把海水吃干榨净 可行吗?

时间:2020-08-13 10:22:33 分类:环保资讯 来源:光明日报 点击:150

聚焦环保网把海水淡化,淡化后的海水可以变为饮用水,剩下的浓海水进行提溴,然后进行晒盐或者提取其他成分,最终形成化工/发电——海水淡化——海水循环冷却——浓海水制盐/制碱的海水淡化与综合利用循环经济产业链。

前不久,天津海水淡化产业(人才)联盟成立,旨在整合全国海水淡化技术研发、装备制造、产品生产、工程建设及场景应用等优势资源,把海水“吃干榨净”。

干渴的地球

小伙伴们在课本上都学到过,地球上71%的面积被海洋覆盖,水总体积约有13亿8600万立方千米,海洋约占地球总水量的96.53%,湖泊咸水和地下咸水占0.94%,而淡水资源只占总水量的2.53%,再除去无法取用的冰川和高山冰冠中的水,陆地上可利用的淡水湖、地下水和河流的水量不到地球总水量的1%。根据联合国的数据,到2025年,全球约有18亿人可能面临“绝对缺水”的局面,全球三分之二的人口可能面临淡水供应紧张或限制。资料显示,我国是全球严重缺水的国家之一。2019年我国人均水资源2059.2吨,只能达到全球平均水平的三分之一。北京、天津、山东等10个省、市人均水资源拥有量低于500吨的严重缺水线。中国水资源的时空分布很不均匀,就空间分布来说,长江流域及其以南地区,水资源约占全国水资源总量的80%,但耕地面积仅为全国的36%左右,黄河、淮河、海河流域,水资源只有全国的8%,而耕地则占全国的40%。

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据有关部门预测,中国缺水的高峰将在2030年出现,那时人口将达到16亿,全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限,水资源开发难度极大,若不采取有效措施,届时因缺水造成的损失将更加巨大。

淡化海水补给水资源

16世纪末,人类试着用蒸馏器在船上直接蒸发海水来制取淡水,开创了人工淡化海水的先例。19世纪末,由于蒸汽轮船普遍发展,蒸发器也随之蓬勃发展起来,以满足锅炉用水和部分饮用水的需要。1877年,俄国在巴库建成世界上第一台固定式淡水装置。其他国家,尤其是缺少雨水的干旱国家也相继建成固定式淡水装置。但是,真正大规模地淡化海水,是在20世纪50年代后期。据统计,目前世界上共有70多个国家从事海水淡化工作。联合国《2030年可持续发展议程》指出,全球淡水资源到2030年将减少40%,同时世界人口迅速增长,爆发全球水资源危机的可能性极大;为了能给所有人提供水和环境卫生并对其进行可持续管理,海水淡化技术作为解决水危机的重要选项,可以在发展中国家推广相关技术。

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全球最大、最先进的以色列索莱克海水淡化水厂

根据公开发布的最新统计数据,截至2018年底,全国已建成海水淡化工程142个,工程规模120.17万吨/日。全国海水淡化工程在沿海9个省市分布。北方以大规模的工业用海水淡化工程为主,主要集中在天津、山东、河北等地的电力、钢铁等高耗水行业;南方以民用海岛海水淡化工程居多,主要分布在浙江等地,以百吨级和千吨级工程为主。自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所总工程师阮国岭介绍:“海水淡化是利用海水脱盐生产淡水的过程,淡化水作为稳定、优质的增量水源,可有效解决水资源短缺。与跨流域、长距离调水相比,具有不移民、少征地、不受气候影响等优点。淡化技术已经拓展应用于苦咸水淡化、废水资源化、水生态修复、水环境治理和饮水安全保障等领域,发挥了良好的社会、经济和生态效益。市场上销售的瓶装水,大多是纯净水,通过反渗透的工艺处理地表和/或地下水而得到,用了淡化的技术,只不过原料水不是海水而已。另外,很多的工业废水零排放项目,实质上就是集成了膜淡化和热法淡化技术才实现的。我国已掌握反渗透、低温多效两大国际商业化主流海水淡化技术,相关技术达到或接近国际先进水平。淡化技术在苦咸水和工业水等方面的应用规模则远大于海水,全国仅与膜有关的产值规模就超过3000亿元。”

