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海水淡化解決“幹渴”問題

作者:林 芮 尚凱元 發布日期:2019-08-21 12:06

    聯合國新發布的《世界水發展報告》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,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。海水淡化成爲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,每天可生産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個國家生産的淡化水,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,日均産水規模近120萬噸。

海水淡化技術現有20余種,主要分爲蒸餾法和膜法兩大類。蒸餾法曆史久遠,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,使其蒸發冷凝獲得淡水。這一技術大幅改善了蒸餾所産生的積垢問題,但能耗偏高。新研發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,産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,反滲透法目前已成爲投資最少、成本最低的海水淡化手段。現階段,生産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環境,甚至使生物種群發生改變。因此,人類在利用海水“解渴”的同時,還要加強對海域生態環境的考量,重視廢水的處理工作。 

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來源:人民日報 編輯:李楠