李書(shū)凱(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300450)

0 引言

海洋平臺(tái)是指在海洋中建立的人工平臺(tái)，通常用于海洋油氣勘探和開(kāi)采，以及海上風(fēng)電等領(lǐng)域。由于海洋平臺(tái)距離陸地較遠(yuǎn)，加之海上環(huán)境的特殊性，使得海洋平臺(tái)的供水問(wèn)題十分突出。傳統(tǒng)的供水方式是用陸地上的船只將淡水運(yùn)到海洋平臺(tái)，這種方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且還有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。為解決海洋平臺(tái)的用水問(wèn)題，海水淡化技術(shù)被廣泛運(yùn)用于海洋平臺(tái)的供水領(lǐng)域。海水淡化技術(shù)可以將海水中的鹽分、微生物等雜質(zhì)去除，生產(chǎn)出符合生產(chǎn)和生活用水標(biāo)準(zhǔn)的淡水。

海洋平臺(tái)上的海水淡化設(shè)備通常被稱(chēng)為“造水機(jī)”，海洋平臺(tái)造水機(jī)是一種專(zhuān)門(mén)用于將海水轉(zhuǎn)化為可供人類(lèi)飲用、生活、工業(yè)用水的設(shè)備。由于海洋平臺(tái)通常位于離岸較遠(yuǎn)的海域，運(yùn)輸?shù)杀靖甙海虼嗽焖畽C(jī)成為了海洋平臺(tái)上必不可少的設(shè)備之一。本篇論文旨在探討海洋平臺(tái)海水淡化設(shè)備的運(yùn)用和發(fā)展，以深入了解造水機(jī)的原理、應(yīng)用現(xiàn)狀、發(fā)展前景和運(yùn)行管理等方面的內(nèi)容，為提高海洋平臺(tái)的供水質(zhì)量和效率，以及節(jié)約資源提供借鑒和參考。

1 海水淡化技術(shù)原理

海水淡化技術(shù)是一種將海水中的鹽分去除，生產(chǎn)出可供人類(lèi)生產(chǎn)和生活用水的技術(shù)。目前主要的海水淡化技術(shù)有熱解法、逆滲透法、電解法和離子交換法等。其中，逆滲透法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種海水淡化技術(shù)。逆滲透法是利用逆滲透膜過(guò)濾海水，將海水中的鹽分、微生物、有機(jī)物等雜質(zhì)隔離在膜外，只允許水分子通過(guò)膜孔，從而達(dá)到淡化海水的目的。逆滲透膜通常由多層薄膜組成，薄膜的孔徑只有幾納米大小，可以阻止鹽分等大分子物質(zhì)通過(guò)，只有水分子可以自由通過(guò)膜孔。逆滲透法的淡化效果比較明顯，一般可以將海水的鹽分濃度降至10～50 mg/L 以下，可以滿(mǎn)足生產(chǎn)和生活的用水要求。但是，逆滲透法的能耗較高，需要用較高壓力將水推過(guò)膜孔，且容易受到膜污染的影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要配合一些預(yù)處理措施，如過(guò)濾、加藥等，來(lái)減少膜污染并延長(zhǎng)膜的使用壽命。

2 海洋平臺(tái)造水機(jī)的原理及應(yīng)用現(xiàn)狀

海洋平臺(tái)造水機(jī)的工作原理通常是利用海水的滲透壓差，將海水通過(guò)膜分離技術(shù)進(jìn)行過(guò)濾，去除其中的鹽分和其他雜質(zhì)，產(chǎn)生純凈的淡水。這種方法比傳統(tǒng)的蒸餾法和離子交換法更加高效、經(jīng)濟(jì)。

海洋平臺(tái)上的造水機(jī)主要用于生產(chǎn)生活用水，還可用于蒸汽鍋爐、甲板沖洗、生產(chǎn)流程調(diào)節(jié)等。以前這些淡水需求都需要依靠陸地用船運(yùn)送，造水機(jī)的推廣運(yùn)用可以節(jié)約資源和減少運(yùn)輸成本，提高供水的安全性和可靠性，提高生產(chǎn)效率。目前，海洋平臺(tái)上的造水機(jī)應(yīng)用比較廣泛，已成為供水領(lǐng)域的重要設(shè)備，具有很大的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)前景。在生產(chǎn)流程調(diào)節(jié)中，海水淡化設(shè)備的應(yīng)用可以使生產(chǎn)過(guò)程更加穩(wěn)定和可控。例如，在海洋油田的開(kāi)采中，需要使用大量的淡水來(lái)清洗鉆井平臺(tái)和油井設(shè)備，同時(shí)也需要用淡水稀釋鉆井液。由于淡水資源短缺，這些工作可能需要頻繁地中斷，影響生產(chǎn)效率。而如果在海洋平臺(tái)上使用海水淡化設(shè)備，可以滿(mǎn)足這些需求，避免因水資源短缺而影響生產(chǎn)效率。

