太阳能海水淡化“有价无市”

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  •   日前,我国首个太阳能光热海水淡化示范基地在海南省建设完工,上海骄英成为国内率先开发太阳能光热海水淡化技术的能源科技有限公司。

      很多人或许会有疑问,天津的超市,货架上摆满海水淡化后的瓶装水,价格与普通矿泉水差不多。舟山、大连等地也都建有海水淡化的市政设施建设工程,居民家的水龙头里流出的是淡化后的海水,海南的“首个示范基地”从何而来?

      “传统的海水淡化需要的技术大体分为两类——膜法和热法。”北京理工大学教授、热能工程研究所所长郑宏飞向《中国科学报》记者解释说。

      在太阳能海水淡化领域钻研近20年的郑宏飞,对太阳能海水淡化技术情有独钟,而现实是“市场上大家喝到的淡化海水全部是利用膜渗透方法制取的,利用太阳能加热蒸馏的热法始终难以推向市场”。

      究其原因,郑宏飞认为,尽管太阳能海水淡化技术本身已不是难题,但由于材料价格昂贵,利用热法制取的淡水价格成本偏高,阻碍了研究进展和市场接受度。他同时指出,作为更适合分布式发展的热法,提高经济性、尽早建立示范工程是发展太阳能海水淡化的重要途径。

      反渗透膜海水淡化是一种现代的海水淡化技术。反渗透膜生产者莱特莱德环境工程有限公司负责人向记者介绍,在反渗透膜技术中,海水在高压下穿过过滤膜,受到过滤膜孔大小的限制,一些不需要的物质将被留在高压的一边。这种技术所需能量仅仅是给海水加压。

      尽管如此,郑宏飞和记者说,为了获得较高的产出率,反渗透膜技术依然是高耗能并且昂贵的。

      “渗透膜需要1到2年更换一次,由于自主技术不过关,我国使用的渗透膜全部由国外进口,因电能消耗巨大而造成经营成本昂贵。”郑宏飞认为,渗透法受电价影响较大。“如果没有低电价的照顾,其淡化海水的成本并不低廉。”

      反渗透法对海水的利用率也低于太阳能淡化方式,渗透法只能将废弃海水浓度由3.5%提高到最多8.5%左右,“再提高一点都很困难,因为反渗透压过大会造成能耗过高。但是利用太阳能淡化技术则可以使出水含盐率达到20%,盐水结晶率为25%。”也就是说,经过太阳能淡化技术产生的废弃海水,不需要经过太多晾晒就可以产出盐。

      反渗透方法的不足之处还在于海水不能直接渗透,有必要进行严格的预处理,添加一些化学处理剂。莱特莱德负责这个的人说,过滤膜的孔非常细小,海水一定要经过沉淀、有机物去除等环节的预处理,才能通过渗透压来提纯。

      而利用蒸发冷凝原理的太阳能淡化技术,则对海水的浓度、温度要求不高,控制管理也格外的简单,很适合中小型分布式系统采用。

      “太阳能是清洁能源,可持续、可再生,太阳能海水淡化技术不但节能环保、运行成本比较低,太阳能集热器的效率也很高,用太阳能给海水淡化供热技术成熟。”在2015太阳能海水淡化专题研讨会上,大连理工大学教授郭亚丽说。

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      面对日趋严重的水资源短缺问题,包括纳滤和反渗透在内的高压膜技术在饮用水、再生水处理以及海水、苦咸水淡化等方面逐渐得到了广泛应用。膜污染是膜分离过程中存在的普遍现象,会导致出水水质变差、膜常规使用的寿命缩短、运行成本增加等问题,因此就需要对膜污染机理进行深入解析并研发抑制或缓解膜污染的有效手段。膜污染的形成由膜表面性质、进水水质和运行条件共同决定,故通常也从这三方面做膜污染控制。

      水处理反渗透净水设备高/低压保护,是为避免RO高压泵空转或在超过极限高/低压下工作。

      反渗透膜元件正常的情况下,能够正常的使用2~3年左右。若想延长常规使用的寿命,可对反渗透膜元件进行清理洗涤,通常分为物理冲洗和化学冲洗两种方式,当物理冲洗已经不能使反渗透膜的性能恢复,就应该需进行化学洗涤了。

      反渗透系统制取纯水有个特点:反渗透膜的实际产水量受温度的影响变化较大。大多数实验室超纯水机或反渗透纯水设备产水量是按反渗透膜在25℃进水温度下的标准产水量来标注的。温度变低,水的粘度增加,水的扩散性减弱,产水量也随着温度下降而降低。

      没有水就没有生命。根据世界水资源研究所发布的报告,目前全球有超过10亿人生活在缺水地区,到2025年将有35亿人面临缺水。我国沿海地区水资源短缺,随国民经济发展和社会发展,沿海地区对淡水资源的需求日趋迫切,仅靠长距离调水难以完全解决。海水淡化作为水资源增量技术,是沿海缺水地区解决水源短缺问题的重要选择,并且有关技术可拓展应用至苦咸水开发保护利用、污水资源化利用、工业用水高效循环利用等领域,助力生态文明建设,产业高质量发展前景广阔。