向大海要水喝!(上)

2018-01-25 09:07:15
农村青少年科学探究 2017年10期
关键词:盘式缺水淡化

○本刊记者

权威人士预言,20世纪,人类为石油而战;21世纪,人类将为水而战。

全世界至少有214条河流跨越两个或两个以上的国家,其间充满了现实和潜在的冲突:以色列、巴勒斯坦、黎巴嫩、叙利亚和约旦为约旦河打得不可开交,多次爆发战争;印度和孟加拉国在争夺恒河;土耳其、叙利亚和伊拉克在争夺幼发拉底河;埃塞俄比亚、苏丹和埃及在争夺尼罗河。

水战争,源于两个根本原因——水资源的短缺和污染。

尽管地球表面70%由水构成,但其中真正能为人类所用的不足千分之七。仅20世纪,地球上的人口就增加了3倍,用水量增加了6倍。而到本世纪中叶,全球人口会再增加30亿,其中绝大多数分布在水资源短缺的国家。中国人均水资源拥有量不足世界平均水平的1/4,而且,中国正在掀起世界历史上前所未见的工业化、城市化浪潮,用水缺口每年都在加大。

缺水导致污染物难以被稀释,污染又极大地恶化了缺水问题。人们每多用一吨水,就意味着至少多排放0.7吨的污水,而这些污水会污染几十倍于自身的净水,而且治理费用高昂。

带着一份担心,我们采访了河北万圣集团董事长、著名环保专家苏德水先生,请他谈谈海水淡化的问题。

【记者】苏先生,海水淡化能从根本上解决缺水困境吗?

【苏德水】人类早期利用太阳能进行海水淡化,主要是利用太阳能进行蒸馏,所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。早期的太阳能蒸馏器由于净水产量低,初期成本高,因而在很长一段时间里受到人们的冷落。第一次世界大战之后,太阳能蒸馏器再次引起了人们极大的兴趣。当时不少新装置被研制出来,比如顶棚式、倾斜幕芯式、倾斜盘式以及充气式太阳能蒸馏器等,为当时的海上救护以及人民的生活用水解决了很大问题。

【记者】太阳能海水淡化技术成熟吗?

【苏德水】太阳能海水淡化有三种方式:1.被动式太阳能蒸馏系统。如单级或多级倾斜盘式太阳能蒸馏器,回热式、球面聚光式太阳能蒸馏器等。2.主动式太阳能蒸馏系统。3.与常规海水淡化装置相结合的太阳能蒸馏系统。此外,还有太阳能多级闪蒸、太阳能多级沸腾蒸馏等技术。

海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区。世界上70%以上的人口都居住在距离海岸线120千米以内的陆地区域,因而海水淡化技术主要在中东以外的国家和地区应用。目前海水淡化技术已遍及全世界125个国家和地区,淡化水大约养活世界5%的人口。海水淡化已经成为世界许多国家解决缺水问题而普遍采用的一种战略选择,其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。

【记者】都有哪些淡化水的技术呢?

【苏德水】蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程。冷冻法与蒸馏法都有弊端。蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢,而所得到的淡水却并不多;冷冻法同样要消耗许多能源,但得到的淡水味道却不佳。

反渗透法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分开的。通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面升高,直至一定的高度才停止,这个过程叫做渗透。海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2、蒸馏法的1/40。

早期的太阳能海水淡化装置都称为太阳能蒸馏器,由于它结构简单、取材方便,至今仍被广泛采用。目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取,各种热性能的改善以及与各类太阳能集热器的配合使用上。与传统动力源和热源相比,太阳能具有安全、环保等优点。将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。

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