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

1.2.2.1海水氯度与盐度

1.2.2.2海水密度和1980年国际标准海水状态方程

1.2.2.3海水恒压比热容

1.2.2.4海水冰点

1.2.2.5海水渗透压

1.2.2.6海水蒸气压

1.2.2.7海水沸点升高

1.2.2.8海水黏度

1.2.2.9海水电导率

1.2.2.10海水表面张力

1.2.2.11海水中的溶解气体

1.3海水淡化技术概述

1.3.1海水淡化技术概况

1.3.2海水淡化理论耗能量

1.3.3海水淡化的简要发展历史

1.3.4主要海水淡化方法简介

1.3.4.1蒸馏法

1.3.4.2反渗透法

1.3.4.3电渗析法

1.3.4.4冷冻法

1.3.4.5水合物法

1.3.4.6电容吸附法

1.3.4.7嵌镶离子交换膜压渗析

1.3.4.8溶剂萃取法

1.3.4.9膜蒸馏

1.3.4.10正渗透

1.3.4.11海水淡化方法的集成

1.3.5淡化技术在水资源利用中的地位和发展前景

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

2.4.1.1水中悬浮颗粒和胶体颗粒的稳定性

2.4.1.2胶体微粒的脱稳

2.4.1.3混凝过程

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

2.4.4混凝剂和助凝剂的配制、投加和混合

2.4.4.1工艺流程

2.4.4.2配制

2.4.4.3计量投加

2.4.4.4混合

2.4.5絮凝

2.4.5.1絮凝效果G值计算

2.4.5.2絮凝池设计要点

2.4.5.3絮凝反应设备

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原水过滤除浊技术

2.5.1格栅和格网

2.5.2滤料过滤

2.5.3.1一级滤料过滤设备

2.5.2.2二级滤料过滤设备

2.5.2.3微絮凝滤料过滤

2.5.3膜法海水淡化预处理技术

2.5.2.1微滤(MF)技术

2.5.2.2超滤(UF)技术

2.5.3.3纳滤(NF)技术

2.5.3.4膜法预处理的膜污染问题

2.5.4吸附过滤

2.5.4.1活性炭过滤器反洗再生步骤

2.5.4.2活性炭其他再生方法

2.6原水灭菌杀生技术

2.6.1D值

2.6.2消毒剂分类

2.6.3氯消毒剂消毒

2.6.3.1有效氯和余氯

2.6.3.2液氯灭菌消毒杀藻系统

2.6.3.3次氯酸钠消毒系统

2.6.3.4二氧化氯消毒

2.6.4臭氧消毒

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

2.7.1化学反应沉淀软化法

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

2.7.5纳滤法膜软化

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

2.11原水除有机物、异臭和异味

2.12原水预处理工艺流程

2.12.1电渗析法淡化原水预处理工艺流程

2.12.1.1地下水电渗析法淡化原水预处理工艺流程

2.12.1.2河水电渗析预处理工艺流程

2.12.1.3苦咸水及海水电渗析预处理工艺流程

2.12.2反渗透法淡化原水预处理工艺流程

2.12.2.1苦咸水反渗透预处理工艺流程

2.12.2.2海水反渗透预处理工艺流程

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

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

3.1.2.1温度

3.1.2.2热力学、 第二定律

3.1.2.3沸腾和沸点升

3.1.2.4传热

3.1.2.5蒸馏过程结垢

3.1.2.6蒸馏过程的腐蚀与侵蚀

3.1.2.7捕沫

3.1.3单效蒸馏

3.1.3.1单效蒸馏

3.1.3.2带有蒸汽喷射器的单效蒸馏

3.1.4多效蒸馏

3.1.4.1原理及技术特点

3.1.4.2多效蒸馏常见进料工艺

3.1.4.3多效蒸馏工艺设计

3.1.4.4主要部件设计

3.1.4.5材质的选择

3.1.4.6系统的三维设计

3.1.5压汽蒸馏

3.1.5.1单效压汽蒸馏 (SEE-MVC)

