海水淡化原理：RO逆滲透流程、前處理與設計重點

海水淡化是把含鹽量約 35,000 mg/L 的海水，處理成可飲用或工業使用的淡水。目前最主流的方法是 RO 逆滲透：用高壓泵把海水加壓到約 60–70 bar，推過逆滲透膜，約 99.5% 的鹽分被擋下、隨濃縮水排回海中，通過膜的就是淡水。海水淡化系統成功的關鍵在於前處理：海水濁度高、微生物多、腐蝕性強，前處理沒做好，RO 膜很快就會堵塞或損壞。

海水淡化的方法

近 20 多年來，RO 膜、能量回收裝置、高壓泵與壓力容器都有大幅進步，讓 RO 海水淡化的設備與操作成本明顯下降（RO 原理說明：逆浸透純水技術）。

RO 海水淡化原理

RO 膜是一種半透膜，水分子可以通過，溶解在水中的鹽類大多無法通過。在一般情況下，淡水會往鹽水那一側滲透；海水淡化則是在海水側施加比滲透壓更高的壓力，讓水「逆向」穿過膜，留下鹽分。

海水的滲透壓約 25–27 bar，再加上濃縮過程中鹽分越來越高，實際操作壓力需要 60–70 bar（約 870–1,015 psi），遠高於一般自來水或地下水 RO 的壓力。

海水淡化 RO 的主要數據

海水淡化要使用專用的海水淡化膜，一般 RO 膜無法承受這麼高的壓力與鹽分（參考：SW 海水淡化膜管）。

海水淡化系統流程

1. 取水：從海中或海岸井抽取海水。取水位置會直接影響原水的濁度與微生物量。
2. 前處理：以砂濾、多介質過濾或 UF 超濾去除懸浮物與膠體，再經濾芯過濾，降低 SDI 淤塞指數，保護 RO 膜。
3. 殺菌：以 UV 紫外線等方式控制微生物，減少 RO 膜的生物積垢。
4. 高壓 RO：高壓泵加壓後進入海水淡化膜，產出淡水；能量回收裝置回收濃縮水的壓力能，降低耗電。
5. 後處理：RO 產水幾乎不含礦物質，作為飲用水時通常需要調整 pH 或補充礦物質。
6. 濃縮水排放：含鹽量約為海水 1.5–2 倍的濃縮水排回海中，排放位置與方式需要妥善規劃。

海水淡化的設計重點

• 高鹽度：操作壓力、膜的配置與回收率都要依實際海水鹽度驗算。
• 微生物多：海水的微生物與藻類容易在膜面形成生物膜，前處理與殺菌是系統穩定的關鍵。
• 濁度高：颱風、雨季或近岸取水時濁度變化大，前處理要預留足夠餘裕。
• 腐蝕性強：管路、泵浦與壓力容器必須選用耐海水腐蝕的材質。
• 降低成本：設計經驗、能量回收裝置與低耗能膜，是降低每噸產水成本的三大關鍵。

海水淡化的應用

海水淡化可以解決沿海與離島地區的缺水與乾旱問題。系統規模從每天約 0.4 m³（100 加侖）的小型機，到每天數千至上萬 m³ 的大型廠都有，常見用途包括：

• 離島與沿海地區的民生用水
• 度假村、飯店
• 船舶、遊艇
• 軍事與海上作業
• 工業用水

瑞順已在台灣多個離島建置 RO 海水淡化系統，完整系統包含前置過濾、UV 殺菌與 RO 海水淡化膜。

よくある質問

海水淡化的水可以直接喝嗎？

RO 產水的含鹽量很低，但幾乎不含礦物質、偏酸性，作為飲用水時通常會再做 pH 調整或礦化處理，並依法規檢驗水質。

海水淡化為什麼這麼耗電？

因為要用 60–70 bar 的高壓克服海水的滲透壓。目前大型系統多會裝設能量回收裝置，回收濃縮水的壓力能，大幅降低耗電。

一般 RO 純水機可以用來淡化海水嗎？

不行。一般 RO 膜與家用純水機的耐壓遠低於海水淡化所需的 60–70 bar，必須使用海水淡化專用膜、高壓泵與耐腐蝕的系統。

濃縮水排回海中會有影響嗎？

濃縮水的鹽度約為海水的 1.5–2 倍，集中排放可能影響排放口附近的海洋環境，因此排放位置、擴散方式都需要事先評估規劃。

海水淡化系統需依取水水質、產水量與用途個別設計，歡迎お問い合わせ評估。