我国海水淡化的发展前景及展望
水是生命之源,从“关关雎鸠,在河之洲”到“黄河之水天上来,奔流到海不复回”,水不仅哺育了生命,而且孕育了我们古老而伟大的文明。然而我国河川地面迳流量平均每年为2.81万亿立方米,居世界第六位。但按人口平均,每人每年仅2400立方米,仅为世界人口平均占有量的四分之一。中国人口占世界22%,而淡水占有量仅为8%,世界排序名列第109位,是世界12个严重贫水国之一。再加上各地水域不同程度的污染,更加大了缺水给我们带来的威胁。据有关专家预测,2010年后,我国将进入严重缺水期。世界银行副行长萨拉丁在20世纪末曾经指出:“下世纪的战争将是由水而不是由石油或政治引起的。”因而,“向海洋要淡水”已成为人类水资源开发利用的新亮点。
海洋中却蕴藏着丰富的淡水,其总量约占海水的97%,相当于13.3亿立方公里之多,是一个最大而又稳定可靠的淡水储库。因此,发展海水淡化技术,向海洋索取淡水已成为现代社会的当务之急。大力发展海水淡化技术产业,对缓解当代水资源短缺、供需矛盾日趋突出和环境污染日益严重等系列重大问题具有深远的战略意义。
自从天津建成中国第一座海水淡化处理厂后,国内对于海水淡化工程项目的投资越来越多,越来越大,尤其在沿海一带经济发达地区。据了解,目前,全世界已有125个国家采用海水淡化装置,已安装或已签订合同的海水淡化装置总量为15233台,其总生产量为每天3240万立方米淡水。中国的海水淡化技术是在政府的支持下和国家重点攻关项目驱动下发展起来的,目前我国已建和在建的海水淡化装置10多个。但是,就目前海水淡化的技术而言,无论是国际上还是国内每吨海水淡化的运行成本至少需要5元人民币,这个数字远远高于现行我国供水系统的行情。
上世纪40年代开始开发了以蒸馏法为主的海水淡化技术,到70年代前后初步形成了工业化生产体系;1952年首先开发了电渗析盐水淡化技术;继而在60年代初又开发了反渗透淡化技术。近年来世界上海水淡化正向高效化、低能化和规模化的目标发展,反渗透(SWRO)、多级闪蒸(MSF)和多效蒸发(MED)更成为适用于大型海水淡化技术的主流。我国的海水淡化起步于1958年。40年来发展很快,取得了长足进步和显著的成绩,已逐步形成了一门综合性的技术学科和水处理技术产业。包括蒸馏法、电渗析法、反渗透法、太阳能法等淡化技术在不同程度上得到较广泛的开发和应用,初具规模,并已取得良好的社会环境和经济效益。根据目前国内已经投产的工程项目来看,大多海水淡化采用的是反渗透淡化技术。反渗透法是利用半透膜的有选择性透过原理达到盐、水分离的效果。反渗透海水淡化技术的关键是反渗透膜,虽然膜及组件的生产已相当成熟,膜的脱盐率>99.3%,但膜的平均使用寿命只有几年,这是造成海水淡化处理成本较高的一个重要原因,而海水的含盐量又直接关系到反渗透膜的寿命,同等条件下,海水含盐量越高反渗透膜的使用寿命越短。
由此我们想,如果使需处理水中的含盐量减小,是否能降低海水淡化处理的成本呢?回答是肯定的。为此引出了一个新的概念——亚海水。 顾名思义,亚海水就是处于海水与淡水之间的一种水源,亚海水的含盐量远小于海水,海水的含盐量通常在30000mg/L,而亚海水就是处于海水和淡水之间,亚海水的含盐量高于单水的1‰,低于海水的3%。其电导率(咸度)一般在 3000 ~ 8000 之间,而海水的电导率30000~40000之间,也就是说,亚海水的电导率仅为海水电导率的1/10~1/5之间。亚海水水源电导率虽然远远低于海水的电导率但是也不能直接作为饮用水水源而利用。如果对亚海水水源进行淡化处理来获得淡水,由于它的电导率低,制水成本就会大幅度下降。
亚海水的形成主要有两种,一种是沿海的江河口水域的水因受潮水影响,成为低盐度的亚海水;另一种是沿海滩涂水库里的水。而这两种地方的水水质具有浊度低、含盐量低、藻类有机物含量高、微生物细菌含量高的特点。与海水相比,虽然含盐量减小了,但是由于藻类、微生物细菌对反渗透膜的污染,也大大增加了亚海水淡化的处理成本。由此,我们想到可以利用水厂的常规工艺对亚海水进行预处理,去除亚海水中的藻类、微生物细菌等会污染反渗透膜的物质,然后再经反渗透膜进行脱盐处理,这样可以大大降低亚海水淡化处理成本。目前,亚海水淡化处理成本为2元人民币/吨左右,这个数字已经接近现国内部分地区自来水的价格。如果能进行一些中等规模或大规模的实际工程项目的投资运行,亚海水处理成本还可以降低。
我国沿海地区含 11 个省、区和直辖市,有 18000 多公里的海岸线和6500多个岛屿,人口占全国40%以上,社会总产值占 60% 左右。在沿海地区有16个围海蓄淡工程,其亚海水水源相对充足。目前国内外专家的论断是围海库区水质自然淡化需要20年左右时间,象山的大唐围海水库已近20年,目前库区内的淡化海水电导率(咸度)为3000~5000μs/cm,玉环漩门二期围海蓄淡工程库区经过5年的自然淡化,目前其电导率为3000~4000μs/cm之间,已经完全属于亚海水系列,随着时间推移,其电导率仍会大幅度下降。
由此看来,我们国家有着丰富的亚海水资源,如果能合理的开发利用,可以大大缓解我国沿海地区水资源短缺的问题。
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