3.1.5.2压汽蒸馏装置工艺计算

3.1.6多级闪蒸

3.1.6.1多级闪蒸原理与流程

3.1.6.2技术特点和发展趋势

3.1.7蒸馏淡化装备

3.1.7.1低温多效蒸馏海水淡化装备

3.1.7.2压汽蒸馏海水淡化装备

3.1.7.3多级闪蒸海水淡化装备

3.1.8蒸馏淡化共性技术

3.1.8.1电气、控制与仪表

3.1.8.2装置加工制造

3.1.8.3工程实施

3.1.9蒸馏淡化工程典型案例

3.1.9.1北疆发电厂10万吨/日低温多效蒸馏海水淡化工程

3.1.9.2印度尼西亚Indramayu电厂24500t/d低温多效海水淡化装置

3.1.9.3沙特阿拉伯Shoaiba电厂880000t/d多级闪蒸海水淡化装置

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

3.2.1.1早期冷冻法淡化技术

3.2.1.2现代冷冻法淡化技术

3.2.2冷冻法淡化原理

3.2.2.1冷冻淡化原理

3.2.2.2盐分排泄运动

3.2.2.3海水浓缩率

3.2.2.4海水中杂质的去除

3.2.3海水冷冻淡化工艺

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分离与净化

3.2.3.5冰晶融化

3.2.3.6冰融水深度脱盐

3.2.3.7冷冻淡化水的利用

3.2.4冷冻法淡化技术分类

3.2.4.1自然冷冻淡化技术

3.2.4.2人工冷冻淡化技术

3.2.5冷冻法淡化技术优缺点分析

3.2.5.1技术宏观分析

3.2.5.2方法性能比较

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

4.1.4反渗透过程的特点和应用

4.1.5纳滤过程的特点和应用

4.2反渗透和纳滤的分离机理

4.2.1反渗透的分离机理

4.2.1.1溶解扩散模型

4.2.1.2优先吸附-毛细孔流动模型

4.2.1.3形成氢键模型

4.2.1.4Donnan平衡模型

4.2.1.5其他分离模型

4.2.2纳滤的分离机理

4.2.2.1Donnan平衡模型

4.2.2.2固定电荷模型

4.2.2.3空间电荷模型

4.3反渗透膜和纳滤膜的制备

4.3.1膜材料

4.3.1.1主要膜材料及其发展概况

4.3.1.2膜材料的选择

4.3.2膜的分类

4.3.3非对称膜反渗透膜的制备和成膜机理

4.3.3.1制膜液

4.3.3.2溶剂蒸发

4.3.3.3凝胶过程

4.3.3.4热处理

4.3.4复合反渗透膜的制备和成膜机理

4.3.5不同构型的膜的制备

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

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

4.6.2浓差极化

4.6.2.1浓差极化现象

4.6.2.2浓差极化计算

4.6.2.3浓差极化下的传质方程

4.6.2.4浓差极化对反渗透的影响和降低浓差极化的途径

4.6.3溶度积和饱和度

4.6.4过程基本方程式

4.6.5工艺流程及其特征方程

4.6.5.1连续式-分段式(浓水分段)

4.6.5.2连续式-分级式(产水分级)

