苦咸水淡化技術的現狀以及發展建議
1 苦咸水利用的意義
由于人口的增長、經濟的持續發展和人民生活水平的提高,對水的需求量越來越大,對水質的要求越來越高,而水資源的嚴重污染,使本來緊張的水資源的供需矛盾更加尖銳化。沿海地區14個開放城市,有9個淡水供應不足,年缺水量60多億m3,城市人均水平大部分少于500 m3,尤其是天津、青島、連云港、上海,竟少于200 m3,遠遠低于國際公認人均1 000 m3的嚴重缺水標準。我國城市的水資源短缺問題嚴重制約了地區經濟和社會的發展。一些島嶼,如舟山和長島等的進一步開發,也受到水資源短缺的限制。據報道,世界現有人口中,水質和水量都能獲得保障供水的為40%,無優質供水的25%,供水嚴重不足和無安全供水的人口高達35%。
因此,設計開發新型給水技術,利用苦咸水,緩解水危機,為社會和城鄉人民提供安全、可靠、衛生的生產、生活用水,是當前國內外給水領域的一個重大課題之一。
2 苦咸水淡化技術和應用的現狀與前景
苦咸水是在漫長的地質歷史時期里和復雜的地理環境中由多種因素綜合作用下形成與演變的,其中古地理環境、古氣候條件、海侵活動、地質構造和水文地質條件等起了重要作用。淺層地下苦咸水,主要是在大陸鹽化過程中地下水中鹽分的蒸發濃縮形成的。人類不適當的經濟活動,造成沿海地區海水入侵,不合理的灌溉、排水、改良鹽堿地等活動也會使地下水變咸。
一般來講,含鹽量1~5 g/L的水叫低鹽度苦咸水,微咸水(礦化度1~3 g/L)和半咸水(礦化度3~5 g/L));5~10 g/L叫中鹽度苦咸水,10 g/L以上為高鹽度苦咸水;含鹽量50~500 g/L稱之為鹵水。本文的苦咸水淡化主要是對含鹽量為1~5 g/L以下的低鹽度苦咸水淡化。
我國北方和沿海地區廣泛分布有微咸水和半咸水,如黃淮海平原和西北內陸盆地等。2004年,國家發布了新一輪的全國地下水資源評價。
苦咸水淡化方法主要有蒸餾法、膜法、電滲析法。蒸餾法主要有多效蒸餾(ME)、多級閃蒸(MSF)、壓氣蒸餾(VC)。膜法主要有反滲透(RO)、納濾(NF);電滲析法主要有電滲析(ED)、頻繁倒極電滲析(EDR)等。
自20 世紀30年代,世界上許多國家就開始了苦咸水利用與淡化方面的研究。如:突尼斯、阿爾及利亞、美國、以色列、印度等,有的把咸水直接灌溉于農作物,有的將苦咸水淡化后用以解決工業和市政等用水問題。目前,世界上苦咸水淡化產量達7.0×106 m3/d左右。苦咸水淡化技術中,反滲透(RO)占76%,電滲析(ED)占15.6%,多級閃蒸(MSF)占2%,其他占5%。很明顯,膜技術占絕對優勢。最大的苦咸水淡化工程是美國尤馬河水的處理工程,產水量37×104 m3/d。截至目前,有15個國家的100多個科研機關從事苦咸水利用與淡化方面的研究工作。
3 規劃與目標
2010年,在我國西部建設一個城市微咸水淡化示范廠,完善技術標準規范體系、政策法規和產業化成套技術2020年,苦咸水利用量達到75億m3/年。
2020年,苦咸水利用量達到100億m3/年。
4 開展苦咸水淡化工作的建議
(1)為了順利地開展苦咸水資源的開發利用工作,需要國家和地方政府加大投入,給于政策和財政支持,建設投資應采取以受益戶為主,國家扶持的方式。
(2)國家科技部立項招標研制適合用于處理苦咸水、微咸水、半微咸水的膜(反滲透復合膜納濾膜、微孔濾膜、離子交換膜、平板膜、中孔纖維膜、均相離子交換膜等的材料和輔料及處理裝置,進一步提升國產化水平。
(3)積極開展國際交流與合作,引進先進技術和設備,學習各國在規劃、設計、施工等的好經驗,也可考慮資本運作,購買國際先進技術公司。
(4) 為促進膜技術產業發展,可在沿海或內陸地區建立苦咸水資源開發利用不同技術發展模式的示范工程,如:RO、NF、ED等,也可建立不同管理和運營模式的示范工程,在廣大牧區和海島可建立小型太陽能、風能苦咸水脫鹽裝置,發展配套產業,使其規模和經濟技術都達到國際水平。
(5)多渠道籌集資金,適時建改水設備廠,實行生產、安裝、調試、售后服務、操作人員培訓一條龍服務;加強管理持證上崗(有一定文化水平、懂技術、身體健康)。
(6)制定嚴禁超采地下水法令,凡是將苦咸水作為飲用水源的地區必須上淡化裝置。
(7)研制開發苦咸水濃縮排水處理和綜合利用(如:養魚)及無害化的實用技術。
(8)進一步開展咸水農業的利用實用技術研究。
(9)盡快籌建城市微咸水淡化示范廠,為了保護生態環境和降低淡化成本,同時開展濃水的大規模利用(如:養魚等)。
(10)加大堅持用科學的發展觀,必須合理地開發和利用苦咸水的宣傳力度,要求一定要把握好地下水資源開發利用中的量和度,確保我國的經濟和社會可持續發展。
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