我國海水淡化的發展前景及展望
水(shui)(shui)是(shi)生命之(zhi)源,從“關關雎(ju)鳩,在河之(zhi)洲”到“黃(huang)河之(zhi)水(shui)(shui)天(tian)上來,奔(ben)流(liu)到海不(bu)(bu)復回(hui)”,水(shui)(shui)不(bu)(bu)僅(jin)(jin)哺育(yu)了生命,而(er)(er)且孕育(yu)了我(wo)們(men)古老而(er)(er)偉大(da)的(de)文明。然而(er)(er)我(wo)國河川地面逕(jing)流(liu)量平均每年(nian)為2.81萬億立方米,居(ju)世界第六位。但(dan)按(an)人口平均,每人每年(nian)僅(jin)(jin)2400立方米,僅(jin)(jin)為世界人口平均占有量的(de)四分(fen)之(zhi)一。中國人口占世界22%,而(er)(er)淡(dan)水(shui)(shui)占有量僅(jin)(jin)為8%,世界排序名列第109位,是(shi)世界12個嚴(yan)重(zhong)貧水(shui)(shui)國之(zhi)一。再加上各地水(shui)(shui)域不(bu)(bu)同程度的(de)污染,更加大(da)了缺(que)水(shui)(shui)給(gei)我(wo)們(men)帶(dai)來的(de)威脅。據(ju)有關專家(jia)預測(ce),2010年(nian)后,我(wo)國將(jiang)進入嚴(yan)重(zhong)缺(que)水(shui)(shui)期。世界銀行副行長薩拉丁在20世紀末曾經指出:“下(xia)世紀的(de)戰爭將(jiang)是(shi)由水(shui)(shui)而(er)(er)不(bu)(bu)是(shi)由石油(you)或政治引起的(de)。”因而(er)(er),“向海洋要淡(dan)水(shui)(shui)”已(yi)成為人類水(shui)(shui)資源開發(fa)利(li)用(yong)的(de)新亮點(dian)。
海(hai)(hai)洋中卻蘊藏著豐(feng)富的淡(dan)(dan)水(shui)(shui),其總量約占海(hai)(hai)水(shui)(shui)的97%,相當(dang)于(yu)13.3億立(li)方公里之(zhi)多,是一個最大(da)而又穩定可靠的淡(dan)(dan)水(shui)(shui)儲(chu)庫。因(yin)此,發展(zhan)海(hai)(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化技(ji)術,向(xiang)海(hai)(hai)洋索取淡(dan)(dan)水(shui)(shui)已成為(wei)現代社會的當(dang)務之(zhi)急。大(da)力發展(zhan)海(hai)(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化技(ji)術產(chan)業,對緩解當(dang)代水(shui)(shui)資(zi)源(yuan)短缺、供需矛盾(dun)日趨突(tu)出和環境(jing)污(wu)染(ran)日益(yi)嚴(yan)重等系列重大(da)問題具有深遠(yuan)的戰略(lve)意義。
自從天津建(jian)成中國(guo)(guo)(guo)(guo)第一座海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)處理廠后,國(guo)(guo)(guo)(guo)內對(dui)于海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)工程項(xiang)目的(de)(de)(de)(de)投資越(yue)來越(yue)多(duo),越(yue)來越(yue)大,尤其在沿海(hai)一帶(dai)經濟(ji)發達地區。據了(le)解,目前(qian)(qian),全世界已有125個(ge)國(guo)(guo)(guo)(guo)家采用海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)裝(zhuang)置,已安裝(zhuang)或已簽訂合(he)同的(de)(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)裝(zhuang)置總量為(wei)(wei)15233臺,其總生產(chan)量為(wei)(wei)每(mei)天3240萬立(li)方米淡(dan)(dan)水(shui)(shui)。中國(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)技(ji)術是在政府的(de)(de)(de)(de)支(zhi)持(chi)下(xia)和(he)國(guo)(guo)(guo)(guo)家重點攻關項(xiang)目驅動(dong)下(xia)發展起來的(de)(de)(de)(de),目前(qian)(qian)我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)已建(jian)和(he)在建(jian)的(de)(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)裝(zhuang)置10多(duo)個(ge)。但是,就(jiu)目前(qian)(qian)海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術而(er)言,無論是國(guo)(guo)(guo)(guo)際上還(huan)是國(guo)(guo)(guo)(guo)內每(mei)噸(dun)海(hai)水(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)的(de)(de)(de)(de)運行成本(ben)至少需要(yao)5元人民幣,這(zhe)個(ge)數字(zi)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于現行我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)供水(shui)(shui)系(xi)統的(de)(de)(de)(de)行情。
上世(shi)紀40年(nian)(nian)(nian)代(dai)開(kai)(kai)始開(kai)(kai)發了(le)以蒸(zheng)餾法(fa)(fa)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu),到70年(nian)(nian)(nian)代(dai)前(qian)后初(chu)步形(xing)成(cheng)(cheng)了(le)工業化(hua)(hua)生產(chan)(chan)(chan)體系;1952年(nian)(nian)(nian)首先開(kai)(kai)發了(le)電(dian)滲(shen)(shen)析鹽(yan)水(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu);繼而(er)在60年(nian)(nian)(nian)代(dai)初(chu)又(you)開(kai)(kai)發了(le)反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)。近年(nian)(nian)(nian)來世(shi)界上海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)正向高(gao)效(xiao)化(hua)(hua)、低(di)能化(hua)(hua)和(he)(he)規(gui)模(mo)(mo)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)目標(biao)發展,反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)(SWRO)、多級閃(shan)蒸(zheng)(MSF)和(he)(he)多效(xiao)蒸(zheng)發(MED)更成(cheng)(cheng)為(wei)適用(yong)(yong)于大(da)型海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)主(zhu)流。