【正文】 art of RO 反滲透 苦咸水 淡化法是二十世紀(jì)六十年代后期發(fā)展起來的一項新技術(shù)，其發(fā)展很快， 由于 反滲透法的設(shè)備系統(tǒng)模組化，安裝容易 ，所以 工程造價和運(yùn)行成本 有一定的 降低。自 70 年代后期發(fā)展出第一座反滲透法 苦咸水 淡化廠以來，逐漸成為具有競爭力的 苦咸水 淡化技術(shù)之一 [11]。目前 研究較多的是 蒸餾法中的多效蒸餾 (MED)、多級閃蒸(MSF)、 增濕 去濕 (HD)和膜法的反滲透法 (RO)，而 投入商業(yè)運(yùn)行的主要 是 多效蒸餾 (MED)、多級閃蒸 (MSF)和 膜法的 反滲透 法 (RO)，表 歸納了這三種 苦咸水 淡化方法的特性 [10]。膜法 苦咸水 淡化技術(shù)包含了反滲透法 (RO—Reverse Osmosis)和電滲析法，化學(xué)方法則由水合物法和離子交換法構(gòu)成。根據(jù)脫鹽工程分類，現(xiàn)有的苦 咸水淡化方法分為 熱分離法、膜分離法和化學(xué)分離方法三大類，簡稱熱法、膜法和化學(xué)法，如圖 ?？嘞趟?在世界范圍內(nèi)廣泛存在 ，海水 、咸水湖湖水 以及 內(nèi)陸淺井苦咸水或是深井的高氟水等都是典型的苦咸水 。因此，本課題擬研制出一套 完全由可再生能源 — 風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動的苦咸水淡化系統(tǒng)，并研究其熱力性能和 經(jīng)濟(jì)性能。水雖然是人類生存最重要的物質(zhì)之一，但水又是價廉的物質(zhì)，所以淡化水的電能的消耗一直是限制太陽能苦咸水淡化技術(shù)的重要因素之一。 傳統(tǒng)的苦咸 水淡化技術(shù)，如蒸餾法、膜法，都需要消耗大量化石能源與電力，是典型的以可再生能源換取水源的技術(shù)方法 [6]。因此，利用當(dāng)?shù)仫L(fēng)能、太陽能等可再生能源資源淡化苦咸水是解決淡水資源短缺的一種有效途徑。我國幅員遼闊，海水和地下苦咸水資源豐富，在其他淡水來源受到越來越多的條件限制的情況下，開發(fā)利用海水 、地下咸水 等 苦咸水資源，進(jìn)行苦咸水淡化就成為開源節(jié)流、解決我國淡水緊缺的一條有效的重要戰(zhàn)略途徑。但這種方式受水的時空分布和氣候變化的影響很大，并且還有蒸發(fā)、滲漏的損失與污染的威脅。并且據(jù)國外 專家 測算，當(dāng)調(diào)水距離大于 40 公里時，調(diào)水成本將超過苦咸水淡化。引流調(diào)水是水資源調(diào)劑和優(yōu)化配置的一種重要方式，是解決我國水資源空間分布不均的重要手段之一。因此，為保證我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，以及人民群眾的健康，解決淡水資源 匱乏 問題已迫在眉睫。 我國被聯(lián)合國認(rèn)定為世界上 13 個最貧水的國家之一，淡水資源人均占有量僅為世界平均值的 l/4，位居世界第 109 位，而且水資源在時間和地區(qū)分布上很不均衡，有 10 個省、市、自治區(qū)的水資源已經(jīng)低于起碼的生存線，那里的人均水資源擁有量不足 500m3，據(jù) 專家估計，到 2030 年中國的缺水量將達(dá)到61011m3[3]。從全球范圍來看，根據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計，自 20 世紀(jì)初以來全球淡水消耗量增加了約 67 倍，比人口增長速度高 2 倍，全球目前有 14 億人缺乏安全清潔的飲用水，即平均每 5 人中便有 1 人缺水 [2]。地球表面2/3 被水覆蓋，水體總量達(dá)到 億立方千米，但海水等苦咸水占了其中 %以上，在余下的不足 %的淡水中，又有 87%是人類難以利用的兩極冰蓋、冰川和冰雪，人們實際可利用的淡水只占全球水總量的 %[1]。 Thermal performance。 Solar energy。 to take fresh water from the ocean, also bees consensus of the world39。 Most of the region in China, the status quo of drinking water is shallow or the water in deep wells where the fluorine content is high, which is harm for people39。 Then, take the design calculation for each parts of a small de salination equipment system based on system model, finally, thermal performance analysis and economic performance analysis are made for this system. The research content and results of this topic are as follows: 1. Based on the principle of horizontal pipe falling film evaporation, the desalination system which drive by wind and solar united is put forward in this paper, and anic bine with solar technology, wind energy and traditional desalination system, and mathematical model of evaporator, condenser and of the solar collectors are established. 2. According to the design goal of system, the design calculation of selection is made for system, which based on the first law of 風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動 的小型苦咸水淡化系統(tǒng)研究 IV thermodynamics and the second law. 3. Based on the mathematical model, the evaluation i ndex are set up, which include the water yield produced daily, unit heat consumption rate of freshwater, system performance factor (COP), exergy efficiency and thermodynamic properties, the thermal performance of the system is analyzed based on the first law of thermodynamics and the second law of thermodynamics, the influence of the solar radiation to freshwater production and heat consumption rate was obtained. The research shows that: This system can have a continuous freshwater output from January to December with the condition of solar radiation in Lanzhou area, and daily freshwater production has same change trend with the radiation。 