水是生命之源，但大海里的咸水是不能被直接饮用的。既然如此，船舶航行中的饮用水是从哪里来的呢？下面就让我们一起去了解吧！
船舶按照其航行区域可分为远海航区、近海航区、沿海航区、遮蔽航区及内河航区/航段，对于不同区域航行的船舶航程有长有短，国际航行的远洋船舶一个航次往往几个月。
远洋船舶航行过程中大部分时间处于海洋深处，为满足主机冷却水、锅炉补给水及乘客或船员生活用水的需求，通常船舶会从港口携带淡水以供使用。考虑到过大的淡水舱舱容势必占据货物/人员使用空间从而影响船舶经济性，因此携带的淡水数量并不能满足全部使用需要。
此外，淡水经长时间储存后其水质也会发生变化，从而影响使用。于是针对航线较长的远洋船舶通常考虑利用海水淡化装置（俗称造水机）来将海水制备成新鲜、合格、充足的淡水。
然而，海水淡化装置是如何将平均盐度为35g/L的海水处理成含盐量小于1g/L的淡水的呢？
海水淡化常用方式：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法。
蒸馏法是最早被用于制备淡水的方法，是利用蒸发海水再冷凝形成淡水，经过技术不断地改进与发展，该方法至今仍应用广泛。依据设备不同可分为：真空蒸馏、蒸汽压缩蒸馏、多级闪急蒸馏等。
蒸馏法
电解析法依赖于新型离子交换膜的研发，离子交换膜是0.5毫米至1.0毫米厚度的功能性膜片，按其选择透过性分为正离子与负离子交换膜。将具有选择透过性的正负离子膜排列，组成多个相互独立的隔室，隔室中的海水被淡化而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电解析法可以在淡化海水的同时作为水质处理的手段，多应用于化工、医药、食品等行业。
电解析法
反渗透法又称超过滤法，该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，实现海水淡化。渗透是两种可混合溶液（如水和盐溶液），通过一个半透膜分子作单向移动，以便达到浓度均衡的现象（低浓度的淡水将通过半透膜自然扩散到更高浓度海水或盐水中)。
因此,自然状态下，半渗透膜不能分离出低盐分的淡水。反渗透克服了这种自然现象，通过对海水进行加压，在高压状态下海水中的水分子将通过半透膜扩散到淡水中去。反渗透法海水淡化装置利用反渗透原理进行海水淡化来生产淡水。
反渗透法
冷冻法是指将一定浓度范围的盐水降温至其冰点，从而析出水冰冰晶，再将析出的冰晶取出用淡水洗去晶体表面及间隙之内的残留海水，再融化冰晶即可获得淡水。
冷冻法
当前在船舶上应用最为广泛的为蒸馏法及反渗透法。蒸馏法的原理较为简单，通俗一点就是把海水“烧开”，再产生的蒸汽冷凝成蒸馏水收集起来，就得到了淡水。反渗透法具有操作简单、安装方便、造价低等优势，被大多数船舶安装使用。
反渗透造水机由预处理系统、反渗透系统、电器控制系统、清洗系统、加药系统组成。
反渗透造水机流程图
预处理系统是包括增压泵、流量计、砂滤器、细滤器和多路阀的前过滤子系统，主要将海水中大于3微米的悬浮固体杂质过滤掉，保护反渗透（RO）膜，避免其过早结垢。进入反渗透系统的海水必须保持干净，如有固体杂质流入高压泵和膜，会导致高压泵损坏，膜也会结垢。因此在过滤器出口装有低压压力开关，监测前置滤器的压力，以判断是否需要增加反冲洗时间或更换细滤器滤芯。
增压泵主要为前置过滤器提供压力，并保证进入高压泵的海水处于正压状态。流量计用于显示进入反渗透系统的海水流量，海水流量是衡量反渗透系统是否处于正常工作状态的重要参数。前过滤砂滤器主要包括壳体和过滤材料，当系统运行到设定时间后会自动反冲洗，以保证过滤效果，防止大于20μm的固体进入细滤器。细滤器包括一只装有10μm过滤材料和另一只装有3μm过滤材料的两个滤池。
反渗透装置系统是包括高压泵、高压开关、高压安全阀、压力表、膜壳和反渗透膜的高压子系统，通常还具有清洗功能。当设备需要清洗时，只需将清洗水箱装上清洗液，设备即进入到清洗状态。一些设备还配有能量回收装置，大大提高了水的利用率。合适的压力和流量是反渗透系统的两个重要参数。两个参数都要保持在设定范围内，否则系统将不能正常运行。
高压系统须有非常稳定的压力和流量补给，这也是为什么前处理装置需要保持正压状态的原因。系统应保持在正常工作压力内, 当压力低于正常工作压力时产水量将达不到设计流量；当压力过高时，高压压力开关将自动切断系统的运行。系统流量和压力的设定取决于温度、盐度等参数。超流量将严重损伤膜组，并引起产水的盐分过高。长时间工作在这种状态下将导致膜结垢，膜的功能将难以恢复。同时海水温度的变化也将引起系统产量的变化。
反渗透膜安装在膜壳内，膜壳是由玻璃钢缠绕而成的高压防腐蚀腔体，腔体内安装膜组。通过加压的方式可分离、去除水中的可溶性固体、有机物、胶体物质和细菌。当原水以一定压力被送至并通过反渗透膜时，水分子可通过膜的微小孔径，经收集后得到纯水，水中的杂质在截流液中浓缩并被排出。RO膜可除去原水中98%以上的溶解性固体，99%以上的有机物及胶体，以及几乎100%的细菌。
能量回收工作原理：轴向柱塞泵将电机的机械能传递给进入 RO膜组的原水/海水，通过膜组分离水和浓盐水/浓缩介质。为了回收浓缩废水中的高压能，通过集成式能量回收装置中的轴向柱塞马达，将高压废水中压力能再次转化为机械能。不同于大多数等压式能量回收装置的系统，该系统可避免高压浓盐废水和原水混合。
能量回收原理图
电器控制系统是包括产水流量计、盐度传感器、反渗透电磁阀、产水电磁阀的产水监测子系统。反渗透电磁阀由PLC控制器控制，当控制器确认盐度合格后，产水电磁阀开启，合格淡水方可流入淡水舱。在没有电或产水不合格的情况下，排放电磁阀将开启。所以无论失电还是阀门故障，不合格水都不会进入淡水舱。产水流量计可以测量膜组产出的淡水量，流量计读数是监测膜组性能及是否需要维护的重要参数。盐度探头将感测信号传递给控制器，以判断产水的盐度是否达标。
加药系统是为保证水处理设备正常稳定运行而设定的，其在设备的维护和使用等各方面都起到至关重要的作用。通常包括杀菌剂加药装置（次氯酸钠）、絮凝剂加药装置、还原剂加药装置、RO阻垢剂加药装置等。
船舶所需的淡水就是这样源源不断的生产出来，大家了解了吗？
供稿人：江苏审图中心 张博
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