據中國科學技術信息研究所網2007年1月29日訊 由于陸地淡水資源的緊缺，海水淡化作為解決水資源短缺的重要途徑，日益受到一些沿海國家的高度重視。近年來，海水淡化技術快速發展。目前世界上采用的海水淡化方法主要包括多級閃蒸、多效蒸發和反滲透，其中反滲透技術具有投資少、操作方便、建設期短等優點。反滲透技術最初用于苦咸水淡化，之后隨著反滲透膜技術的進步和發展，1960年用來處理海水。上世紀80年代初，以太陽能電池為源的反滲透海水淡化裝置開始在世界上運行。目前海水反滲透淡化技術在世界范圍內的應用已相當廣泛。
我國對太陽能海水淡化技術也有不少研究：上世紀80年代— 90年代初期，我國在該領域的研究基本集中在單級盤式太陽能蒸餾器上；上世紀90年代初—90年代末期間進行了改進，研制了多級迭盤式太陽能蒸餾器以及其他回收水蒸汽潛熱的太陽能蒸餾器；上世紀90年代末至現在，出現了多級降膜多效回熱式、多級閃蒸式等太陽能淡化裝置等。近年來，我國雖然也出現了少量太陽能反滲透海水淡化裝置的研究，但泵的驅動動力源采用蒸汽、風能等，目前未見采用光伏發電作為泵驅動動力的太陽能光伏海水淡化裝置的報道；而國外自上世紀80年代即開始了太陽能光伏反滲透海水淡化系統的研究，并已得到較為廣泛應用。本文主要介紹國際上太陽能光伏反滲透淡化系統的研究，為國內相關研究人員提供參考。
國內研究
對于太陽能反滲透海水淡化裝置，近年來國內僅公開了少量以采用蒸汽、風能為動力源的相關研究，如2003年公開的中國專利CN02281876.6，研究了一種反滲透海水淡化設備，包括精濾器、反滲透膜組件，還包括太陽能集熱器、貯熱器和循環泵組成的產生蒸汽的太陽能部分，及具有自清洗過濾器、自動沖洗罐、汽輪泵的反滲透海水淡化部分，汽輪泵提供反滲透組件的進水流量和壓力。太陽能反滲透海水淡化設備用太陽能產生的蒸汽直接驅動汽輪泵無須消耗電力，也避免了蒸汽轉化為電力再驅動泵所造成的熱效率的損失，既具有太陽能技術的節能和環保特點，又具有膜法海水淡化的優點。
2004年公開的中國專利CN200320105925.X，研究了一種風能直接驅動的反滲透海水淡化裝置，包括由高壓泵、反滲透膜組等構成的海水淡化設備、立軸式風力機，風力機包括至少兩組垂直葉片，每組一對葉片通過垂直軸桿連接，每個垂直軸桿裝有第一傘齒輪，與每個垂直軸桿分別傳動連接的水平軸桿兩端裝有第二、三傘齒輪，水平軸桿一端通過第二傘齒輪與第一傘齒輪嚙合，其另一端通過第三傘齒輪與風力機主軸一端的第四傘齒輪嚙合，風力機主軸另一端連有導向電機，風力機主軸外側裝有水平軸桿帶動繞風力機主軸旋轉的外軸套，外軸套傳遞動力至高壓泵。本實用新型采用風力直接驅動海水淡化設備中的高壓泵，相對于以風力發電為基礎的電力驅動裝置，其風能利用率高，投資省、維護費用低。
國外研究
美國Water Serv.公司Boesch, William W.等1982年報道了世界第一家太陽能反滲透淡化廠，采用反滲透和太陽能光伏海水淡化系統，解決干旱地域的水生產。該系統操作不需其他后備能源，采用簡單直流電陣列即可[1]。
加拿大Highquest Eng.公司Keefer, B. G.等年研究了太陽能光伏電源與反滲透淡化的最優匹配。其利用太陽能光伏反滲透淡化系統，海水淡化的能量消耗<4kWh/m3[2]。
日本日歷造船工程有限公司Satone, Hiroyuki等研究了采用太陽能光伏反滲透法淡化海水，在過濾器中添加60ppm NaHSO3脫氧，添加1.5ppm NaOCl消毒，2ppm FeCl3絮凝。該系統的平均脫鹽率為99.7%[3]。
西班牙Inst. Energ.Renovables的Gonzalez, A.等開發了位于西班牙臺里發的海水淡化系統，采用100kW風能轉換器和220組件光電發生系統，提供最大能源26.4kW。該反滲透廠在65-75kg/cm2下運作，日流量500m3/天，產生150m3新鮮水（總不溶固體<500ppm），脫鹽率99.2%[4]。
英國拉夫堡大學Thomson, Murray等研究了一種成本效率高、無電池的光伏反滲透海水淡化系統，包括2.4KWp光伏陣列。在厄立特里亞（Eritrea）通過鉆井海水，該系統全年中每日提供量為3m3/天。實踐證明，光伏淡化系統通常利用鉛酸電池，需要設備在固定流速下操作；然而在實際中，特別在炎熱的氣候下，電池會出現問題。而該系統能在可變流量下工作，可以有效利用自然變化太陽能，無需電池。該系統使用標準工業變換器，電動機和泵，提供了優良的能源和成本效率。采用作者開發的簡單控制算法，可進行光伏陣列最大功率點跟蹤[5]。
德國imb+frings watersystems GmbH的Lindemann, Johannes H.2004年報道了地中海、中東和海灣國家的風能和太陽能海水淡化應用。其中大加納利島的反滲透廠提供日產量0.8-3m3/d的飲用水。該廠包含一個4.8kWp光伏系統和60kWh電池儲能[6]。
INST TECNOLOGICO CANARIAS SA 2006年公開的世界專利WO2006067240，公開了一種太陽能反滲透海水淡化系統，包括1.裝油泵；2.配料設備；3.導管；4.供電網絡；5.太陽能光伏電池；6.過濾裝置；7.反滲透組件；8.高壓泵；9.清潔泵；10.出口。具體結構示意圖見下。每個工作日結束時，用清潔泵去除膜管中的鹽水，提高膜的壽命[7]。
參考文獻
1．Boesch, William W. World''''s first solar powered reverse osmosis desalination plant.Desalination 41(2),233-7(English)1982
2．Keefer, B. G.等.Optimized matching of solar photovoltaic power with reverse osmosis desalination.Desalination 1985,54 89-103
3．Satone,Hiroyuki.Solar-energy photoelectric reverse osmosis.Zosui Gijutsu 1986，12(3) 23-5 (Japanese)
4．Gonzalez, A.等.Wind and photovoltaic powered reverse osmosis seawater
desalination plant.Photovoltaic Sol. Energy Conf.,7th,1986 240-4 1987
5．Thomson, Murray等.A photovoltaic-powered seawater reverse-osmosis system without batteries.Desalination 2003，153(1-3) 1-8
6．Lindemann, Johannes H.Wind and solar powered seawater desalination: Applied solutions for the Mediterranean, the Middle East and the Gulf Countries. Desalination 2004，168(1-3) 73-80 (English)
7．INST TECNOLOGICO CANARIAS SA.SOLAR-POWERED REVERSE OSMOSIS DESALINATION SYSTEM.WO2006067240.
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