我国是一个农业大国,耕地面积在全国总面积中占有极大的比重。同时我国又是一个水资源极其匮乏的国家,水资源人均占有量仅接近世界水平的四分之一。但是,我国拥有丰富的苦咸水资源,研究苦咸水淡化在农业生产方面的应用,对国家经济的发展具有重要意义,苦咸水淡化技术被认为是改善水资源短缺的重要举措。近年来,膜分离技术得到了很高的重视。本文分别使用电渗析、正渗透、反渗透三种膜分离方法对苦咸水淡化工艺进行优化研究。首先,本文研究了利用电渗析反应器对基于农业灌溉的苦咸水进行淡化处理。对初始浓度为5000 mg/L的模拟苦咸水溶液进行脱盐处理,确定了最优实验参数。实验结果表明:当苦咸水浓度降至500 mg/L时,最佳工作电压为15 V,此时的能耗成本为2.13元/m3,脱盐率高达90%。在苦咸水淡化的基础上,研究了电渗析技术在微咸水处理方面的应用。得出微咸水溶液由初始的3000 mg/L降至500 mg/L时,最佳工作电压为12 V,此时的能耗最低,能耗成本为1.43元/m3,脱盐率高达90%。从各方面综合考虑,电渗析技术是进行农业灌溉苦咸水淡化的一种经济有效的方式。本文还利用正渗透技术进行了用于农业灌溉的苦咸水的淡化研究。实验中选用葡萄糖、氯化钾、碳酸氢氨三种溶液作为汲取液,通过研究渗透过程中膜的水通量以及截盐率的变化,选出最佳的汲取液。然后选用商业化正渗透膜与实验室自制醋酸纤维素正渗透膜进行性能比较,从中选取针对苦咸水淡化性能较优的正渗透膜。结果显示:无论使用自制的醋酸纤维素膜还是商业化三醋酸纤维素膜,以氯化钾作为汲取液时,水通量最大。通过对自制的醋酸纤维素膜和商业化的三醋酸纤维素膜的水通量和截盐率的对比可以得出:自制醋酸纤维素膜的性能比商业三醋酸纤维素膜略好。在进行工艺优化研究之后,对正渗透过程的能耗进行了计算,最后得出处理一立方米的苦咸水的能耗为1.16元。同时,本文基于农业灌溉的苦咸水,对反渗透淡化系统进行了优化。在考虑水源有效利用的基础上,对反渗透苦咸水淡化系统的以下几个方面进行了设计研究:设计原则、水源综合分析、预处理系统设计、反渗透脱盐系统设计、出水池设计、能耗计算以及问题分析。经过一系列设计计算,最终得出每处理一立方米苦咸水的能耗成本约为1.32元。最后,本文对电渗析、正渗透、反渗透三种苦咸水淡化技术从工艺和能耗量等方面进行了对比分析。最终得出:反渗透技术为最佳的适用于农业灌溉的苦咸水的淡化方式。