LT-MED通過(guò)控制蒸發(fā)室內(nèi)的壓力，實(shí)現(xiàn)了海水在較低溫度（<70 ℃）條件下的蒸發(fā)和冷凝循環(huán), 大大減弱了設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題，運(yùn)行壽命長(zhǎng)、維護(hù)量少，而且使得應(yīng)用廉價(jià)傳熱材料的可能性大大增加。由于LT-MED的冷凝過(guò)程完全發(fā)生在蒸發(fā)管內(nèi)部，系統(tǒng)受海水水質(zhì)的影響非常小。在較低的溫度條件下，海水中的雜質(zhì)幾乎不發(fā)生相變，產(chǎn)品水的TDS可達(dá)5 mg/L以下。LT-MED主要利用低壓蒸汽或者是發(fā)電廠的余熱，這也使得其能夠利用多種低位熱能而具備節(jié)能的特色。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模、蒸發(fā)室個(gè)數(shù)以及蒸發(fā)管的傳熱效率的不同，造水比（生產(chǎn)淡水和消耗蒸汽的質(zhì)量比）為8~15，其運(yùn)行負(fù)荷可以是設(shè)計(jì)負(fù)荷的40%~110%而保持造水比不變，這種操作彈性是一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，如果因某種原因蒸汽量減少或者增大，對(duì)LT-MED的運(yùn)行影響并不大。但由于LT-MED的操作溫度超過(guò) 70 ℃，這也成為該工藝技術(shù)進(jìn)一步提高熱效率的制約因素。

由于在較低的溫度下，海水的結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象會(huì)很大程度減輕，根據(jù)這個(gè)原理，20世紀(jì)70年代末以色列IDE公司開發(fā)出了LT-MED 。從熱能利用和轉(zhuǎn)化的角度來(lái)講，LT-MED的效率要比MSF高，這使得LT-MED的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)明顯，在新建的熱法工藝中被廣泛采用。就全球市場(chǎng)而言，盡管LT-MED淡化廠的數(shù)量相對(duì)MSF來(lái)說(shuō)還較少，但由于LT-MED的開發(fā)使多效蒸餾具有了諸多的優(yōu)越性，并且其在利用低溫余熱的蒸汽后，制水成本較反滲透工藝亦具有相當(dāng)高的競(jìng)爭(zhēng)力，建成數(shù)量正在不斷增加。未來(lái)低溫多效蒸餾工藝研究的重點(diǎn)是新型廉價(jià)材料的應(yīng)用、裝置規(guī)模的擴(kuò)大等技術(shù), 旨在進(jìn)一步降低設(shè)備造價(jià)和運(yùn)行成本, 提高競(jìng)爭(zhēng)力。 

多級(jí)閃蒸海水淡化

工藝原理圖

MSF更傳統(tǒng)一些，技術(shù)成熟、可靠，運(yùn)行安全、穩(wěn)定，其裝置具有大型化和超大型化的特點(diǎn)。由于多級(jí)閃蒸工藝將海水的加熱和蒸發(fā)分開進(jìn)行，相對(duì)于早期的多效蒸餾工藝，MSF設(shè)備的結(jié)垢現(xiàn)象較輕且容易去除。大型的MSF通常設(shè)計(jì)成濃水循環(huán)式系統(tǒng)，回收部分濃水作為系統(tǒng)補(bǔ)充進(jìn)水，循環(huán)一定比例的濃水可以減少蒸汽和海水的需求量，同時(shí)還可以減少阻垢劑和消泡劑的使用量。MSF的級(jí)數(shù)和造水比受到多種因素的影響，通常，在其他因素均相同的情況下，垂直的冷凝管束MSF系統(tǒng)，造水比大約是級(jí)數(shù)的1/2到1/3，而平行的冷凝管束MSF系統(tǒng)，造水比大約是級(jí)數(shù)的1/4 。脫氣處理是循環(huán)式MSF系統(tǒng)中是重要的預(yù)處理環(huán)節(jié)，脫氣處理可以去除進(jìn)水中的氧氣、氮?dú)夂投趸嫉热芙庑詺怏w。如果對(duì)進(jìn)水不進(jìn)行脫氣處理，這些溶解性氣體將會(huì)在閃蒸的過(guò)程中被釋放出來(lái)，這些氣體的導(dǎo)熱性比較差，會(huì)降低冷凝管束的傳熱速率，同時(shí)二氧化碳和氧氣還會(huì)加速設(shè)備的腐蝕。MSF的動(dòng)力消耗大；設(shè)備的操作彈性小，不適用于造水量變化大的場(chǎng)合。

