時(shí)間：2011-07-08來源：
摘要：海水淡化事業(yè)的快速發(fā)展為解決淡水資源短缺提供了一個(gè)有效途徑。在介紹海水淡化中蒸餾法等主要方法的同時(shí)對濃鹽水的處理和利用方法予以綜述，并針對海水淡化過程中存在的問題進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：海水淡化；濃鹽水；水資源
海水淡化，亦稱海水脫鹽，是指通過一定的裝置和設(shè)備除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程。國際海水淡化協(xié)會(huì)（International Desalination Association）的最新統(tǒng)計(jì)，世界上已有13080個(gè)海水淡化工廠，每天可生產(chǎn)5560萬t飲用水。據(jù)國際水務(wù)情報(bào)局（Global Water Intelligence）估計(jì)，到2015年，全球海水淡化處理能力將翻一番［1］。
經(jīng)過40多年的科技攻關(guān)和工程示范，我國在反滲透法、蒸餾法等主流海水淡化關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大突破。目前，我國最大的日產(chǎn)10萬t海水淡化工程將在天津大港建成投產(chǎn)。根據(jù)國家《海水利用專項(xiàng)規(guī)劃》， 我國海水淡化能力2010年將達(dá)到80萬～100萬t/d，2020年將達(dá)到250萬～300萬t/d。海水淡化提供人類淡水資源的同時(shí)，也不可避免地遇到了濃鹽水給生態(tài)環(huán)境帶來的問題。濃鹽水不但含鹽量高，而且含有海水預(yù)處理時(shí)的一些化學(xué)物質(zhì)，如果排放不當(dāng)，就會(huì)對土壤、地表水、海洋環(huán)境等造成污染。以反滲透法為例，每10000m3的海水可以產(chǎn)出5000m3的淡化水，目前海水淡化產(chǎn)生的濃鹽水的處理方法主要還是排入大海，而海洋對濃鹽水的消納能力十分有限，濃鹽水長此以往沒有節(jié)制地排回大海，附近的海面將面臨生態(tài)危機(jī)。
1 海水淡化的主要方法
目前海水淡化的主要方法有蒸餾法、電滲析法和反滲透法等。蒸餾法主要是利用水的飽和蒸汽壓與相應(yīng)溫度下沸點(diǎn)之間的關(guān)系，將適當(dāng)溫度的海水注入真空或接近真空的蒸餾室，使其在瞬間急速蒸發(fā)、冷凝，從而將海水中的鹽分去除，制取淡水；電滲析法主要是在直流電場的作用下，使海水中的離子穿過具有選擇性的離子膜，做定向遷移，海水中鹽類正離子穿過陽膜移向陰極方向，不能穿過陰膜而留下。負(fù)離子穿過陰膜移向陽極方向，不能穿過陽膜而留下，鹽類離子被交換走的管道中的海水成為淡水；反滲透法是一種使用具有選擇透過性能的“半透膜”從海水中分離出鹽份，以實(shí)現(xiàn)海水淡化的技術(shù)。
以上技術(shù)主要是利用熱能和電能作為海水淡化的能源，顯然要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的海水淡化首先需要尋求更可靠更經(jīng)濟(jì)的新能源。核能作為一種清潔安全經(jīng)濟(jì)的新能源已逐步應(yīng)用于海水淡化技術(shù)中，核能海水淡化［2］是利用核反應(yīng)堆作為能量來源，從海水中生產(chǎn)淡水的方法。此外，太陽能是一種取之不盡的清潔可再生能源，若將其作為淡化能源，可生產(chǎn)出成本較低、純度較高的淡水［3］。太陽能海水淡化的能量利用方式有兩種：①利用太陽能產(chǎn)生熱能以驅(qū)動(dòng)海水相變過程；②利用太陽能發(fā)電以驅(qū)動(dòng)滲透過程。
2 濃鹽水的處理
在海水淡化過程中產(chǎn)生大量的濃鹽水，排放不當(dāng)可能會(huì)造成環(huán)境污染。目前常用的處理方法分為：直接排放和將濃鹽水進(jìn)行再利用，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。
2．1 海水淡化后的濃鹽水排放與處理［4］
2．1．1 將濃鹽水直接排入海洋
