@ 2015.08.27 , 21:17

海水淡化比想象的更难

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1963年,当正在达特茅斯上大二的戴恩·斯巴兹开始他的《工程设计导论》课程时,反渗透(Reverse Osmosis)——一种将水从半透膜过滤的工艺,仅仅才被发明四年。斯巴兹组队一起用RO(反渗透)发明了一种能够将不可饮用的苦咸水转化成了可饮用液体的机器。这个机器的商业前景是显而易见的,于是斯巴兹就把他之后的时间都专注于改进这项新兴技术。毕业后,他在自己明尼阿波利斯的车库中创立了Osmonics公司。这是第一家反渗透公司。

如今反渗透技术对于很多产业来说都很重要。“它发展的如此迅猛显然是令人吃惊的,”斯巴兹说。目前这种技术最普遍的用途就是在海水淡化厂中将海水转化成可饮用水。今年再过些时候,西半球最大的工厂——位于圣迭戈旁边占地250000平方英尺的卡尔斯巴德海水淡化工程将每天产出约5200万加仑淡水。在工厂的正中心就是通用电气支持的RO技术,为此斯巴兹的Osmonics公司在2003年要支付2.53亿美元——仅仅在他和他的团队发明第一台机器40年以后。

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1. 絮凝池
在海水被过滤之前,它在一个叫做絮凝的工艺中被去稳定化,用的是像硫酸铁之类的凝结剂。在絮凝室中海水将被搅拌以达到最大的凝结效果。

2. 多介质过滤池
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在凝结过后,海水将会被转移到一个有18种介质的过滤罐。每种罐都由钢筋混凝土做成并且含有一米深的三个层次:最上面的无烟煤,中间的沙子和最底下的砾石。每一层都会把有机物和颗粒过滤出来,之后水从容器底部的管子导出。

3. 清水池
已过滤的水被收集于此,这之后水将经过微型过滤器来进一步过滤,或者高压反渗透泵或低压能量回收泵。这个清水罐里的水同时也可以用于清洗脏了的过滤罐。

4. 固体垃圾处理设施
用于清洁过滤罐的洗涤水通过薄片澄清池(能捕捉粒子的斜板),然后到离心机上盖的处理处被分离成半洁净的水和污泥。水被回收,而污泥被制成固体滤饼。

5. 反渗透系统
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这个过程消耗了淡化工厂净化每一千加仑淡水所用的10千瓦时中的85%。在此处,一半的清水将被抽到14个800磅/平方英寸 压力的反渗透室中,迫使水通过通电的薄膜并以此除去大部分的盐分。盐水被留在室中——比海水咸两倍——比800psi(磅/平方英寸)稍稍少一点而留在了系统中。为了不浪费这产生的压力,工厂再次将他们收集来在另一半去往能量回收系统的清水里进行RO操作。最后剩下的盐水将会被重新排放到大海中。

6. 能量回收系统
通过在RO中回收的压力,这个系统能够将工厂的总能量消耗量减少将近30%.

7. 渗透存储箱
这就是大部分的渗透水,或者后RO水被暂时存储的地方,而有20%正通过一个二次反渗透的工艺来进一步减少溴和硼的含量。这部分水和剩下的渗透水混合在一起以达到水质标准。

8. 后处理厂
在这个阶段渗透水含有微量的盐,但是所有的矿物质都被除去了。为了让水含有一点点矿物质并且让它无腐蚀性,渗透水的第三支在后处理后流经方解石过滤器以提高钙含量和咸度,最后与前面两支汇合。

9. 成品水储藏罐
在加入了氯气、氟化物和氮之后,渗透水终于来到了地下的储藏罐。这个罐子能够容纳2500万加仑的水。稳定和消毒过的水在停留至少45分钟后被泵入一个10英里长的管道,最终连接到圣迭戈县水务局输水管道系统。

进入和排出通道
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每天有多达3.04亿加仑的海水会被与卡尔斯巴德的阿瓜Hedionda泻湖连接的进水管泵入。这些管道之前就存在并且和一个附近的发电厂共享。这个发电厂将在2017年关闭,到那时,一个新的进水管道就要被重新修建了。

本文译自 popularmechanics,由译者 Elyn 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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