海水淡化
|
|
|
反滲透淡化裝置 |
全球淡水告急!世紀(jì)之交的各種傳媒，整天談?wù)撊彼畣?wèn)題。的確，在人類(lèi)面臨的資源危機(jī)中，除能源危機(jī)之外，最為人擔(dān)憂(yōu)的是淡水危機(jī)。
我們常說(shuō)我們的地球是個(gè)水球，到處都是水。但是，供人類(lèi)生存、發(fā)展使用的淡水卻少得可憐。全球水量中，97％是又苦又咸，不能飲用、不能灌溉、不能燒鍋爐、不能洗滌的海水。3％的淡水的絕大部分又凍結(jié)在極地、高山的冰雪中。深埋在地下、懸浮于空氣中的淡水也無(wú)法直接利用。其結(jié)果是，大約只有0．007％的存在于江、河、湖泊、水庫(kù)和淺地層中的淡水是人類(lèi)可以利用的。
由于淡水分布的不均勻，地球陸地本來(lái)就有60％的地方是缺水地區(qū)和根本無(wú)水的沙漠。目前，全世界大約三分之一的人口生活在缺水狀態(tài)中。據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年，全世界三分之二的人口將生活在缺水狀態(tài)中。現(xiàn)在，世界上已經(jīng)有些地區(qū)，如中東地區(qū)，正在為爭(zhēng)水而打仗。有一份權(quán)威性的研究報(bào)告說(shuō)：“除非我們改進(jìn)淡水供給政策，否則我們將可能因缺水而引起大規(guī)模沖突，發(fā)生大災(zāi)難�！�
|
|
|
電滲析海水淡化裝置 |
淡水危機(jī)鬧到如此嚴(yán)重的程度是不奇怪的。3000年前的銅器時(shí)代，全球人口不過(guò)2-3千萬(wàn)，現(xiàn)在已經(jīng)突破60億。中國(guó)人口在清朝以前，長(zhǎng)期保持在5-9千萬(wàn)之間，現(xiàn)在已經(jīng)突破12億。為滿(mǎn)足最低需要，一個(gè)人一天要喝2-2.5升水。為保證一人一天之需，古代人一兩擔(dān)(50升)水就足夠了。現(xiàn)代城市居民，一天每人沒(méi)有300升水，就不能保持生活的舒適�，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)、工業(yè)都消耗大量淡水，沒(méi)有水，工農(nóng)業(yè)便不能發(fā)展。淡水缺乏如此急迫，向海洋索取淡水成為刻不容緩的任務(wù)。
海水淡化是人類(lèi)追求了幾百年的夢(mèng)想。早在世界大航海時(shí)代，英國(guó)王室曾懸賞征求經(jīng)濟(jì)合算的海水淡化方法。但是，至今尚無(wú)人得到這一賞格。因?yàn)榈侥壳盀橹�，海水淡化的方法雖然有了320多種，但是，還沒(méi)有一種達(dá)到該賞格規(guī)定的“物美價(jià)廉”的標(biāo)準(zhǔn)。
“物美價(jià)廉”、“經(jīng)濟(jì)合算”也是相對(duì)而言的。以石油為能源，從海水生產(chǎn)出來(lái)的淡水，可能比油還貴。但是，在特定情況下，還是值得的。大航海時(shí)代就已經(jīng)有蒸餾器供遠(yuǎn)航帆船應(yīng)急之用。輪船時(shí)代，幾乎所有遠(yuǎn)洋商船和作戰(zhàn)艦艇上都安裝了應(yīng)急的海水淡化設(shè)備。盡管這些海水談化設(shè)備除了例行“試車(chē)”，幾乎從來(lái)沒(méi)有投入使用過(guò)，按照海上安全航行制度規(guī)定，一切有關(guān)艦船在設(shè)計(jì)的時(shí)候，都不能缺少應(yīng)急海水淡化設(shè)備。
一些小型海島，在國(guó)防、科學(xué)研究、資源開(kāi)發(fā)方面地位十分重要。為保證駐島人員的生活，除從大陸運(yùn)送淡水外，安裝代價(jià)昂貴的海水談化裝置也是必要的。如我國(guó)西沙群島、南沙群島駐軍單位和海洋觀測(cè)站上都有海水淡化裝置，并經(jīng)常投入使用。
盛產(chǎn)石油、經(jīng)濟(jì)富有的中東國(guó)家，大多是干旱的沙漠地區(qū)。在這樣的地區(qū)，水比油貴并不認(rèn)為是不合算的。他們花費(fèi)一些石油和金錢(qián)，大規(guī)模淡化海水，供應(yīng)人們的生活，澆灌樹(shù)木花草，美化環(huán)境。他們覺(jué)得這是很值得的。
