苦咸水淡化技术的现状以及发展建议
1 苦咸水利用的意义
由于人口的增长、经济的持续发展和人民生活水平的提高,对水的需求量越来越大,对水质的要求越来越高,而水资源的严重污染,使本来紧张的水资源的供需矛盾更加尖锐化。沿海地区14个开放城市,有9个淡水供应不足,年缺水量60多亿m3,城市人均水平大部分少于500 m3,尤其是天津、青岛、连云港、上海,竟少于200 m3,远远低于国际公认人均1 000 m3的严重缺水标准。我国城市的水资源短缺问题严重制约了地区经济和社会的发展。一些岛屿,如舟山和长岛等的进一步开发,也受到水资源短缺的限制。据报道,世界现有人口中,水质和水量都能获得保障供水的为40%,无优质供水的25%,供水严重不足和无安全供水的人口高达35%。
因此,设计开发新型给水技术,利用苦咸水,缓解水危机,为社会和城乡人民提供安全、可靠、卫生的生产、生活用水,是当前国内外给水领域的一个重大课题之一。
2 苦咸水淡化技术和应用的现状与前景
苦咸水是在漫长的地质历史时期里和复杂的地理环境中由多种因素综合作用下形成与演变的,其中古地理环境、古气候条件、海侵活动、地质构造和水文地质条件等起了重要作用。浅层地下苦咸水,主要是在大陆盐化过程中地下水中盐分的蒸发浓缩形成的。人类不适当的经济活动,造成沿海地区海水入侵,不合理的灌溉、排水、改良盐碱地等活动也会使地下水变咸。
一般来讲,含盐量1~5 g/L的水叫低盐度苦咸水,微咸水(矿化度1~3 g/L)和半咸水(矿化度3~5 g/L));5~10 g/L叫中盐度苦咸水,10 g/L以上为高盐度苦咸水;含盐量50~500 g/L称之为卤水。本文的苦咸水淡化主要是对含盐量为1~5 g/L以下的低盐度苦咸水淡化。
我国北方和沿海地区广泛分布有微咸水和半咸水,如黄淮海平原和西北内陆盆地等。2004年,国家发布了新一轮的全国地下水资源评价。
苦咸水淡化方法主要有蒸馏法、膜法、电渗析法。蒸馏法主要有多效蒸馏(ME)、多级闪蒸(MSF)、压气蒸馏(VC)。膜法主要有反渗透(RO)、纳滤(NF);电渗析法主要有电渗析(ED)、频繁倒极电渗析(EDR)等。
自20 世纪30年代,世界上许多国家就开始了苦咸水利用与淡化方面的研究。如:突尼斯、阿尔及利亚、美国、以色列、印度等,有的把咸水直接灌溉于农作物,有的将苦咸水淡化后用以解决工业和市政等用水问题。目前,世界上苦咸水淡化产量达7.0×106 m3/d左右。苦咸水淡化技术中,反渗透(RO)占76%,电渗析(ED)占15.6%,多级闪蒸(MSF)占2%,其他占5%。很明显,膜技术占绝对优势。最大的苦咸水淡化工程是美国尤马河水的处理工程,产水量37×104 m3/d。截至目前,有15个国家的100多个科研机关从事苦咸水利用与淡化方面的研究工作。
3 规划与目标
2010年,在我国西部建设一个城市微咸水淡化示范厂,完善技术标准规范体系、政策法规和产业化成套技术2020年,苦咸水利用量达到75亿m3/年。
2020年,苦咸水利用量达到100亿m3/年。
4 开展苦咸水淡化工作的建议
(1)为了顺利地开展苦咸水资源的开发利用工作,需要国家和地方政府加大投入,给于政策和财政支持,建设投资应采取以受益户为主,国家扶持的方式。
(2)国家科技部立项招标研制适合用于处理苦咸水、微咸水、半微咸水的膜(反渗透复合膜纳滤膜、微孔滤膜、离子交换膜、平板膜、中孔纤维膜、均相离子交换膜等的材料和辅料及处理装置,进一步提升国产化水平。
(3)积极开展国际交流与合作,引进先进技术和设备,学习各国在规划、设计、施工等的好经验,也可考虑资本运作,购买国际先进技术公司。
(4) 为促进膜技术产业发展,可在沿海或内陆地区建立苦咸水资源开发利用不同技术发展模式的示范工程,如:RO、NF、ED等,也可建立不同管理和运营模式的示范工程,在广大牧区和海岛可建立小型太阳能、风能苦咸水脱盐装置,发展配套产业,使其规模和经济技术都达到国际水平。
(5)多渠道筹集资金,适时建改水设备厂,实行生产、安装、调试、售后服务、操作人员培训一条龙服务;加强管理持证上岗(有一定文化水平、懂技术、身体健康)。
(6)制定严禁超采地下水法令,凡是将苦咸水作为饮用水源的地区必须上淡化装置。
(7)研制开发苦咸水浓缩排水处理和综合利用(如:养鱼)及无害化的实用技术。
(8)进一步开展咸水农业的利用实用技术研究。
(9)尽快筹建城市微咸水淡化示范厂,为了保护生态环境和降低淡化成本,同时开展浓水的大规模利用(如:养鱼等)。
(10)加大坚持用科学的发展观,必须合理地开发和利用苦咸水的宣传力度,要求一定要把握好地下水资源开发利用中的量和度,确保我国的经济和社会可持续发展。
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