第十七课海水淡化工程.doc

2004海水淡化与利用技术国际研讨会（中国天津）上，国际脱盐协会技术委员会主席里昂阿维尔布奇提出：淡化海水是从淡水危机和水污染困境下实现新水源生产的唯一希望。第十七课 海水淡化工程地球上淡水告急!世纪之交的各种传媒，整天谈论缺水问题。联合国第一次环境与发展大会指出，“石油危机之后，下一个危机便是水”。预计到2025年，全世界将有30亿人缺水 ，缺水所波及的国家和地区将达40多个。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0007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。海水淡化势在必行海水是地球上数量最大的资源，是取之不尽、用之不竭的水资源，开发利用海水淡化技术，不仅是现代海洋开发的一项重要任务，而且也是未来开发新的水源，解决全球性水资源危机的重要途径之一。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。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。”我国是淡水资源紧缺的国家之一，近年来，由于人口的大量增长，经济的快速发展，我国不少地区缺水形势日益严峻。尤其是部分经济发达、人口密集、在国民经济中占有举足轻重地位的沿海地区，人均水资源量都低于500立方米。淡水危机闹到如此严重的程度是不奇怪的。3000年前的铜器时代，全球人口不过23千万，现在已经突破60亿。中国人口在清朝以前，长期保持在59千万之间，现在已经突破12亿。古代人一天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。海水淡化的技术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。如中国西沙群岛、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。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，淡水就自动地往咸水那边渗透。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。经过多年的努力，海水淡化关键技术已经解决，蒸馏法海水淡化技术作为主要技术占海水淡化总产量80%。而我国在蒸馏法海水淡化技术方面已与世界水平接近，且全部为自主知识产权，青岛黄岛电厂3000吨/日海水淡化工程的成功运行标志着我国在大型蒸馏法海水淡化技术方面完全成熟。海水淡化前途无量淡化海水已经成为世界各国政府应对水源短缺问题的标准做法，尤其是在干旱的地区。据国际脱盐协会统计，目前，全世界共有15233台海水淡化装置在运行，分布在125个国家，解决着1亿多人的生活用水和大量工业用水。现在，已有40多个国家开展“海水淡化”技术研究工作，美国、日本、英国、法国、以色列、俄罗斯、意大利和韩国等的“淡化”技术更为成熟。我国研究海水淡化技术始于20世纪50年代，经过50多年的发展，已组建了专门的海水淡化科研开发机构，形成了一批专门人才队伍，并掌握了反渗透法、蒸馏法在内的多项海水淡化技术。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。最近20多年我国的海水淡化产业发展迅速。1981年在西沙建成首座200吨级电渗析海水淡化站，1997年在浙江嵊泗建起了首座500吨级反渗透海水淡化站，以后又建成1000吨级反渗透海水淡化示范工程，并已建成5000吨级的淡化站。目前，我国已建成百吨级以上反渗透海水淡化工程13个，合计日产淡化水近3万吨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，目前，淡化海水满足了该国80%以上的淡水需求。巴林也建成日产10万吨海水淡化厂。科威特海水淡化能力日产100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。以色列南部地区极端干旱，为了开发该地区，采取了咸水以及海水淡化技术。埃拉特有居民4万多人，海水淡化历史较长。最早在1965年就建立了海水淡化厂，并且生产量也逐年增大，从最初不足5000立方米/天增加到目前总产量近70000立方米/天。在印度洋岛国马尔代夫，200多个有人居住的岛上全部建立了海水淡化站，由政府补贴，向当地百姓免费供应淡水。位于阿尔及利亚蒂齐乌祖省的TIGZIR海水淡化站也已经投运。该站日处理海水量约2500立方米，可满足1.7万名居民用水需求。另有11座同类淡化站将于近期在部分沿海城市竣建，届时阿海水淡化能力将达每日100万立方米。我国天津大港区将建亚洲最大海水淡化厂，占地 180亩，日产 55万吨。该海水淡化项目由新加坡凯发集团兴建。2007年建成一期10万吨 /日、 2008年建成