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海水淡化解決“干渴”問題
發(fā)布時間：
2019-09-03
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聯合國新發(fā)布的《世界水發(fā)展報告》顯示，全球用水量已達到一個世紀前的6倍，預計到2050年還將增加20%至50%。目前，超過1/4的人口生活在水資源嚴重稀缺的地區(qū)，可能出現的水荒給人類生存構成了嚴重威脅。
地球表面70%被水覆蓋，但人類生存所必需的淡水資源卻極其有限，僅占全球總水量的2.5%，其余97.5%都是無法直接飲用的海水。海水淡化成為化解水資源短缺的一個重要途徑。據聯合國大學的研究數據，全世界目前有超過16萬家海水過濾工廠，每天可生產9500萬立方米淡水，其中近半出自中東和北非。此外，馬爾代夫、新加坡、卡塔爾等8個國家生產的淡化水，甚至超過了取自天然水源的淡水量。截至2017年底，中國已建成海水淡化工程136個，日均產水規(guī)模近120萬噸。
海水淡化技術現有20余種，主要分為蒸餾法和膜法兩大類。
蒸餾法
蒸餾法歷史久遠，目前中東國家廣泛采用的多級閃蒸技術就屬于此類。該技術發(fā)明于上世紀50年代，基本原理是把加熱的海水依次通過溫度、壓力逐級降低的閃蒸室，使其蒸發(fā)冷凝獲得淡水。這一技術大幅改善了蒸餾所產生的積垢問題，但能耗偏高。新研發(fā)的低溫多效蒸餾技術，可以在不超過70攝氏度的條件下，將幾個蒸發(fā)器串聯操作，降低了能耗，且水垢少水質高，更具推廣潛力。
膜法
膜法中的反滲透法也是應用十分廣泛的技術。主要原理是把海水經高壓水泵加壓處理，產生大于海水滲透壓的壓力，使淡水通過反透膜反滲出來，濃鹽水則由另一端排放出去。隨著膜性能的提高和價格的下降，反滲透法目前已成為投資最少、成本最低的海水淡化手段。現階段，生產1立方米淡化水的能耗，已經從最初的20多度電降至4度電以下，未來還有可能進一步降低。由于技術先進，新加坡已經把海水淡化成本降到了每立方米0.49美元。
海水雖然取之不竭，淡化成本也不斷降低，但目前成本依舊偏高。現有的大部分海水淡化設施都位于高收入、嚴重缺水的國家。不過，技術的創(chuàng)新總是令人期待。美國萊斯大學的科研人員，利用廉價塑料透鏡把陽光聚焦到納米光子太陽能膜的“熱點”上，可以將太陽能海水淡化系統(tǒng)的效率提高50%以上。
海水淡化技術的進步令人鼓舞，但其衍生的環(huán)境問題也不容忽視。高溫、高鹽、摻雜化學藥劑的廢水，通常直接排入海洋，一定程度上影響著海洋生態(tài)環(huán)境，甚至使生物種群發(fā)生改變。因此，人類在利用海水“解渴”的同時，還要加強對海域生態(tài)環(huán)境的考量，重視廢水的處理工作。
地球表面70%被水覆蓋，但人類生存所必需的淡水資源卻極其有限，僅占全球總水量的2.5%，其余97.5%都是無法直接飲用的海水。海水淡化成為化解水資源短缺的一個重要途徑。據聯合國大學的研究數據，全世界目前有超過16萬家海水過濾工廠，每天可生產9500萬立方米淡水，其中近半出自中東和北非。此外，馬爾代夫、新加坡、卡塔爾等8個國家生產的淡化水，甚至超過了取自天然水源的淡水量。截至2017年底，中國已建成海水淡化工程136個，日均產水規(guī)模近120萬噸。
海水淡化技術現有20余種，主要分為蒸餾法和膜法兩大類。
蒸餾法
蒸餾法歷史久遠，目前中東國家廣泛采用的多級閃蒸技術就屬于此類。該技術發(fā)明于上世紀50年代，基本原理是把加熱的海水依次通過溫度、壓力逐級降低的閃蒸室，使其蒸發(fā)冷凝獲得淡水。這一技術大幅改善了蒸餾所產生的積垢問題，但能耗偏高。新研發(fā)的低溫多效蒸餾技術，可以在不超過70攝氏度的條件下，將幾個蒸發(fā)器串聯操作，降低了能耗，且水垢少水質高，更具推廣潛力。
膜法
膜法中的反滲透法也是應用十分廣泛的技術。主要原理是把海水經高壓水泵加壓處理，產生大于海水滲透壓的壓力，使淡水通過反透膜反滲出來，濃鹽水則由另一端排放出去。隨著膜性能的提高和價格的下降，反滲透法目前已成為投資最少、成本最低的海水淡化手段。現階段，生產1立方米淡化水的能耗，已經從最初的20多度電降至4度電以下，未來還有可能進一步降低。由于技術先進，新加坡已經把海水淡化成本降到了每立方米0.49美元。
海水雖然取之不竭，淡化成本也不斷降低，但目前成本依舊偏高。現有的大部分海水淡化設施都位于高收入、嚴重缺水的國家。不過，技術的創(chuàng)新總是令人期待。美國萊斯大學的科研人員，利用廉價塑料透鏡把陽光聚焦到納米光子太陽能膜的“熱點”上，可以將太陽能海水淡化系統(tǒng)的效率提高50%以上。