4.6.5.3部分循环式-部分透过水循环

4.6.5.4部分循环式-部分浓缩液循环

4.6.5.5循环式-补加稀释剂的浓缩液循环

4.6.5.6循环式-浓缩液循环

4.6.6装置的组件配置和性能

4.6.6.1膜元(组)件的操作性能

4.6.6.2装置组件的配置

4.6.6.3装置的性能

4.6.7基本设计内容和过程

4.7反渗透和纳滤系统及运行

4.7.1预处理系统

4.7.1.1除去悬浮固体和胶体， 降低浊度

4.7.1.2微生物污染和防治

4.7.1.3微溶盐沉淀的控制

4.7.1.4金属氧化物的控制

4.7.1.5SiO2沉淀的控制

4.7.1.6有机物的去除

4.7.1.7常见的预处理系统

4.7.2反渗透和纳滤装置

4.7.2.1单组件反渗透或纳滤装置

4.7.2.2多组件反渗透或纳滤装置

4.7.3辅助设备和主要零部件

4.7.3.1停机冲洗系统

4.7.3.2清洗灭菌装置

4.7.3.3能量回收装置

4.7.3.4高低压设备和部件

4.7.3.5有关仪表

4.7.4设备的操作与维修

4.7.4.1元件装配和取换

4.7.4.2启动、记录和停运

4.7.4.3查找故障

4.7.5清洗、再生、消毒和存放技术

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、 消毒装置

4.7.6计算机监控

4.7.6.1概述

4.7.6.2制水系统

4.7.6.3示例

4.8典型的反渗透和纳滤应用实例

4.8.1海水淡化

4.8.1.1澳大利亚珀斯反渗透海水淡化工程

4.8.1.2沙特阿拉伯5.68万吨/日反渗透淡化厂简介

4.8.1.3小型反渗透淡化器

4.8.2苦咸水淡化

4.8.2.115000m3/d苦咸水淡化厂

4.8.2.2中型苦咸水淡化实例

4.8.2.3小型苦咸水淡化装置

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

4.9.9RO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

5.2.3Donnan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

5.8.3EDR运行方式

5.8.3.1EDR装置工艺流程

5.8.3.2提高原水回收率的措施

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

5.9.2.1脱盐流程

5.9.2.2脱硼

5.9.3海水浓缩制盐

5.9.3.1浓缩制盐流程与运行数据

5.9.3.2多膜堆浓缩型电渗析器

5.9.3.3浓缩装置运行情况

5.9.3.4浓缩基础计算式

5.9.3.5浓缩制盐的技术要求

5.9.4浓缩、脱盐组合工艺

5.9.4.1反渗透-电渗析-电解组合

5.9.4.2电渗析-离子交换膜电解组合

5.9.4.3反渗透-电渗析集成海水综合利用系统

5.9.4.4电渗析-反渗透制取高矿化度饮用水

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

5.11.2EDI膜堆

5.11.3进水水质及树脂再生

5.11.3.1EDI进水水质要求

5.11.3.2离子交换树脂再生

5.11.4EDI工艺设计

5.11.4.1EDI装置

5.11.4.2RO-EDI纯水系统设计

5.12双极膜过程

5.12.1原理

5.12.2双极膜

5.12.2.1性能要求

5.12.2.2结构与制备

5.12.3水解离

5.12.4膜堆

5.12.4.1基本设计要求

5.12.4.2隔室组合

5.12.4.3商品化膜堆

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

6.1.1.1核能海水淡化系统结构

6.1.1.2核能海水淡化用反应堆

6.1.1.3核能海水淡化工艺选择

6.1.2核能海水淡化工程设计

6.1.2.1热电联产核反应堆耦合海水淡化

6.1.2.2供热核反应堆耦合海水淡化

6.1.2.3核能海水淡化的安全设计

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

6.2.1.1太阳能光伏发电

6.2.1.2太阳能光热利用

6.2.2直接法太阳能海水淡化

6.2.2.1被动式太阳能蒸馏器

6.2.2.2主动式太阳能蒸馏器

6.2.3间接法太阳能海水淡化

6.2.3.1非聚光太阳能集热器驱动的海水淡化

6.2.3.2聚光太阳能集热器驱动的海水淡化

6.2.3.3太阳池驱动的海水淡化

6.2.3.4太阳能光伏驱动的海水淡化

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

6.3.3.1并网型风能海水淡化

6.3.3.2非并网型风能海水淡化

6.3.4存在的技术问题及对策

6.3.4.1技术问题

6.3.4.2技术对策

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

7.1.1.1多段多级反渗透

7.1.1.2多级连续式电渗析

7.1.1.3多效多级闪蒸

7.1.2方法之间的组合

7.1.2.1热膜耦合

7.1.2.2纳滤与反渗透或多级闪蒸的组合

7.1.2.3反渗透与电渗析的组合

7.1.2.4反渗透与电容去离子技术的组合

7.1.2.5多级闪蒸与低温多效蒸馏的组合

7.1.2.6压汽蒸馏与多效蒸馏或多级闪蒸的组合

7.1.2.7喷雾蒸发与反渗透或低温蒸馏的组合

7.2电水联产海水淡化

7.2.1概述

7.2.1.1基本概念

7.2.1.2电水联产的优点

7.2.1.3电水联产的缺点

7.2.2电水联产系统

7.2.2.1发电系统

7.2.2.2淡化系统

7.2.2.3电水联产典型工艺

7.2.3电水联产经济性

7.2.3.1蒸汽价格的确定

7.2.3.2电水联产的成本分摊

7.2.3.3电水比

7.2.4典型案例

7.2.4.1富查伊拉(Fujairah)电水联产项目

7.2.4.2沙特Marafiq电水联产项目

7.2.4.3北疆电厂

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

7.3.1.1海水直接利用

7.3.1.2海水化学资源提取

7.3.1.3实施海水淡化与综合利用的必要性

7.3.2海水淡化与综合利用耦合工艺现状

7.3.2.1海水淡化-浓水梯级利用

7.3.2.2海水淡化-浓水制盐、碱耦合工艺

7.3.3新型海水淡化与综合利用耦合工艺

7.3.3.1污水处理-反渗透海水淡化耦合工艺

7.3.3.2正渗透污水浓缩耦合反渗透海水淡化工艺

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

7.4.2.1化工过程优化

7.4.2.2化方法

7.4.3海水淡化过程的优化

7.4.3.1海水淡化过程优化的研究现状

7.4.3.2海水淡化过程的优化

7.4.3.3热膜耦合海水淡化系统的优化

7.4.3.4水电联产系统的优化

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

8.1.3.1电吸附电极材料

8.1.3.2电吸附装置

8.1.3.3电吸附系统及其工作过程

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