3 海洋平臺(tái)造水機(jī)運(yùn)行管理

3.1 防垢處理

在海洋平臺(tái)上運(yùn)行的造水機(jī)，由于需要使用化學(xué)藥劑來(lái)防止設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢和污染，因此必須對(duì)這些化學(xué)藥劑進(jìn)行管理。這些藥劑的添加和處理必須符合相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，以確保其安全和有效性。同時(shí)，設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中也需要進(jìn)行定期的清洗和維護(hù)，以保證其長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.2 淡水質(zhì)量檢測(cè)

海洋平臺(tái)造水機(jī)生產(chǎn)的淡水必須符合相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以確保其可以安全使用。因此，對(duì)于海洋平臺(tái)上的造水機(jī)，必須進(jìn)行定期的水質(zhì)檢測(cè)，以確保生產(chǎn)的淡水符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)也需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.3 環(huán)境保護(hù)

在海洋平臺(tái)上運(yùn)行的造水機(jī)，需要對(duì)設(shè)備所產(chǎn)生的廢水和廢棄物進(jìn)行處理和管理，以確保其不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染和影響。同時(shí)，還需要對(duì)設(shè)備的能源消耗進(jìn)行管理和控制，以減少其對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)提高能源利用效率。

3.4 水質(zhì)監(jiān)測(cè)與處理

海洋平臺(tái)造水機(jī)的核心任務(wù)就是將海水轉(zhuǎn)換成為可用于人類(lèi)飲用、工業(yè)生產(chǎn)和灌溉等用途的淡水。然而，海水中含有大量的鹽分和微量元素，如果不經(jīng)過(guò)處理，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)人體健康和生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。因此，對(duì)海水進(jìn)行監(jiān)測(cè)和處理，保證水的質(zhì)量是海洋平臺(tái)造水機(jī)運(yùn)行管理的重要一環(huán)。首先，對(duì)海水進(jìn)行監(jiān)測(cè)是保證水質(zhì)的前提。海水的主要成分是水和鹽，但是不同地區(qū)的海水中還會(huì)含有不同種類(lèi)和數(shù)量的微量元素，如：重金屬、硫酸鹽、氯離子等。因此，在進(jìn)行海水淡化前，需要對(duì)海水的物理、化學(xué)和微生物等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保水質(zhì)符合要求。這些指標(biāo)包括水溫、鹽度、pH 值、氨氮、總磷等，不同的監(jiān)測(cè)指標(biāo)需要使用不同的儀器和方法進(jìn)行檢測(cè)。其次，針對(duì)不同的海水成分，可以采用不同的技術(shù)進(jìn)行處理。目前，廣泛應(yīng)用的海水淡化技術(shù)包括蒸餾法、多效蒸餾法、多級(jí)閃蒸法、逆滲透和電滲析等。其中，逆滲透和電滲析是最常用的兩種技術(shù)。逆滲透技術(shù)是利用半透膜將海水分離成為淡水和高濃度鹽水的一種方法。半透膜的孔徑非常小，只有納米級(jí)別，可以阻止鹽分和微生物等物質(zhì)的通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)淡水和鹽水的分離。逆滲透技術(shù)有成本低、效率高、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種海水淡化技術(shù)。電滲析技術(shù)是利用離子交換膜將電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使海水中的離子分離的一種技術(shù)。電滲析的工作原理是，在兩個(gè)電極之間設(shè)置離子交換膜，在外加電場(chǎng)的作用下，電解質(zhì)中的陰、陽(yáng)離子將被吸附在陰、陽(yáng)離子交換膜上，從而實(shí)現(xiàn)離子的分離。電滲析技術(shù)具有節(jié)能、效率高、處理海水成分廣泛等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于海水淡化。海洋平臺(tái)造水機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)與處理是非常重要的，只有確保海水的質(zhì)量符合要求，才能保證淡水的質(zhì)量和安全性。