我國的(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)起步于1958年(nian)(nian)(nian)。40年(nian)(nian)(nian)來發展很快,取得(de)了(le)長足進(jin)步和(he)(he)顯著(zhu)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)績,已逐步形(xing)成(cheng)(cheng)了(le)一門綜合性的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)學科和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)處理技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)產(chan)(chan)(chan)業。包括蒸(zheng)餾法(fa)(fa)、電(dian)滲(shen)(shen)析法(fa)(fa)、反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)法(fa)(fa)、太陽能法(fa)(fa)等淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在不同(tong)程(cheng)度上得(de)到較廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)發和(he)(he)應用(yong)(yong),初(chu)具規(gui)模(mo)(mo),并已取得(de)良(liang)好的(de)(de)(de)社會環境和(he)(he)經濟效(xiao)益(yi)。根據目前(qian)國內已經投產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)(de)工程(cheng)項目來看(kan),大(da)多海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)采用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是(shi)反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)。反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)法(fa)(fa)是(shi)利(li)用(yong)(yong)半(ban)透(tou)(tou)(tou)膜的(de)(de)(de)有(you)選擇(ze)性透(tou)(tou)(tou)過原理達(da)到鹽(yan)、水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)離(li)的(de)(de)(de)效(xiao)果。反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)是(shi)反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)膜,雖然膜及(ji)組件(jian)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)已相當成(cheng)(cheng)熟,膜的(de)(de)(de)脫鹽(yan)率>99.3%,但膜的(de)(de)(de)平均使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)只有(you)幾年(nian)(nian)(nian),這是(shi)造成(cheng)(cheng)海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)處理成(cheng)(cheng)本較高(gao)的(de)(de)(de)一個重要原因,而(er)海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)含鹽(yan)量(liang)又(you)直接關(guan)系到反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)膜的(de)(de)(de)壽(shou)命(ming),同(tong)等條件(jian)下,海(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)含鹽(yan)量(liang)越高(gao)反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)(tou)膜的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)越短。
由此(ci)我們想,如(ru)果使需處(chu)理(li)(li)(li)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)鹽(yan)量(liang)減小,是否能(neng)降低(di)(di)(di)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)淡(dan)(dan)化(hua)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)本呢?回答是肯定的(de)(de)(de)(de)(de)。為(wei)此(ci)引出(chu)了一(yi)個新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)概念——亞(ya)(ya)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)。 顧名思義,亞(ya)(ya)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)就(jiu)(jiu)是處(chu)于(yu)(yu)(yu)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)與淡(dan)(dan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan),亞(ya)(ya)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)鹽(yan)量(liang)遠小于(yu)(yu)(yu)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui),海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)鹽(yan)量(liang)通常(chang)在30000mg/L,而亞(ya)(ya)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)就(jiu)(jiu)是處(chu)于(yu)(yu)(yu)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和淡(dan)(dan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)之間(jian),亞(ya)(ya)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)鹽(yan)量(liang)高于(yu)(yu)(yu)單水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)1‰,低(di)(di)(di)于(yu)(yu)(yu)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)3%。