苦咸水淡化技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展建議
1 苦咸水利用的意義
由于人口的增長、經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的提高,對水的需求量越來越大,對水質(zhì)的要求越來越高,而水資源的嚴(yán)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(qū)14個開放城市,有9個淡水供應(yīng)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際公認(rèn)人均1 000 m3的嚴(yán)重缺水標(biāo)準(zhǔn)。我國城市的水資源短缺問題嚴(yán)重制約了地區(qū)經(jīng)濟和社會的發(fā)展。一些島嶼,如舟山和長島等的進(jìn)一步開發(fā),也受到水資源短缺的限制。據(jù)報道,世界現(xiàn)有人口中,水質(zhì)和水量都能獲得保障供水的為40%,無優(yōu)質(zhì)供水的25%,供水嚴(yán)重不足和無安全供水的人口高達(dá)35%。
因此,設(shè)計開發(fā)新型給水技術(shù),利用苦咸水,緩解水危機,為社會和城鄉(xiāng)人民提供安全、可靠、衛(wèi)生的生產(chǎn)、生活用水,是當(dāng)前國內(nèi)外給水領(lǐng)域的一個重大課題之一。
2 苦咸水淡化技術(shù)和應(yīng)用的現(xiàn)狀與前景
苦咸水是在漫長的地質(zhì)歷史時期里和復(fù)雜的地理環(huán)境中由多種因素綜合作用下形成與演變的,其中古地理環(huán)境、古氣候條件、海侵活動、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)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(fā)濃縮形成的。人類不適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟活動,造成沿海地區(qū)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(qū)廣泛分布有微咸水和半咸水,如黃淮海平原和西北內(nèi)陸盆地等。2004年,國家發(fā)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(jì)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(nóng)作物,有的將苦咸水淡化后用以解決工業(yè)和市政等用水問題。目前,世界上苦咸水淡化產(chǎn)量達(dá)7.0×106 m3/d左右?嘞趟夹g(shù)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(shù)占絕對優(yōu)勢。最大的苦咸水淡化工程是美國尤馬河水的處理工程,產(chǎn)水量37×104 m3/d。截至目前,有15個國家的100多個科研機關(guān)從事苦咸水利用與淡化方面的研究工作。
3 規(guī)劃與目標(biāo)
2010年,在我國西部建設(shè)一個城市微咸水淡化示范廠,完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、政策法規(guī)和產(chǎn)業(yè)化成套技術(shù)2020年,苦咸水利用量達(dá)到75億m3/年。
2020年,苦咸水利用量達(dá)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(fā)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(shè)投資應(yīng)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(biāo)研制適合用于處理苦咸水、微咸水、半微咸水的膜(反滲透復(fù)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(jìn)一步提升國產(chǎn)化水平。
(3)積極開展國際交流與合作,引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備,學(xué)習(xí)各國在規(guī)劃、設(shè)計、施工等的好經(jīng)驗,也可考慮資本運作,購買國際先進(jìn)技術(shù)公司。
(4) 為促進(jìn)膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,可在沿;騼(nèi)陸地區(qū)建立苦咸水資源開發(fā)利用不同技術(shù)發(fā)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(qū)和海島可建立小型太陽能、風(fēng)能苦咸水脫鹽裝置,發(fā)展配套產(chǎn)業(yè),使其規(guī)模和經(jīng)濟技術(shù)都達(dá)到國際水平。
(5)多渠道籌集資金,適時建改水設(shè)備廠,實行生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、售后服務(wù)、操作人員培訓(xùn)一條龍服務(wù);加強管理持證上崗(有一定文化水平、懂技術(shù)、身體健康)。
(6)制定嚴(yán)禁超采地下水法令,凡是將苦咸水作為飲用水源的地區(qū)必須上淡化裝置。
(7)研制開發(fā)苦咸水濃縮排水處理和綜合利用(如:養(yǎng)魚)及無害化的實用技術(shù)。
(8)進(jìn)一步開展咸水農(nóng)業(yè)的利用實用技術(shù)研究。
(9)盡快籌建城市微咸水淡化示范廠,為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境和降低淡化成本,同時開展?jié)馑拇笠?guī)模利用(如:養(yǎng)魚等)。
(10)加大堅持用科學(xué)的發(fā)展觀,必須合理地開發(fā)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(fā)利用中的量和度,確保我國的經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展。
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