(nóng)業(yè)為主。該海水淡化系統(tǒng)是造水促進(jìn)中心受新能源綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)委托于1985年開(kāi)始開(kāi)發(fā)的。首先進(jìn)行了地區(qū)選定條件的研究，基本工藝的設(shè)計(jì)，以及以氣象資料為基礎(chǔ)的發(fā)電量、造水量的模擬試驗(yàn)。據(jù)此在1985—1986年進(jìn)行了系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和制作，1986年末完成了淡化裝置的建造并進(jìn)行了試運(yùn)轉(zhuǎn)，1987年和1988年進(jìn)行該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)研究，尋求系統(tǒng)的最佳化，最后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

　　因島市細(xì)島太陽(yáng)能反滲透法海水淡化系統(tǒng)占地面積2500m2。太陽(yáng)能電池系列組合了單晶硅和多晶硅，總?cè)萘繛?0.4kWp，其中多晶硅為3.1kWp，其余為單晶硅。海水淡化系列設(shè)置了兩級(jí)反滲透，一級(jí)反透滲生產(chǎn)飲料水，二級(jí)反滲透將一級(jí)的產(chǎn)品水進(jìn)一步淡化后作為農(nóng)業(yè)耕作栽培用水。表4列出了該太陽(yáng)能反滲透海水淡化系統(tǒng)的概況。

　　因島市細(xì)島太陽(yáng)能反滲透法海水淡化系統(tǒng)的流程如圖2所示。該系統(tǒng)中各種供料泵全部由太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電驅(qū)動(dòng)，氣象儀器、照明、空調(diào)等控制設(shè)備的電源為商用電源，因此太陽(yáng)能電油的電能幾乎沒(méi)有因直交變換而損失。

　　目前尚未見(jiàn)到因島市細(xì)島太陽(yáng)能反滲透法海水淡化系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，但是根據(jù)1986年試運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)果及氣象資科所作模擬計(jì)算，可知該系統(tǒng)年間平均每天的產(chǎn)水量為：一級(jí)反滲透5.5m3，二級(jí)反滲透4.9m3。紹島居民從1987年開(kāi)始可以飲用該海水談化系統(tǒng)生產(chǎn)的淡水，同時(shí)該島平均每天需4.5m3農(nóng)業(yè)耕作栽培用的淡水也開(kāi)始由該淡化系統(tǒng)供給。

四、結(jié) 語(yǔ)

　　太陽(yáng)能電池供電的反滲透海水淡化系統(tǒng)，由于不用外部電源，因此在海島和沙漠地區(qū)建造和運(yùn)行具有明顯的優(yōu)越性。淡化系統(tǒng)中配備一定容量的蓄電池，可以消除年度間氣象、日照等因素對(duì)反滲透產(chǎn)水量的影響。為了使反滲透系統(tǒng)適應(yīng)日輻射量的變化，可將太陽(yáng)能電池進(jìn)行直列式或并列式組合，淡化系統(tǒng)進(jìn)行單列式或復(fù)列式組合，以提高海水淡化系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。 

　　反滲透淡化系統(tǒng)的二分之一以上的電耗是用于泵送海水到反滲透膜。因此，在提高反滲透膜的性能，使反滲透裝置緊湊化，進(jìn)一步改進(jìn)談化系統(tǒng)的工藝流程的同時(shí)，在反滲透設(shè)備上配置能量回收裝置，則可望將現(xiàn)行的反滲透設(shè)備從海水制取1m3淡水的電耗從9—10kWh下降到6—7kWh。

作者：佚名　　來(lái)源：渠道水凈化