如何防止污染的产生

2019年联合国大学水资源、环境与健康研究所的报告指出,全球的海水淡化厂每天会产出1.42亿立方米的盐水,并且大约80%脱盐后产生的浓盐水是在距离海岸10公里的范围内,直接排进海洋或者地表水、下水道和水井中,这些富含化学物质的盐水会对海岸带的生态系统和环境产生影响。研究人员表示,高盐度和溶解氧水平下降会对底栖生物(如生活在海底的蠕虫、蛤蜊、螃蟹、龙虾和海绵动物等)产生深远的影响,进而通过整个食物链的产生传导效应。全世界海洋管理者的共识是,解决这个问题的途径就是立法,比如出台更加严格的法规,用以遏制不符合排放标准的淡化厂。但是也有相关人士提出通过科技创新解决,比如淡化厂通过先进的废水处理工艺回收,就能大大减少对环境的影响;或者在波浪或潮汐发电厂旁建造海水淡化厂,这样就可以加速水流搅动,加快盐水混合速度等;也有生物学者提出,在高盐区域养殖耐盐的鱼类和盐生植物,采取与农业结合的机制,进行可持续发展创新。

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天津北疆电厂海水淡化装置照片

海岸带的生态资源环境,有其特殊性、脆弱性和敏感性,鉴于其一旦被破坏便很难恢复,因此淡化厂必须特别慎重,各国政府也应采取更严格的环境影响评估,运用综合管理手段,从社会、法治、经济、生态环境、工程技术等多个层面,多面向、跨领域、跨疆界的解决海水淡化产业与环境平衡问题。天津大学海洋战略研究所研究员刘家沂介绍:“联合国大会于2018年3月22日启动了‘水资源促进可持续发展’国际行动十年,号召采取转变水管理方式的行动。水资源综合管理,是推动水、土地和其他相关资源协作开发管理的过程,意图在保护生态系统可持续性的前提下,以公平的方式将经济与社会福利最大化。以多数海岸淡化厂的建设为例,环境影响评估在海岸带综合管理方面的作用,包括综合原则及相互关系、生态平衡原则、环境保护原则、预警原则、透明原则,以及修复与补偿,这些原则最终的实现,必须是一个全局性的海岸带环境影响评估。”

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天津大港新泉海水淡化有限公司照片

目前,我国多数海洋院校都缺乏海洋管理专业方向的学科建设,缺少培养文理工学科交叉、综合素质、系统思维的管理型人才计划。”因此,刘家沂建议:“应积极探索整合现有资源发展海洋管理学科,尽快培养海洋科技创新、资源与环境评估和海洋人文社会科学交叉、知识结构全面的海洋人才,这是可持续发展教育的发展方向,也是海洋强国建设的科技基础和重要保障。”链接:我国海水淡化的发展历程1920年前后,中国在山东省威海市刘公岛上已有了一座海水淡化蒸馏塔。蒸馏塔占地612平方米,与1560年突尼斯陆基海水淡化厂和1872年智利出现的世界上第一台太阳能海水淡化装置隶属同原理基础蒸馏海水淡化项目。1958年,国家海洋局第二海洋研究所首先在我国开展离子交换膜电渗析海水淡化的研究。1965年,山东海洋学院在国内最先进行反渗透CA不对称膜的研究。1970年,海水淡化会战主力汇集杭州,组织了全国第一个海水淡化研究室。

1981年,第一个日产200吨的电渗析海水淡化站在西沙群岛建成。1982年,中国海水淡化与水再利用学会经中科协学会部批准在杭州水处理技术研究开发中心成立。1984年,国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所成立,开始蒸馏法海水淡化装置研究。1985年1月16日,我国第一座海水淡化工厂在西沙群岛永兴岛建成投产。1987年,大港电厂从美国引进2套3000m/dMSF海水淡化装置,与离子交换法结合,解决锅炉补给水的供应。1997年,我国第一套500m/d反渗透海水淡化装置在浙江舟山嵊山岛投产建成,开创了国内海水淡化规模化应用的历史先河。2000年,河北沧州建设18000m3/d反渗透苦咸水淡化厂。2003年,山东荣成建成万吨级反渗透海水淡化示范工程;同年,河北黄烨发电厂引进20000m/d多效蒸馏海水淡化装置。2004年,我国首台我国自主知识产权的3000m/d低温多效蒸馏海水淡化工程在山东黄岛。2005年,《海水利用专项规划》作为第一个指导性纲领文件正式发布。2016年12月28日国家发展改革委、国家海洋局共同出台《全国海水利用“十三五”规划》,规划中明确提出:“以水定产、以水定城”和“推动海水淡化规模化应用”,推动海水利用技术应用于西部苦咸水地区,促进海水利用走进“一带一路”沿线国家。到2020年,全国海水淡化总规模达到220万吨/日以上,沿海城市新增海水淡化规模105万吨/日以上,海岛地区新增海水淡化规模14万吨/日以上。

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