如何合理地利用水资源对人们来说始终是一项挑战。人们可利用的淡 水资源大概只占据全球全部水资源的0。26% ,而海洋中的水却占到了 96。5%,如果能把海洋的水资源拿来使用的话,“用水紧缺”的问题就可以 在一定程度上得到缓解。不过,又咸又涩的海水可不能直接利用,不仅人 不能喝,用海水去灌溉农田的话,会造成土壤盐碱化,农作物也无法生长 聪明的人类找到了海水淡化的方法。
有一种比较简单的方法叫蒸馏法,也就是把海水加热,变成蒸汽,等 蒸汽冷却凝结后就成了淡水但是这种方法消耗的能源很多,科学家们在 使用这种方法时常利用核电厂里的高温余热对海水进行加热,这样会降低 成本。还有一种海水淡化方法是电渗析法。海水中的盐类物质都是以离子方 式存在的。
电渗析法利用了离子交换膜的选择透过性——阳离子交换膜(以 下筒称阳膜)只能透过阳离子,阴离子交换膜(以下简称阴膜)只能透过 阴离子。人们在淡化容器的两端分别安装上电极——分为阳极和阴极;在 淡化容器中交替放入多个阴膜和阳膜,把淡化容器分隔成多个分离室。
当 给淡化容器两端的电极通电时,阴离子向阳极移动,穿过阴膜后,被阳膜 阻挡;阳离子向阴极移动,穿过阳膜后,被阴膜阻挡。于是,一些分离室 中的水变淡了,而与它相邻的分离室中的水变浓了。这种淡化海水的方法, 成本较低,但是脱盐率也较低,需要多步操作才能使淡化后的海水达到饮 用水标准。
另一种方法的实用效果最佳。它是以一种只能透过水分子、不能透过 离子的半透膜为基础,在高压的环境下使得海水中的淡水通过薄膜,盐类 物质则被阻隔在薄膜之外&这样的方法叫反渗透法,耗能低,成效也显著。 中国的舟山地区已有利用这种设备进行海水淡化的工厂了。
海水淡化的现状是怎样的?
目前,全球海水淡化日产量约3 500万立方米,其中 80%用于饮用水,解决了 1亿多人的供水问题。全球有海水 淡化厂1。3万多座,海水淡化作为淡水资源的替代与增量技 术,愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视;全球直接利用 海水作为工业冷却水总量每年约6 000亿立方米,替代了大 量宝贵的淡水资源。
沙特阿拉伯的海水淡化厂占全球海水淡 化能力的24%。中国在反渗透法、蒸馏法等主流海水淡化关 键技术方面均取得重大突破,完成了自主知识产权的3 000 立方米/日低温多效海水淡化工程以及5 000立方米/日反渗 透海水淡化工程;海水直流冷却技术已进入万立方米/小时 级产业化示范阶段。
中国海水淡化成本逐步下降,已接近5 元/立方米。海水淡化规模越大,成本越低。国家支持在有居民海岛进行海水淡化。目前,海水淡化 技术在舟山群岛、西沙群岛等海岛的应用已日臻完善。我国 援外的海水淡化装置在马尔代夫、基里巴斯等岛国也获得了 成功。
如何淡化制取海水?
现代的蒸馏淡化技术,无论从生产规模、节能指标、安全运行周期及装置寿命等方面,都不仅优于传统的蒸馏法制水,而且大规模淡化海水时也优于其它技术。如科威特所使用的。
海水淡化有蒸馏法、反渗透法、电渗析法和冷冻法等。这些方法各有其适用范围和条件,其中以反渗透法耗能最低,回收率40%的反渗透脱盐淡化耗电为3。
5度/m3,但从实用、可靠和经济观点来看,大、中规模的淡化海水,当前以蒸馏法热电造水最为有利。
由热电造水所获得的淡化水,其能耗和成本部可以达到当前生产实际可以接受的水平,对水质要求高的场合,如电厂和锅炉用水。供水价格明显低于远距离输水。根据天津大港电厂和天律碱厂的实践表明,每m3淡化水成本为1。
70元。闪蒸法淡水含盐量3mg/L,经混合床处理费用为0。60元/m3;而用海河水经过离子交换树脂处理后的除盐水成本为3。10元/m3;如采用核电大规模淡化海水,每立方米的生产成本还可更低。
双目的造水不仅使高压蒸气的能值得以充分利用,而且系统的热效率大大提高、发电与淡化两个系统的设备造价和基建费用都会降低。
国外许多沿海工业基地。凡依靠海水淡化提供水源的,很多采用热电造水双目的技术,如前苏联的舍甫琴克工业区,美国的得克萨期城化工区,意大利托雷斯石油化工基地
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