4 海洋平臺(tái)造水機(jī)的應(yīng)用案例分析

4.1 海洋石油平臺(tái)造水機(jī)的應(yīng)用案例

海洋石油平臺(tái)是離岸石油生產(chǎn)和加工的重要基地，其對(duì)淡水的需求量巨大。傳統(tǒng)的淡水供應(yīng)方式需要通過(guò)長(zhǎng)途運(yùn)輸，費(fèi)用高昂，因此海洋石油平臺(tái)上普遍采用造水機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)淡水的供應(yīng)。

以中國(guó)海洋石油集團(tuán)公司的東海海洋石油平臺(tái)為例，該平臺(tái)上共有9 臺(tái)造水機(jī)，總處理能力達(dá)到了8×104t/d。平臺(tái)上采用的是反滲透技術(shù)，每臺(tái)造水機(jī)的處理能力在3 000～4 000 t/d 之間，可滿(mǎn)足平臺(tái)的日常生活用水和石油生產(chǎn)用水需求。

4.2 海洋風(fēng)電平臺(tái)造水機(jī)的應(yīng)用案例

海洋風(fēng)電平臺(tái)是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝在海上平臺(tái)上，通過(guò)海風(fēng)發(fā)電，與陸上風(fēng)電機(jī)組相比，具有更加穩(wěn)定、連續(xù)的發(fā)電能力。然而，海洋風(fēng)電平臺(tái)通常遠(yuǎn)離岸上淡水供應(yīng)，需要使用造水機(jī)進(jìn)行淡水的制取。

比利時(shí)的Thornton Bank 海上風(fēng)電場(chǎng)就采用了造水機(jī)來(lái)解決淡水問(wèn)題。Thornton Bank 海上風(fēng)電場(chǎng)包括54 臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和4 臺(tái)造水機(jī)，造水機(jī)的總處理能力為4 000 t/d。采用的是反滲透技術(shù)，能夠?qū)⒑Ｋ械柠}分和其他雜質(zhì)去除，產(chǎn)生高品質(zhì)的淡水。

4.3 其他海洋平臺(tái)造水機(jī)的應(yīng)用案例

除了海洋石油平臺(tái)和海洋風(fēng)電平臺(tái)，其他類(lèi)型的海洋平臺(tái)也廣泛采用了造水機(jī)。例如，海洋漁業(yè)平臺(tái)需要大量淡水來(lái)保存捕撈的海產(chǎn)品，而海洋科考平臺(tái)需要淡水來(lái)滿(mǎn)足科研和生活需求。因此，這些平臺(tái)上通常也會(huì)安裝造水機(jī)來(lái)滿(mǎn)足淡水需求。總的來(lái)說(shuō)，造水機(jī)在海洋平臺(tái)上的應(yīng)用已經(jīng)成為了一種常見(jiàn)的解決淡水供應(yīng)的方式，能夠?yàn)楹Ｑ笃脚_(tái)提供高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的淡水供應(yīng)，為海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要的支持。

5 造水機(jī)的發(fā)展前景

隨著海洋經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和海上能源的廣泛利用，對(duì)海洋平臺(tái)供水設(shè)備的要求也越來(lái)越高。造水機(jī)作為海洋平臺(tái)供水設(shè)備的重要組成部分，也將受到更多的關(guān)注和需求。此外，海洋平臺(tái)海水淡化設(shè)備的推廣和運(yùn)用還可以大幅度地節(jié)約資源。目前，海洋平臺(tái)上的淡水需求都是通過(guò)陸地運(yùn)輸而來(lái)，這不僅增加了成本，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的負(fù)擔(dān)。如果能夠在海洋平臺(tái)上使用海水淡化設(shè)備，就可以避免大量的淡水運(yùn)輸，節(jié)省成本，同時(shí)也減少了運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的影響。此外，對(duì)于那些需要大量水資源的海洋平臺(tái)，如油田、港口等，使用海水淡化設(shè)備可以更好地滿(mǎn)足其生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)需求，避免因水資源短缺而影響生產(chǎn)效率。