其電導(dao)(dao)率(咸度)一(yi)般在 3000 ~ 8000 之間(jian),而海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)電導(dao)(dao)率30000~40000之間(jian),也就(jiu)(jiu)是說(shuo),亞(ya)(ya)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)電導(dao)(dao)率僅為(wei)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)電導(dao)(dao)率的(de)(de)(de)(de)(de)1/10~1/5之間(jian)。亞(ya)(ya)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan)電導(dao)(dao)率雖然遠遠低(di)(di)(di)于(yu)(yu)(yu)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)電導(dao)(dao)率但是也不能(neng)直接作為(wei)飲用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan)而利用。如(ru)果對亞(ya)(ya)海(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan)進行淡(dan)(dan)化(hua)處(chu)理(li)(li)(li)來獲得淡(dan)(dan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui),由于(yu)(yu)(yu)它的(de)(de)(de)(de)(de)電導(dao)(dao)率低(di)(di)(di),制水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)成(cheng)本就(jiu)(jiu)會大幅度下(xia)降。
亞(ya)(ya)(ya)(ya)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)形成主要有兩種,一(yi)種是(shi)沿海(hai)(hai)(hai)的(de)(de)江(jiang)河口水(shui)(shui)(shui)域的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)因(yin)受潮水(shui)(shui)(shui)影響,成為低鹽(yan)度的(de)(de)亞(ya)(ya)(ya)(ya)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui);另一(yi)種是(shi)沿海(hai)(hai)(hai)灘(tan)涂水(shui)(shui)(shui)庫里的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)。而這(zhe)兩種地方的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質具有濁度低、含鹽(yan)量低、藻類有機物(wu)(wu)含量高、微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)細(xi)菌(jun)含量高的(de)(de)特點。與海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)相比(bi),雖(sui)然含鹽(yan)量減小了,但是(shi)由于藻類、微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)細(xi)菌(jun)對反滲透膜的(de)(de)污(wu)染,也大(da)(da)大(da)(da)增加了亞(ya)(ya)(ya)(ya)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)淡化的(de)(de)處(chu)理成本。由此,我們想到可以利用水(shui)(shui)(shui)廠的(de)(de)常規工(gong)藝對亞(ya)(ya)(ya)(ya)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)行預處(chu)理,去(qu)除(chu)亞(ya)(ya)(ya)(ya)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)藻類、微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)細(xi)菌(jun)等會污(wu)染反滲透膜的(de)(de)物(wu)(wu)質,然后再經反滲透膜進(jin)(jin)行脫鹽(yan)處(chu)理,這(zhe)樣(yang)可以大(da)(da)大(da)(da)降低亞(ya)(ya)(ya)(ya)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)淡化處(chu)理成本。目前,亞(ya)(ya)(ya)(ya)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)淡化處(chu)理成本為2元人民幣/噸左(zuo)右,這(zhe)個數字已經接近現國內部分地區(qu)自來水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)價格。如(ru)果能進(jin)(jin)行一(yi)些中(zhong)等規模或大(da)(da)規模的(de)(de)實(shi)際工(gong)程(cheng)項目的(de)(de)投資運行,亞(ya)(ya)(ya)(ya)海(hai)(hai)(hai)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理成本還(huan)可以降低。
我國沿(yan)海(hai)(hai)地(di)(di)區(qu)(qu)含 11 個省(sheng)、區(qu)(qu)和直轄市,有(you) 18000 多(duo)公里的(de)海(hai)(hai)岸線(xian)和6500多(duo)個島嶼,人口(kou)占全國40%以(yi)上,社會(hui)總產值占 60% 左(zuo)(zuo)右。在沿(yan)海(hai)(hai)地(di)(di)區(qu)(qu)有(you)16個圍(wei)(wei)海(hai)(hai)蓄淡(dan)工(gong)程,其亞海(hai)(hai)水(shui)水(shui)源(yuan)相(xiang)對充足(zu)。目前(qian)(qian)(qian)國內(nei)外專家的(de)論斷是(shi)圍(wei)(wei)海(hai)(hai)庫(ku)(ku)區(qu)(qu)水(shui)質(zhi)自然淡(dan)化需要20年左(zuo)(zuo)右時間,象山的(de)大唐圍(wei)(wei)海(hai)(hai)水(shui)庫(ku)(ku)已(yi)近20年,目前(qian)(qian)(qian)庫(ku)(ku)區(qu)(qu)內(nei)的(de)淡(dan)化海(hai)(hai)水(shui)電(dian)(dian)導率(咸度)為3000~5000μs/cm,玉環漩門二期圍(wei)(wei)海(hai)(hai)蓄淡(dan)工(gong)程庫(ku)(ku)區(qu)(qu)經過5年的(de)自然淡(dan)化,目前(qian)(qian)(qian)其電(dian)(dian)導率為3000~4000μs/cm之間,已(yi)經完全屬(shu)于亞海(hai)(hai)水(shui)系列,隨(sui)著時間推移,其電(dian)(dian)導率仍會(hui)大幅度下降。
由此(ci)看來,我們國家有(you)著(zhu)豐(feng)富的(de)(de)亞海水(shui)資源(yuan),如果能合(he)理(li)的(de)(de)開(kai)發利用(yong),可以大(da)大(da)緩解我國沿海地區(qu)水(shui)資源(yuan)短缺的(de)(de)問題(ti)。

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