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水资源开发之一——海水淡化
[2008-09-16 11:54:31]

    在高二上学期的地理课中,我们已经了解到淡水资源的极度有限。如何解决这 个关系到人类生存的重大问题呢?采取有效的节水措施是必要的,但毕竟可用淡水总量有限,而随着人口的不断增长,淡水资源总会 供不应求的。而海水作为地球水的主体,具有无限的开发空间。可见,海水淡化,无疑是一条很好的解决途径。所以这次的科普征文 ,我便选择从这方面着手,展开更进一步的探索与了解。
    随着世界经济和人口的发展,各国对淡水的需求缺口越来越大,资料表明,已经有28个国家被列为缺水国或严 重缺水国(我国就在其中)。为解决淡水问题,各国想尽了办法,如:跨流域调水、节约用水、污水净化再利用等。然而这只是水资 源的时空位移,并不能增加水资源的总量。于是,人们再次将目光投向汪洋大海,希冀将那取之不尽的苦涩海水变成可以饮用和可以 使用的淡水。

海水淡化的进展

    经过400年的努力,科学家们发明了多种淡化海水的方法,如蒸馏法、薄膜反渗 透法、离子交换法、电渗析法、压渗法、水合物法、溶剂萃取法等。目前用得最广的是蒸馏和薄膜法,全球日产淡化水约2700万吨。 其中淡化海水较多的是沙特阿拉伯等中东地区的国家,已占其淡水供应总量的80%以上。

中国人是这样干的

    在我国,由于水资源短缺、生态退化、水污染加剧等原因,目前已有110个城市 严重缺水。随着经济建设发展的需要和水荒的加剧,海水淡化问题引起了高度重视。
    目前,我国已有天津、青岛、辽宁和浙江沿海的一些岛屿开展了海水淡化工作,其中天津市走在了前面 ——起步早、技术先进、规模也大。
    1990年,天津海洋研究所研制成功了一种耗能少、造水能力强、吨水成本低的“低温压汽海水淡化装置 ”。这种装置,以一台千吨级的计算,吨水成本约2.5~3元,比当时国际脱盐学会公布的吨水成本数字还要低些,具有实际应 用推广价值。
    天津工业大学开发出了具有自主知识产权的中空纤维膜进行水预处理技术,研制出了我国第一套实用性连续微 滤装置,在填补了国内空白的同时,成为国际上少数可生产该设备的单位之一。该项技术可取代传统工艺作为反渗透系统过滤,应用 于地表水、地下水和中水回用的净化处理以及海水淡化的预处理,具有广阔的市场前景。

日本研制出高效海水淡化装置

    目前,不少国家都在进行海水淡化实验,一般采用的方法是逆浸透膜式,即利 用海水和淡水浓度差,向海水施压并通过浸透膜变成淡水。但这种方法成本过高,需要经常清洗浸透膜,维护庞大装置的难度也非常 高,而且海水利用程度只有30%。
    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。

不仅是海水淡化

    海水淡化实际上还包括沿海地区地下苦咸水的淡化。调查显示,沿海地下苦咸 水是我国第二潜在水源,仅华北地区就蕴含有58亿立方米的浅层苦咸水。长期饮用这种水,可导致人、畜骨质疏松,牙齿黑斑,严重 的还可引发癌症。天津海水淡化与综合利用研究所应用纳滤技术,将含盐量为15000毫克/升的浅层苦咸水淡化为含盐量小于300毫克 /升的可直接饮用水。这项技术,已使天津市静海县的500多位村民摆脱了长期饮用苦咸水的处境。
    开采浅层苦咸水的收益不只是得到了淡水,它也是一项改善生态环境的举措。首先,它不破坏地壳(抽取中深 层地下淡水,往往造成地面沉降);其次,可将浅层苦咸水的储存区域让位于降水,长期的良性循环可减少土壤的盐分。土壤和水质 的改善,有利于农作物的生产。
    目前,人类对海洋的认识还比较有限,对于海洋资源的开发利用也相对有限。虽然如此,我们仍将不断探寻, 去进一步地探索与发现。而对于水资源危机,应对措施还有很多,即便节水措施都已不再能解决燃眉之急,我们仍然有海水淡化这一 “杀手钳”,其开发潜力是无限的。
    不过,我个人始终认为,任何行动皆由心而生。无论将来水资源问题是否能够得到解决,对我们而言,最为重 要的是应当树立良好的节水意识,同时致力于水资源的开发和利用,那样我们的生活就能得到更好的改善。

2006中学组三等奖
上海市格致中学高三(10)班  顾佳慧
 

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