打开龙头喝“海水”已不再遥远

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打开龙头喝“海水”已不再遥远
2013-03-28 06:05:51   来源： 中国科技网

海水淡化设备（资料图片）
地球水资源总量虽然很大，但其中97.5%是海水，淡水仅占2.5%，而在这有限的淡水资源中，90%是人类难以企及的南北两极冰盖、冰川、冰雪，人类目前能够利用的淡水资源只占全球水资源总量的0.26%。
然而随着人口膨胀与工农业生产规模的迅速扩大，全球工业用水量已增加了20倍。淡水供需矛盾日益突出。
在淡水资源威胁人类生存的当下，海水淡化绝对是一个福音。如果能将取之不尽、用之不竭的海水转化成人类所需的淡水，并能使之规模化、产业化，将意味着未来人类不再为水而愁。
近日有媒体报道，北控水务集团有关负责人表示，已完全掌握大型海水淡化项目的核心技术。3年后，位于河北唐山境内的曹妃甸海水淡化项目日产能可达100万吨，经过270公里的输水管线，可将淡化后达到自来水标准的渤海海水源源不断地送到京城。这不仅意味着北京市民将有望喝上“海水”，也意味着这一新兴产业离人们的生活渐行渐近。
———— 海水淡化的方式 ————
蒸馏法蒸发水 反渗透膜法脱盐
据北控水务集团介绍，之所以选址曹妃甸来做海水淡化，是因为它有地理位置的优势，受洋流影响，曹妃甸海域属清洁海域，水质明显优于渤海湾其他海域，而且该项目所使用的海水均来自海面以下15米。
为什么要选择海面以下15米的海水呢？中关村海水淡化产业联盟的秘书长单位北京赛诺水务的技术总监张松建说，海水淡化的取水有两种方式，一种是表面式取水，另一种是海面下取水。“两者最大的区别就是水质不同。”表面式取水，主要利用潮差用引水渠将海水引入淡化厂，这种方法取水简单，但由于海水表面污染物、微生物较多，水质较差，因此海水的预处理系统比较复杂。而曹妃甸项目则采取海面下取水，这种取水方式取水较困难，但是由于水质较好因此预处理简单。
张松建指出，海水经过取水和预处理后，就该进入淡化的环节了。目前海水的淡化技术主要分为热法和膜法两种。热法又叫蒸馏法，其原理很简单，就是把海水加热蒸发，蒸汽冷凝为淡水。常用的热法海水淡化又包括两种方式：多级闪蒸和低温多效蒸馏。其中，多级闪蒸是把海水加热到120℃左右，然后进入到一系列压力逐渐降低的蒸发器内，一部分海水在压力突然降低的情况下会以“闪电”般的速度蒸发，蒸汽遇冷凝结成为淡水，剩余的海水进入下一个压力更低的蒸发器内蒸发。而低温多效蒸馏则是把海水在真空蒸发器内加热到70℃左右时蒸发，产生的蒸汽用于加热下一个蒸发器内的海水，同时蒸汽遇冷变成淡水。
由于海水腐蚀性很强，再加上120℃的高温，会加速对金属的腐蚀和结垢，因此采用多级闪蒸法对淡化装备的材质要求较高，造成设备整体价格的昂贵。而采用低温多效蒸馏法由于温度没有那么高，因此对设备的腐蚀结垢程度大大降低，使得设备材质的要求降低，使用寿命延长，运行维护简单，且由于需要的温度低，因此低温多效蒸馏法可以利用工业企业生产中的废热或余热，因此近5年来，从全球范围来看，低温多效蒸馏法正在逐步取代多级闪蒸法。
膜法主要是利用反渗透膜对海水进行淡化，反渗透膜就像一个筛子，当对海水施加一定压力时，只有体积小的水分子能通过反渗透膜，而体积大的盐分则不能通过。现在一般反渗透膜的孔径只有十分之一纳米。在这个孔径下，水中的盐分、比细菌更小的病毒，以及作为离子态存在的重金属都不能通过。
海水淡化后会留下一些盐度很高的浓盐水，这些浓盐水的含盐量比海水的含盐量要高约1倍，按照国际行业通常做法，这部分浓盐水是可以直排入海的，排放的时候会采取一些措施，尽量减少对周边海域的影响。但是张松建指出，由于渤海湾属于半封闭海湾，自身的置换能力差，有关专家推测渤海湾的海水完全置换一遍需要20—30年。这样如果直接将浓盐水排入渤海湾中，就会导致渤海湾的海水盐度逐渐上升，对海洋环境造成影响。因此曹妃甸项目，海水淡化后的浓盐水将不会直接排入渤海湾，而是给附近的盐化工企业作为盐化工的原料水，进行加工处理。

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海水淡化设备