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     中国海洋报
     中科院海洋研究所

     

     

     

       

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    海水淡化

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    反渗透淡化装置

      全球淡水告急!世纪之交的各种传媒,整天谈论缺水问题。的确,在人类面临的资源?;?,除能源?;?,最为人担忧的是淡水?;?。

      我们常说我们的地球是个水球,到处都是水。但是,供人类生存、发展使用的淡水却少得可怜。全球水量中,97%是又苦又咸,不能饮用、不能灌溉、不能烧锅炉、不能洗涤的海水。3%的淡水的绝大部分又冻结在极地、高山的冰雪中。深埋在地下、悬浮于空气中的淡水也无法直接利用。其结果是,大约只有0.007%的存在于江、河、湖泊、水库和浅地层中的淡水是人类可以利用的。

      由于淡水分布的不均匀,地球陆地本来就有60%的地方是缺水地区和根本无水的沙漠。目前,全世界大约三分之一的人口生活在缺水状态中。据预测,到2025年,全世界三分之二的人口将生活在缺水状态中。现在,世界上已经有些地区,如中东地区,正在为争水而打仗。有一份权威性的研究报告说:“除非我们改进淡水供给政策,否则我们将可能因缺水而引起大规模冲突,发生大灾难?!?

    电渗析海水淡化装置

      淡水?;值饺绱搜现氐某潭仁遣黄婀值?。3000年前的铜器时代,全球人口不过2-3千万,现在已经突破60亿。中国人口在清朝以前,长期保持在5-9千万之间,现在已经突破12亿。为满足最低需要,一个人一天要喝2-2.5升水。为保证一人一天之需,古代人一两担(50升)水就足够了。现代城市居民,一天每人没有300升水,就不能保持生活的舒适。现代农业、工业都消耗大量淡水,没有水,工农业便不能发展。淡水缺乏如此急迫,向海洋索取淡水成为刻不容缓的任务?! ?br>
      海水淡化是人类追求了几百年的梦想。早在世界大航海时代,英国王室曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。但是,至今尚无人得到这一赏格。因为到目前为止,海水淡化的方法虽然有了320多种,但是,还没有一种达到该赏格规定的“物美价廉”的标准。

      “物美价廉”、“经济合算”也是相对而言的。以石油为能源,从海水生产出来的淡水,可能比油还贵。但是,在特定情况下,还是值得的。大航海时代就已经有蒸馏器供远航帆船应急之用。轮船时代,几乎所有远洋商船和作战舰艇上都安装了应急的海水淡化设备。尽管这些海水谈化设备除了例行“试车”,几乎从来没有投入使用过,按照海上安全航行制度规定,一切有关舰船在设计的时候,都不能缺少应急海水淡化设备。

      一些小型海岛,在国防、科学研究、资源开发方面地位十分重要。为保证驻岛人员的生活,除从大陆运送淡水外,安装代价昂贵的海水谈化装置也是必要的。如我国西沙群岛、南沙群岛驻军单位和海洋观测站上都有海水淡化装置,并经常投入使用。

      盛产石油、经济富有的中东国家,大多是干旱的沙漠地区。在这样的地区,水比油贵并不认为是不合算的。他们花费一些石油和金钱,大规模淡化海水,供应人们的生活,浇灌树木花草,美化环境。他们觉得这是很值得的。

      正因为如此,20世纪50年代以后,海水谈化,作为一门现实的应用技术,发展很快。在已经开发的20几种淡化技术中,蒸馏法、电渗析法、反渗透法达到了工业规模的生产应用。

      电渗析淡化法是使用一种特别制造的薄膜实现的。在电力作用下,海水中盐类的正离子穿过阳膜跑向阴极方向,不能穿过阴膜而留下来;负离子穿过阴膜跑向阳极方向,不能穿过阳膜而留下来。这样,盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水,而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。

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    中纤维反渗透海水淡化装置

      反渗透淡化法更加绝妙。它使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是只让淡水通过,不让盐分通过。如果不施加压力,用这种膜隔开咸水和淡水,淡水就自动地住咸水那边渗透。我们通过高压泵,对海水施加压力,海水中的淡水就透过膜到淡水那边去了,因此叫做反渗透,或逆渗透。

      蒸馏法的原理很简单,就是我们在实验室里制备蒸馏水的原理。把海水烧到沸腾,淡水蒸发为蒸汽,盐留在锅底,蒸汽冷凝为蒸馏水,即是淡水。

      这种古老的海水淡化方法,消耗大量能源,产生大量锅垢,很难大量生产淡水。现代多级闪急蒸馏淡化使古老的蒸馏法焕发了青春。

      水在常规气压下,加热到100℃才沸腾成为蒸汽。如果使适当加温的海水,进入真空或接近真空的蒸馏室,便会在瞬间急速蒸发为蒸汽。利用这一原理,做成多级闪急蒸馏海水淡化装置。此种淡化装置可以造得比较大,真空蒸发室可以造得比较多,连接起来,成为大型海水淡化工厂。这种淡化工厂,可以与热电厂建在一起,利用热电厂的余热加热海水。水电联产,可以大大降低生产成本。现行大型海水淡化厂,大多采用此法。如果太阳能蒸发淡化法能够投入实用,古老的蒸馏淡化技术又上一个节能的新台阶。

      目前,海水淡化基本上也已经形成新兴产业部门。1975年,全世界海水淡化日产量达200万吨。此后,以每两年翻一番的速度增长。 1975年,香港建成一个日产18万吨的海水淡化厂,在当时属于世界先进的淡化厂。祖国从1965年开始向香港供水。引用充沛的东江水,不断扩大“东深供水工程”,保证香港发展充足用水。1975年建成的大型海水淡化厂成了备用设备。 1983年,沙特阿拉伯吉达港建成日产30万吨海水淡化厂。接着,巴林建成日产10万吨海水淡化厂??仆睾K芰θ詹?00多万吨。中东盛产石油的富国,人民生活用水基本上已可完全依靠海水淡化来供应。

      海水谈化技术的进步鼓舞着我们,人类必能最终找到生产大量廉价淡化海水的方法,最终克服淡水紧缺的威胁。在这个问题彻底解决之前,我们应当实行节约用水。


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