MSF自20世紀(jì)60年代開始迅速占領(lǐng)中東地區(qū)市場(chǎng)，這也是海水淡化技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的開始。目前仍是全球市場(chǎng)總產(chǎn)能第二的海水淡化工藝，其發(fā)展和應(yīng)用主要以中東海灣地區(qū)為主。該技術(shù)與LT-MED相比，能耗偏高，在我國(guó)等新興海水淡化市場(chǎng)的應(yīng)用較少，近些年來(lái)，幾乎沒(méi)有大型的MSF新建項(xiàng)目，取而代之的熱法工藝是LT-MED。隨著全球海水淡化產(chǎn)業(yè)的興起和新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，MSF未來(lái)的市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)會(huì)進(jìn)一步縮減。

與熱法不同的是SWRO并沒(méi)有蒸發(fā)和冷凝的相變過(guò)程，其最主要的能耗是實(shí)現(xiàn)反滲透過(guò)程的高壓泵送電能，這使得反滲透的制水成本相對(duì)熱法而言要低。另外，相對(duì)熱法其設(shè)備還具有模塊化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工藝靈活性較高，其局部設(shè)施的暫停維護(hù)可以不影響整個(gè)系統(tǒng)其余部分的運(yùn)行。但是，SWRO需要復(fù)雜而精細(xì)的預(yù)處理過(guò)程，不同商業(yè)膜廠商對(duì)其聚酰胺類反滲透膜的進(jìn)水SDI、pH、溫度、余氯等指標(biāo)均具有嚴(yán)格限制要求。在預(yù)處理不達(dá)標(biāo)時(shí)，膜表面的污染、結(jié)垢會(huì)加速，運(yùn)行中，膜組件的使用壽命、能耗和產(chǎn)品水水質(zhì)均會(huì)受到影響，進(jìn)而提高制水成本。SWRO的預(yù)處理工序根據(jù)取水方式和海水水質(zhì)而不盡相同，對(duì)于開放式的取水方式而言，現(xiàn)在比較流行的是在反滲透前上溶氣氣浮+超濾+5 μm保安過(guò)濾器來(lái)保證反滲透的進(jìn)水水質(zhì)要求。對(duì)平均進(jìn)水TDS=35 000 mg/L的SWRO系統(tǒng)，進(jìn)水壓力在5.0 MPa以上，運(yùn)行回收率（產(chǎn)水和進(jìn)水的體積比）在40%~60%。 能量回收裝置是另一關(guān)鍵設(shè)備，SWRO的快速發(fā)展，除了膜材料和膜組件的不斷優(yōu)化，效率不斷提升的能量回收裝置在反滲透系統(tǒng)中的使用功不可沒(méi)。如今，高效率的PX型壓力回收裝置能夠回收濃水中95%以上的能量用以加壓進(jìn)料海水，這使反滲透過(guò)程的能耗下降了近乎一半。一級(jí)反滲透出水TDS大約為300~500 mg/L，這已經(jīng)滿足世界衛(wèi)生組織對(duì)飲用水TDS指標(biāo)的限定要求（500 mg/L），SWRO在缺水區(qū)域已經(jīng)大規(guī)模用以飲用水供給。

20世紀(jì)80年代SWRO開始成為與傳統(tǒng)熱法工藝相競(jìng)爭(zhēng)的工藝^[12]，由于設(shè)備投資省、建造周期短、能耗較低等諸多優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展速度很快，當(dāng)前已成為全球海水淡化市場(chǎng)最主要的工藝。目前，一級(jí)SWRO基本上都是用于市政行業(yè)，這也是反滲透工藝的產(chǎn)能迅速增長(zhǎng)的原因。未來(lái)反滲透工藝的研究將會(huì)集中在開發(fā)更加節(jié)能和耐用的新型反滲透膜和膜組件，減少運(yùn)行能耗和維護(hù)費(fèi)用，降低制水成本。