于全魁
(郑州大学 土木工程学院,河南 郑州 450001)
在中国,苦咸水分布较广泛,其主要在东部沿海地区和北方部分地区,其中有些地方储量非常大。其形成原因根据分布区域的不同而有区别,在东部沿海地区,由于饮水量较大,导致水位降低,海水渗入地下水层,形成苦咸水;在北方部分地区,由于降水量少,蒸发量较大,导致地下水含盐量普遍较高。苦咸水口感苦涩,很难直接饮用,苦咸水中的杂质和超量盐类危害人体健康,长期饮用苦咸水轻则引起皮肤过敏、腹泻、腹胀等疾病,重则会诱发肾结石甚至一些癌症;在农业方面,如果长期用苦咸水进行农业灌溉,不仅会导致土壤团遭到破坏,降低土壤的保水等性能,也会使耕作植物不能正常生长,甚至死亡。在工业方面,以水为重要原料的饮食业、化工业等都会受到严重影响。由此可见,苦咸水对人们生产生活的危害甚是严重,所以解决苦咸水问题迫在眉睫。
苦咸水的危害主要表现在以下几个方面:
1.苦咸水对人们身体健康造成了严重的危害。现在很多农村还没有接通自来水,大多数农民只能引用井水,在苦咸水集中分布的地区,人们只能引用苦咸水,苦咸水中的盐碱浓度较高、硬度较大、高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒,口感苦涩,很难直接下咽,长期饮用苦咸水会导致人体胃肠功能紊乱、免疫力下降,甚至可能会导致肾结石和一些癌症,据不完全统计,我国约有3800万人口正在饮用苦咸水,如果水不得到有效的淡化,生活在苦咸水地区人民的身体将会受到严重的威胁,身体处于亚健康状况,这会严重影响当地居民的生产生活,拉低当地的生活水平。
2.苦咸水对农村的生产生活也有一定的危害。因为苦咸水中含有较多的杂质和盐类,农村进行灌溉多是抽取井水进行灌溉,而且很大一部分农民是通过“大水漫灌”的方法进行浇水,如果长期使用苦咸水进行耕地灌溉,会破坏当地的土壤团块,使当地的耕地质量下降,影响农作物的生长,影响当地的收成,苦咸水中含有的大量盐类,也会对一些耕种植物的生长产生一定的危害,严重的话,苦咸水甚至会使某些农作物枯萎甚至死亡,当地的农作物产量下降,当地的经济发展势必会受到直接的影响,人们的生活水平由于经济的不景气也会有一定程度的降低。
3.苦咸水对当地的部分工业发展也有一定的负面影响。有一些同业如化工业、造纸业等,需要大量的水作为材料,水的质量在一定程度上决定了工业生产出来产品的质量,在苦咸水集中分布的地区,这些工厂只能使用苦咸水,而长期使用苦咸水不仅会降低其生产出来的产品质量,也会增加对生产机器的磨损程度,增大工业生产成本,滞缓当地的工业发展速度,影响当地的经济发展。
4.我国是世界上13个贫水国家之一,我国淡水资源总量约为28000亿立方米,居世界第六位,但是我国人口较大,人均淡水资源量仅有2300立方米,世界排名19位,所以我国水资源形势十分严峻,而苦咸水的存在又使我国严峻的淡水形势雪上加霜,如能通过一些切实有效且又简便的方法对苦咸水进行淡化,转化为饮用水,这不仅会缓解人们的饮水健康问题、农业灌溉问题和工业生产问题,对缓解我国严峻的淡水形势也有着十分积极的意义。
苦咸水对人们的日常生产生活、工业生产等造成了巨大危害,所以苦咸水问题亟待解决,目前我国对于苦咸水绝大部分使用的是淡化处理的方法,其中包括蒸馏法、电渗析法等,各种淡化方法有其各自的优缺点,要综合当地的实际情况,恰当选择淡化处理方法,以达到效果最优,下面详细介绍几种淡化处理工艺。
1.蒸馏法:蒸馏法是将苦咸水加热至沸腾,将蒸馏出的蒸汽加以冷凝,形成冷凝水的过程,蒸馏法是最早使用的淡化方法之一,其主要有以下特点:操作容易、结构简单、所得水质较好,蒸馏法主要包括以下几种:多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸发和膜蒸馏,虽然现在的淡化容量70%是蒸馏法,但是随着科技的进步,这种趋势正在逐渐改变,一些新型的技术正在逐步替代蒸馏法而得到广泛的应用。
2.电渗析法:电渗析法是利用水中离子在电场力的作用下做定向移动,利用选择透过性的离子交换膜,使离子从一种水中进入另一种水,从而达到淡化的目的。这种技术现在已经比较成熟,且具有成本较低、除盐率高、操作方便、工艺简单等特点,20世纪50年代美国、英国等国家开始将这种技术应用于苦咸水淡化,我国从20世纪80年代开始使用这种技术进行苦咸水淡化和一些工业过程,并收到了较好的效果。
3.反渗透法:反渗透法是利用与渗透相反的过程对苦咸水进行淡化的工艺,使用选择透过性膜将容器分为两部分,一部分注入水,另一部分注入苦咸水,在苦咸水水面上加上适当的压力,使得苦咸水中的一些离子通过选择透过性膜进入另一部分水中,从而实现对苦咸水的淡化作用,反渗透方法可以从水中除去90%以上的溶解性盐类和99%以上的胶体微生物及有机物。反渗透法具有设备简单、常温下可操作、操作简单、占地小、效益高等特点,反渗透法非常经济,甚至超过了电渗析法,反渗透法应用前景十分广阔。
4.其他方法:随着科学技术的进一步发展,现在又出现了一些新型的苦咸水淡化处理工艺,其中以纳滤为代表,纳滤的原理与反渗透法相似,但其使用的是外界能量和化学位差来推动离子的迁移。纳滤是20世纪80年代末发展起来的一种新型膜分离技术,国外对纳滤的研究和应用比较早,所以技术比较成熟,在国内纳滤起步较之晚一些,20世纪90年代中国引入了纳滤,技术相对不太成熟,但是纳滤在污水和废水处理、饮用水净化方面显现出极大的优势,现在已逐渐为人们所熟知。
综上,苦咸水无论是对人们的饮用水安全、农田灌溉、工业生产等方面都造成了极大的影响,通过蒸馏法、电渗析法、反渗透法以及一些新型的淡化处理工艺,对苦咸水进行淡化处理,不仅可以减少苦咸水对人们生产生活造成的危害,也有助于我国的节约用水,一定程度上缓解我国的淡水短缺,使我国的经济发展更加科学、和谐、可持续。