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15分钟全面认识水资源现状及其未来发展方向

2016-01-28 08:58来源:环境工程关键词:水资源供水设施海水淡化收藏点赞

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2.应对中国水资源短缺的措施

解决水资源短缺的主要措施:建设节水型社会。做好工农业及生活用水等节水工作,加强水生态环境的保护与治理,做好非常规水源的开发利用,加大海水的直接利用,保障地下水资源合理使用,将污水变为可用资源,实现零排放和污水资源化,支配使用好现有水资源。

2.1 应全面保护和审慎开采地下水

20世纪70-80年代的地下水开采量分别为572和748亿吨/年,20世纪末达到1058亿吨,之后维持在1000亿吨以上,每年以25亿吨的速度增加。全国657个城市中有400多个以地下水作为饮用水源,北方地区65%的生活用水,50%的工业用水和33%的农业灌溉用水来自地下水。北京、天津、河北、河南、山东、山西、陕西、甘肃和新疆等许多地区地下水均处于超采状态。2008年已形成大小不等的地下水降落漏斗222个(浅层133个,深层78个,岩溶11个),主要分布在华北和华东地区,而在华北平原形成的地下漏斗约为3—5万平方公里,已成为世界区域性最大的漏斗分布区。在118个大中城市中64%的地下水属于较重度污染,33%的属于轻度污染。地下水已不同程度遭受有机和无机有毒有害物的污染,并呈现由点向面、由浅到深、由城市到农村不断扩展的趋势,北方污染程度比南方严重。从京津地区、长江三角洲、珠江三角洲等的“三致”(致癌、致畸、致突变)有机污染物到中东部城市和老工业基地的“五毒”(挥发酚、氰化物、砷、汞、六价铬)和其他重金属元素和石油烃的污染都非常严重,很多地方被迫打深井饮“深层”地下水, 但这可能造成地表沉降下陷、地层断裂、海水入侵和土壤盐渍化等地质灾害,并对城市基础设施构成严重威胁。因此,增加地下水开采无法从根本上解决水资源短缺的难题。

2.2 海水直接利用工作要加大力度

英、法、荷、意等国在火力发电、核电、冶金以及石油化工等行业的脱硫、回注采油、制冰和印染等方面,以及生活方面的冲厕、冲灰、洗涤、和消防等方面直接利用海水代替淡水。2010年世界海水直接利用量近6000亿吨,淡水资源节约效果显著。

在中国沿海的电力、化工、石化等领域,海水用于直流冷却和循环冷却、消防系统用水、海水冲厕等方面。2010年,海水直接利用量550亿吨,其中用作冷却水的占90%左右,其贡献率为16—24%。到2020年将达到1000亿吨,贡献率将提高至26—37%。海水直接用于化工、石化等行业领域的份额,相对于其体量和规模来讲,还远远不够,有待提升的空间很大。直接利用海水,将是解决沿海水资源短缺的主要措施之一。

2.3 海水淡化技术有待升级和推广

全球设有海水淡化厂1万多家,近1/40地区的世界人口靠淡化海水作为饮用水。已形成以多级闪蒸、低温多效和反渗透为代表的三大海水淡化主流技术。全球海水淡化日产量约为6348万吨,电耗在3度/吨以下,淡化水成本约0.5美元/吨,而海水淡化过程中产生的附加值,每年能提海盐5000万吨、镁和氧化镁260多万吨及溴20万吨。

中国海水淡化技术已进入加速发展期,主要采用低温多效和反渗透技术淡化海水。2010年日产淡水60万吨,成本相对较高,淡化海水价格从6元到10多元/吨不等,影响了其推广和应用,沿海居民用作饮用水的仅占海水淡化工程供水总量的13.6%。从区域分布看,在建和待建的多个海水淡化项目,大部分集中在浙江、山东、辽宁大连、天津等地,其中唐山曹妃甸工业区阿科凌、大连红沿河电站、青岛百发、浙江大唐乌沙山电厂等万吨级及以上海水淡化项目建成后,淡水能力将达到220万吨/日。到2020年,海水淡化量将实现250—300万吨/日的目标。目前海水淡化技术需要解决的技术和应用问题是:

首先,关键设备制造及新技术开发有待完善和攻克难关。如用反渗透法时,关键部件包括能量回收设备、反渗透膜和高压泵,分别约占设备总投资的1/3。须将浓水侧的高压加以回收以达到节能降耗的目的,当前,能量回收装置(能量回收率分别在50—80%和91—95%的离心式和正位移式) 全靠进口,90%的反渗透膜和大部分高压泵也依赖进口。国产日产千吨级的能量回收装置(能量回收效率在93—95%)、国产化反渗透膜(脱盐率约为99.4%)与国外膜的质量(脱盐率约为99.7%)相差不大,但高压蒸用新材料、级间抽汽和其他新技术的应用也有待提高 。

其次,海水浓水的处理技术有待改进和提高。海水经热法和膜法淡化后,除淡水外,还有约50%的浓水需排放,它是含各种化学药剂(杀菌剂、混凝剂和助凝剂、缓蚀阻垢剂、消泡剂和还原剂等)的复杂体系,直接排到海里,将造成热污染或化学污染。总体来说,浓盐水处理用关键设备已达到国外先进水平,但在高性能反渗透膜、预处理技术、大型高压泵与能量回收系统等方面还有差距。此外,低温多效蒸馏超大型蒸汽喷射器、三相流海水均匀喷淋布液系统、传热强化及材料优化、装备腐蚀与防护、运行软件,多级闪式水平、浓盐水体积以及环境特征等处理费用约占总淡化成本的5—33%左右,需科学攻关才能解决有关问题。

原标题:花15分钟,重新认识中国的水资源、水污染和水利用
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