海水资源开发
沿海工业用海水在发达国家已达 90%以上,如果我国也能大力推广海水利用,
是可以大大缓解滨海城市缺水问题的。
海水直接利用
海水直接利用的方面多,用水量大,在缓解沿海城市缺水中占有重要地位。在
发达国家,海水冷却广泛用在沿海电力、冶金、化工、石油、煤炭、建材、纺织、船舶、食
品、医药等工业领域。日本和欧洲每年都约 3000亿立方米,目前,我国仅 100多亿
立方米。如果积极把海水在工业中作冷却水、冲洗水、稀释水等以及居民的冲厕用水
(约占居民生活用水的 35%)发展起来,对缓解沿海城市缺水问题,将起重大作
用。
海水直接利用的技术包括:海水直流冷却技术,已有 80年应用史,是目前工
业应用的主流;海水循环冷却技术,我国尚处研究阶段;海水冲洗等技术等。与海
水直接利用的有关重要技术,还包括耐腐蚀材料,防腐涂层,阴极保护,防生物附
着,防漏渗,杀菌,冷却塔技术等。
海水淡化
海水淡化技术,经半个多世纪的发展,其技术已经成熟。主要的淡化方法有:
多级闪蒸(MSF)。单机容量可达 4.5-5.7万m3/d。运行温度、造水比和级数
分别在 120℃、10和 40级。多级闪蒸除了消耗一定的加热蒸汽外,要消耗电能 4~
5kWh/m3淡水,用于海水的循环和流体的输送。
低温多效(LT-MDE)技术是在多效基础上,于 1975年发展起来的,近 10
年有较大发展。单台装置每天可产淡水 20000立方米。蒸发温度低于 800度,效数一
般在 12效左右。造水比大于 10。低温多效除了要消耗的加热蒸汽外,要耗电能
1.8kWh/m3用于流体输送。
反渗透(SWRO)RO角膜和组件技术已相当成熟,组件脱盐率可达 99.5%,
能耗在 3~4kWh/m3淡水。SWRO技术设备投资少、能耗低、效益高、工艺成熟,已
有 30年的经验积累,竞争力最强。
最近,日本辛德莱拉依特公司开发出一种低成本、高效率的海水淡化新装置。其
外表是一个不锈钢制多孔圆筒,里面装有一个由1000枚外径156毫米、内径
136毫米不锈钢片摞成的管。这支管经缓慢拧曲,内外会因不锈钢片位移而形成
凸凹不平的层次,层次间出现纳米级空隙。使用时,首先将海水放入结晶装置中,
再施加高频电压进行“加工”。几十秒钟后,海水中钠离子和氯离子会发生化合而
形成细微食盐晶体,并逐渐增长为1微米左右的粒子。这些粒子凝聚后,可形成直
径为几微米、容易被过滤掉的盐粒。然后,把这种海水放进上述不锈钢圆筒的容器中,
施加一定压强,盐粒就会被挡在管外,其余受压而浸入拧曲管内的水便是要得到的
淡水,其盐分浓度为0.067%左右,氯化镁等矿物质含量是正常海水的一半,
成为理想的饮用水。
新型装置效率是浸透膜方法的3倍,海水利用程度高达95%,所需电费和维
修费都很低。该公司已经制造出每分钟可生产200升淡水的大型装置。
世界海水淡化的日产量已经达到 2700万吨,并且还在以 10%~30%的速度攀
升。目前海水淡化的国际市场容量已经达到 20多亿美元,主要由美、日等强国瓜分,
未来 20年有近 700亿美元,市场潜力巨大。在多次国际海水淡化会议上,第三世界
国家的代表迫切希望中国的海水淡化技术能够进入国际市场,打破目前的垄断格局。
与核能等新能源结合是海水淡化降低成本走向大型化的趋势。中国核工业总公
司已经掌握了低品位核燃料的高效利用新技术。据测算如果把世界上废弃的低品位
核燃料全部利用,可建立 300余座 20万千瓦的低温核供热堆(中国现有废料可建
10座)。这些热量全部用于海水淡化,每天可生产 2400万立方米的优质淡化水,
供养的人口超过 2亿。核能技术与海水淡化的结合除了要求核技术本身是成熟的之
外,还需要成熟的先进蒸馏法海水淡化技术与之配套,更能显示其技术经济优势。
海水淡化技术与中国的核工业捆绑进入国际市场,形成核能海水淡化产业,可实现
和平利用核能为人类造福。如果中国能占领 1/5的核能淡化市场,可实现核供热设
备销售产值 150亿元,海水淡化设备销售产值 480亿元,形成我国有自主知识产权、
国际竞争能力的优势产业。
海水淡化在推进海水利用中地位重要。沿海工业利用淡化海水虽然量少,但是
性质重要,目前全国的海水淡化,每年就能节省约 400万立方米陆地水,对保证沿
海工业生产的需要和居民生活用水发挥了重大作用。目前海水淡化成本一般 4至 5
元,如果热电水联产海水淡化成本可降到 4元以下,如果再发展海水综合利用,把
浓缩海水用来提取化学元素,其淡化成本还要降低。目前海水淡化的成本已为岛屿
用淡水和沿海发电厂用淡水和纯水所接受。