目前，將濃鹽水直接排入海洋可能是當(dāng)前最為簡單和經(jīng)濟(jì)的方法，也是大多數(shù)海水淡化工廠使用的主要方式，但海洋對排放物的消納能力并不是無限的，高濃度的濃鹽水和淡化過程中引入的化學(xué)物質(zhì)可能對排放口周圍的海洋生物造成傷害。
2．1．2 排入污水處理系統(tǒng)
將濃鹽水排入市政污水體系，與城市污水共同處理也是處理濃鹽水常用的方法。濃鹽水首先要經(jīng)過無害化處理，消除對水體水質(zhì)的不利影響，達(dá)到城市污水排放標(biāo)準(zhǔn)后才可排入市政污水廠。這種處理方法適用于中小型淡化廠。
2．1．3 排入地表水系統(tǒng)
如果苦咸水淡化廠排放濃鹽水的量（相對于地表水）不很大，可將濃鹽水排入地表水體（如河流、湖泊）。但濃鹽水要符合一定的要求（如pH值，總懸浮固體，無毒性等），以保證濃鹽水的水質(zhì)不超過水體的自凈化能力。
2．1．4 將濃鹽水引入蒸發(fā)池
內(nèi)陸淡化廠一般采用苦咸水淡化后將濃鹽水就近處理。
在合適的氣候條件下，可以利用太陽能，將濃鹽水儲存在蒸發(fā)池中讓其逐漸蒸發(fā)。
2．1．5 深井注射法
將濃鹽水通過深井注射排入地下，該法已實(shí)踐多年，有較嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和施工要求。當(dāng)濃鹽水的排放超出了地下水的自凈化能力時(shí)，就會(huì)造成地下水的污染，而且深井注射來處理濃鹽水的成本較高。
2．2 濃鹽水的利用
2．2．1 地表灌溉
濃鹽水可用來灌溉耐鹽性植物， 這些植物可承受高于35000mg/L［5］的鹽度，但灌溉后對土壤的鹽化作用應(yīng)保持在一個(gè)可接受的水平，對地下水和地表水的潛在危害也應(yīng)保持最小。這種方法要受氣候條件和可用陸地的限制，還需要定期檢測土壤和地下水環(huán)境。
2．2．2 制鹽
將淡化后產(chǎn)生的濃海水直接引入曬鹽池，進(jìn)行曬鹽，這樣既可以縮短曬鹽的時(shí)間，又可解決濃鹽水污染問題，實(shí)現(xiàn)海水淡化的零排放。
2．2．3 提取化工原料實(shí)現(xiàn)綜合利用
海鹵水中除氯化鈉外，鉀、鎂、溴、硫酸根是利用的重點(diǎn)。鉀可制成氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、鉀鎂復(fù)合肥料；鎂可制成金屬鎂、氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂或碳酸鎂填料、鎂基儲氫能源材料和鎂基復(fù)合材料、鉀鎂復(fù)合肥料；溴可制成溴系列產(chǎn)品；硫酸根可制成硫酸鈣建筑石膏等，與氯堿工業(yè)結(jié)合還可以生產(chǎn)氯氣、氫氣等產(chǎn)品［6］。
3 海水淡化過程中存在的問題
國際上海水淡化廠濃海水的排放基本采取直接排海或沖稀后排海的方式，目前還未出現(xiàn)大的環(huán)境問題，但其潛在危害已引起環(huán)境專家和環(huán)保人士的關(guān)注［7］。
3．1 海水淡化廠能源使用對空氣的影響
現(xiàn)在大多數(shù)的海水淡化廠以重柴油或原油作為海水淡化的能源。原油中硫含量一般占到重量的2．9％，重柴油中硫的含量通常占重量的1．7％～3．7％［8］。其產(chǎn)生的污染物二氧化硫（SO2）等排放到空氣中，破壞空氣質(zhì)量，對人類、動(dòng)植物及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)構(gòu)成威脅。
3．2 濃鹽水對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響
經(jīng)過淡化技術(shù)提取淡水后的濃海水以海水作為工業(yè)循環(huán)冷卻水時(shí)，海水中的水分逐漸揮發(fā)，在海水的濃度增加一倍左右后排放的部分［9］。鹽度升高后必然會(huì)改變海洋生物本身體液及生活環(huán)境中海水中滲透壓的平衡，從而降低海洋生物的繁殖力。研究發(fā)現(xiàn)許多類海洋生物的呼吸及排泄能力，都與其周遭環(huán)境的鹽度有密切的關(guān)系。由于底棲生物無足夠的移棲能力，因此濃鹽水排放對排水口附近的底棲生物的影響尤為嚴(yán)重。