the thermodynamics model is established which based on the first law of thermodynamics and the second law, and make energy analysis and exergy analysis。s northwest, the desalination system w hich drive by wind and solar united is put forward in this paper, and anic bine with solar technology, wind energy and traditional desalination system, the physical model and mathematical model also established。 此外， 本裝置可以完全應(yīng)用于這些地區(qū)的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，且可以達(dá)到產(chǎn)水量穩(wěn)定高效及水質(zhì)優(yōu)良的效果。 海水和地下苦咸水在 我國分部廣泛；在我國的部分地區(qū)，人們的飲用水現(xiàn)狀是喝淺井的苦咸水或是喝深井的高氟水，長期飲用嚴(yán)重危害人民的身體健康；向海洋等苦咸水資源索取淡水，也逐漸成為世界沿海國家的共識。 對系統(tǒng) 二氧化碳減排 等生態(tài)效益 進(jìn)行了分析， 結(jié)果 表明裝置具有良好 的生態(tài)效益 和環(huán)境友好度 。 風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動 的小型苦咸水淡化系統(tǒng)研究 II 采用動態(tài)經(jīng)濟(jì)分析方法對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性做出分析。 系統(tǒng)大部分月份的性能系數(shù)都在 以上，可知系統(tǒng)在大部分月份都 有 較好的運(yùn)行效果 。 研究表明：本文所設(shè)計系統(tǒng)在蘭州地區(qū)太陽輻照條件下， 1 月至 12 月都可以有連續(xù)的淡水產(chǎn)出，日淡水產(chǎn)量和日輻照強(qiáng)度的變化趨勢基本一致；在太陽輻射比較好的 7 和 8 月四個月，系統(tǒng)的產(chǎn)水率雖然非常高， 產(chǎn)水率最高可達(dá)到 ?h， 但濃縮比也很高。 依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)， 在物理模型和數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上，對太陽能苦咸水淡化系統(tǒng)的各個部件進(jìn)行了設(shè)計選型計算。 結(jié)合我國 西北地區(qū) 能源分布狀況和 能源 利用現(xiàn)狀 ，本文 提出了將太陽能集熱技術(shù) 、風(fēng)能利用 和 傳統(tǒng) 的苦咸水淡化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動的苦咸水淡化系統(tǒng)， 并建立了系統(tǒng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型；依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，對系統(tǒng)進(jìn)行了選型設(shè)計計算； 基于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律 建立了系統(tǒng)的熱力學(xué)模型 ， 并 對系統(tǒng)進(jìn)行 能 分析 和 火用 分析 ，隨后，對系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能和生態(tài)效益 進(jìn)行評價 。 苦咸水淡化雖然是解決人類缺水的有效方法，但是傳統(tǒng)的苦咸水淡化技術(shù)，都需要消耗大量化石能源與電力，是典型的以不可再生能源換取水源的技術(shù)方法。同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所將本學(xué)位論文收錄到《中國 學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》，并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾提供信息服務(wù)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研 究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 碩士學(xué)位論文 風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動的小型苦咸水淡化系統(tǒng)研究 Study on the Smallscale Brackish Water Desalination System Driven by Combined Wind and Solar Power 蘭州理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)蘭州理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 碩士學(xué)位論文 目 錄 摘 要 .......................................................................................................................... I Abstract .........................................................................................................................III 第 1 章 緒 論 ............................................................................................................. 1 課題背景及意義 ............................................................................................ 1 苦咸水淡化技術(shù)概述 ................................................................................... 2 反滲透法 (RO) .................................................................................... 3 多級閃蒸 (MSF) .................................................................................