正因?yàn)槿绱耍?0世紀(jì)50年代以后，海水談化，作為一門(mén)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用技術(shù)，發(fā)展很快。在已經(jīng)開(kāi)發(fā)的20幾種淡化技術(shù)中，蒸餾法、電滲析法、反滲透法達(dá)到了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。
電滲析淡化法是使用一種特別制造的薄膜實(shí)現(xiàn)的。在電力作用下，海水中鹽類(lèi)的正離子穿過(guò)陽(yáng)膜跑向陰極方向，不能穿過(guò)陰膜而留下來(lái)；負(fù)離子穿過(guò)陰膜跑向陽(yáng)極方向，不能穿過(guò)陽(yáng)膜而留下來(lái)。這樣，鹽類(lèi)離子被交換走的管道中的海水就成了淡水，而鹽類(lèi)離子留下來(lái)的管道里的海水就成了被濃縮了的鹵水。
|
|
|
中纖維反滲透海水淡化裝置 |
反滲透淡化法更加絕妙。它使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是只讓淡水通過(guò)，不讓鹽分通過(guò)。如果不施加壓力，用這種膜隔開(kāi)咸水和淡水，淡水就自動(dòng)地住咸水那邊滲透。我們通過(guò)高壓泵，對(duì)海水施加壓力，海水中的淡水就透過(guò)膜到淡水那邊去了，因此叫做反滲透，或逆滲透。
蒸餾法的原理很簡(jiǎn)單，就是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里制備蒸餾水的原理。把海水燒到沸騰，淡水蒸發(fā)為蒸汽，鹽留在鍋底，蒸汽冷凝為蒸餾水，即是淡水。
這種古老的海水淡化方法，消耗大量能源，產(chǎn)生大量鍋垢，很難大量生產(chǎn)淡水。現(xiàn)代多級(jí)閃急蒸餾淡化使古老的蒸餾法煥發(fā)了青春。
水在常規(guī)氣壓下，加熱到100℃才沸騰成為蒸汽。如果使適當(dāng)加溫的海水，進(jìn)入真空或接近真空的蒸餾室，便會(huì)在瞬間急速蒸發(fā)為蒸汽。利用這一原理，做成多級(jí)閃急蒸餾海水淡化裝置。此種淡化裝置可以造得比較大，真空蒸發(fā)室可以造得比較多，連接起來(lái)，成為大型海水淡化工廠。這種淡化工廠，可以與熱電廠建在一起，利用熱電廠的余熱加熱海水。水電聯(lián)產(chǎn)，可以大大降低生產(chǎn)成本�，F(xiàn)行大型海水淡化廠，大多采用此法。如果太陽(yáng)能蒸發(fā)淡化法能夠投入實(shí)用，古老的蒸餾淡化技術(shù)又上一個(gè)節(jié)能的新臺(tái)階。
目前，海水淡化基本上也已經(jīng)形成新興產(chǎn)業(yè)部門(mén)。1975年，全世界海水淡化日產(chǎn)量達(dá)200萬(wàn)噸。此后，以每?jī)赡攴环乃俣仍鲩L(zhǎng)。 1975年，香港建成一個(gè)日產(chǎn)18萬(wàn)噸的海水淡化廠，在當(dāng)時(shí)屬于世界先進(jìn)的淡化廠。祖國(guó)從1965年開(kāi)始向香港供水。引用充沛的東江水，不斷擴(kuò)大“東深供水工程”，保證香港發(fā)展充足用水。1975年建成的大型海水淡化廠成了備用設(shè)備。 1983年，沙特阿拉伯吉達(dá)港建成日產(chǎn)30萬(wàn)噸海水淡化廠。接著，巴林建成日產(chǎn)10萬(wàn)噸海水淡化廠。科威特海水淡化能力日產(chǎn)100多萬(wàn)噸。中東盛產(chǎn)石油的富國(guó)，人民生活用水基本上已可完全依靠海水淡化來(lái)供應(yīng)。
海水談化技術(shù)的進(jìn)步鼓舞著我們，人類(lèi)必能最終找到生產(chǎn)大量廉價(jià)淡化海水的方法，最終克服淡水緊缺的威脅。在這個(gè)問(wèn)題徹底解決之前，我們應(yīng)當(dāng)實(shí)行節(jié)約用水。
［下一頁(yè)］
|