然而，使用海水淡化設(shè)備也存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。首先，造水機(jī)的運(yùn)行需要耗費(fèi)大量的能源，因此在能源不足的情況下，海水淡化設(shè)備的推廣和運(yùn)用將面臨一定的困難。其次，使用海水淡化設(shè)備還需要考慮水質(zhì)的問(wèn)題。由于海水中含有大量的鹽分和礦物質(zhì)，造水機(jī)需要加入一些防垢的化學(xué)藥劑來(lái)防止管道和設(shè)備的損壞，這樣的淡水并不適合直接飲用或用于食品加工等。因此，如何解決這些問(wèn)題將成為未來(lái)海洋平臺(tái)海水淡化設(shè)備推廣和運(yùn)用的重要方向。

海洋平臺(tái)海水淡化設(shè)備的運(yùn)用和發(fā)展具有非常重要的意義，可以為海洋平臺(tái)提供足夠的淡水資源，同時(shí)也可以節(jié)約資源、降低成本和環(huán)境影響。雖然在推廣和運(yùn)用的過(guò)程中還存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，但相信隨著科技的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，這些問(wèn)題也將逐漸得到解決，海水淡化設(shè)備的推廣和應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。

6 造水機(jī)的局限性和應(yīng)對(duì)措施

由于造水機(jī)運(yùn)行期間需要加入一些防垢的化學(xué)藥劑，因此不能直接用于生活用水。另外，造水機(jī)的能耗和維護(hù)成本較高，也會(huì)對(duì)造水機(jī)的應(yīng)用造成一定的限制。對(duì)于這些局限性，我們可以采取一些措施，如在選擇造水機(jī)時(shí)應(yīng)該考慮其能源消耗和維護(hù)成本，并采用更加環(huán)保的防垢劑等。

7 展望海水淡化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)造水機(jī)的發(fā)展方向主要是提高設(shè)備的自動(dòng)化程度、降低能耗、增加設(shè)備的耐用性、減少設(shè)備的維護(hù)成本等方面。此外，未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)更加高效的海水淡化技術(shù)，例如利用太陽(yáng)能或者其他新型能源進(jìn)行海水淡化。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)需求的增加，海水淡化技術(shù)將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。未來(lái)，隨著海水淡化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在未來(lái)的發(fā)展中，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)海水淡化技術(shù)的研究和應(yīng)用，以推動(dòng)其在海洋工程領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

7.1 技術(shù)升級(jí)和優(yōu)化

未來(lái)海水淡化技術(shù)將不斷升級(jí)和優(yōu)化，包括提高海水淡化設(shè)備的能效、降低成本、提高穩(wěn)定性和可靠性等方面。此外，還將通過(guò)新材料、新工藝等方式不斷創(chuàng)新，以提高設(shè)備的使用壽命和穩(wěn)定性。

7.2 多元化發(fā)展

隨著海水淡化技術(shù)的不斷發(fā)展，其在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市供水等領(lǐng)域的應(yīng)用也將會(huì)越來(lái)越廣泛。未來(lái)海水淡化技術(shù)還將與其他技術(shù)相結(jié)合，如太陽(yáng)能技術(shù)、海洋能技術(shù)等，形成多元化的水資源利用模式。

7.3 加強(qiáng)研究和應(yīng)用

未來(lái)需要加強(qiáng)對(duì)海水淡化技術(shù)的研究和應(yīng)用，推動(dòng)其在海洋工程領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。特別是需要針對(duì)不同地區(qū)的環(huán)境和水質(zhì)情況，開(kāi)發(fā)出適合當(dāng)?shù)氐暮Ｋ夹g(shù)，滿(mǎn)足當(dāng)?shù)氐乃Y源需求。

7.4 環(huán)保和持續(xù)性

未來(lái)海水淡化技術(shù)的發(fā)展也需要注重環(huán)保和持續(xù)性。在使用海水淡化技術(shù)的同時(shí)，需要關(guān)注其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，并采取相應(yīng)的措施保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。

綜上所述，隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)需求的增加，海水淡化技術(shù)將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。未來(lái)海水淡化技術(shù)將不斷升級(jí)和優(yōu)化，多元化發(fā)展，加強(qiáng)研究和應(yīng)用，并注重環(huán)保和持續(xù)性。

8 結(jié)語(yǔ)

隨著海洋平臺(tái)的發(fā)展和需求的增加，海水淡化技術(shù)已經(jīng)成為一種重要的水資源解決方案。海洋平臺(tái)運(yùn)用海水淡化設(shè)備(造水機(jī))是一種解決淡水短缺的有效方法，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些限制。未來(lái)，隨著科技的發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，相信這些局限性也會(huì)得到更好的解決，從而推動(dòng)海水淡化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。