3．3 海水淡化廠排放的污染物對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響
由于管道、水箱和容器中的金屬腐蝕，使海水淡化工廠流出的濃鹽水中帶有少量的銅、鎳和錳等。此外，排放物中還有許多化學(xué)添加劑（主要為生物滅殺劑、阻垢劑、防沫劑、防蝕劑等）。這些污染物易聚集在海洋上層幾毫米處（微層），毒害那里的浮游生物和幼蟲，威脅著海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡。
4 結(jié)語
目前， 海洋在自然蒸發(fā)—降雨的循環(huán)過程中保持著鹽度平衡，海洋的鹽度維持在5左右。隨著海水淡化技術(shù)的發(fā)展和規(guī)模的擴(kuò)大，將有更多的濃鹽水排入海洋中，這種長期的排放將會(huì)使鹽度增加可能會(huì)打破海洋原有的平衡。以膠州灣為例，按海水淡化水產(chǎn)量20萬m3/d、膠州灣海水交換周期按60d計(jì)算，若產(chǎn)生的濃鹽水全部排入膠州灣，則膠州灣的平均鹽度將每年上升0．3個(gè)鹽度單位，30a后膠州灣將超過40個(gè)鹽度單位，與死海的鹽度相當(dāng)［10］。
因此在大力發(fā)展海水淡化事業(yè)的同時(shí)，筆者建議：
（1）要對海水資源的開發(fā)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，根據(jù)氣候（如降雨量）等條件適度開采，使其符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
（2）加大對高含鹽水深度研究和利用力度，使海水淡化過程中產(chǎn)生的濃鹽水資源化，盡可能達(dá)到零排放，將濃鹽水對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的不利影響降到最低。
（3）管理部門也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對海洋各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)控，并制定相關(guān)的政策法規(guī)和采取有效的科技手段來共同促進(jìn)環(huán)境和海洋生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
［1］方陵生（編譯）.海水淡化之今昔［J］．世界科學(xué)，2008（8）：15－18．
［2］Konishi T，Misra B M．Fresh water from the seas－nuclear desalination project smovingahead［J］．IAEABulletin，2001，43（2）：5－8．
［3］Mink G． Air－blown solar still with heat recycling ［J］．Solar energy，1998，62（4）：309－318．
［4］余瑞霞，王越，王世昌.海水淡化濃鹽水排放與處理技術(shù)研究概況［J］．水處理技術(shù)，2005（6）：1－3．
［5］Eric A Grulke．Solubility Parametre Values，in：Editde by J．Brandrup and E H．Immergut，Polymer Handbook，A Wiley－Intrescience Publication，1989：Vll－543-Vll-556．
［6］周桓.濃海水利用的生態(tài)工業(yè)體系［J］．化工環(huán)保，2004（S1）：399－401．
［7］張寧，蘇營營，蘇華，等.海水淡化中濃海水的綜合利用研究［J］．海洋科學(xué)，2008（6）：85－88．
［8］李旭東（翻譯）.缺水、海水淡化與污染［J］． 產(chǎn)業(yè)與環(huán)境，2005（1）：39－40．
［9］王國強(qiáng)，馮厚軍，張鳳友．海水化學(xué)資源綜合利用發(fā)展前景概述［J］．海洋技術(shù)，2002，21（4）： 62－65．
［10］王保棟.海水淡化廠排水對海洋生態(tài)環(huán)境的影響［J］．海洋開發(fā)與管理，2007（4）：77－78．
［作者簡介］周巧君(1986-），女（漢族），浙江臺州人，碩士，主要從事污廢水資源化研究。
