海水淡化能解救焦渴地球嗎
時間:2014-09-25 10:14:00 作者: 來源:國際時事
有資料顯示,當前全球有150個國家都在實施海水淡化技術,海水淡化產業每年增長15%,遠高于經濟增長速度。那么,當今世界海水淡化產業整體狀況究竟怎樣?靠取之不盡的海水真能最終拯救我們這顆缺水的星球嗎?且聽我們一一道來。
在《舊約·出埃及記》里,摩西帶領希伯來人逃離埃及,在曠野中走了3天找不到水喝,后來到了一個叫瑪拉的地方終于發現了水,但是水又苦又咸。摩西向耶和華求救后,將一棵樹丟到咸水里,水立刻清甜可飲。據此,有文獻將人類第一次進行水源淡化的做法,追溯到《圣經》,當然學界不少人認為這過于牽強。相比之下,古希臘水手煮沸海水取淡水的做法,顯然更為可信。
16世紀,大航海時代拉開帷幕,在蒼茫大洋中遠航的水手們需要淡水維持生命,簡易的蒸餾裝置被裝配在許多船只上。
海上強國英國為尋求更經濟可行的海水淡化方法,曾公開懸賞。近代以后問世的蒸汽動力船只的鍋爐需要大量的淡水,于是許多民用和軍用艦船上安裝了效率更高的蒸餾淡化裝置。
市政和工業用水各占了63%和25.8%,其余依次為發電站、灌溉、旅游、軍事和其他用途。 來源:全球海水淡化數據庫
現代意義上的海水淡化技術,是在第二次世界大戰以后才發展起來的,彼時人類的工農業發展和人口增長進入快速模式,淡水供應日漸緊張,以至于部分沿海城市也嚴重缺水。水資源危機對海水淡化提出了前所未有的需求。海水凍結法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法等更高效的淡化技術,先后進入規模化生產階段,在世界各地得到廣泛應用。當前居于主流的是膜技術(包括反滲透、電滲析、電去離子等)和熱技術(包括多效蒸餾和多級閃蒸等)。根據全球海水淡化數據庫統計,反滲透(RO)和多級閃蒸(MSF)技術設備,各占全球海水淡化裝機容量的60%和26.8%,優勢明顯。
根據國際海水淡化協會(IDA)的統計,截至2013年,全球的海水淡化廠超過了1.7萬家,分布在約150個國家,3億多人部分或全部依靠淡化水滿足日常之需。
無論采取哪種技術,海水淡化的成本都是人類繞不過去的一大難題。從海水中提取淡水必須消耗能源,無論這種能源通過何種方式取得。這就使得海水淡化需要付出的能耗和成本遠高于處理江河湖水、地下水等水資源,但江河湖水和地下水滿足不了需要,這就使得一些國家和地區不得不想方設法研發海水淡化技術。據國際海水淡化協會2009年的資料,進一步壓縮成本的空間比較有限。
海水淡化是典型的能耗密集型產業,有研究報告表明,海水淡化雖然是用水緊張地區的解決之道,但成本門檻限制了貧困地區、內陸或高海拔地區采用海水淡化,可偏偏這幾類地區淡水短缺的問題最嚴重。例如,印度首都新德里、墨西哥城、沙特首都利雅得和津巴布韋首都哈拉雷,此類地區的水源輸送成本高昂。
“不差錢”的沙特是將海水在沿海的朱拜勒淡化后,用管道把淡水輸送到320公里之外的首都利雅得。
在努力壓縮成本的競爭中,美國企業表現較為搶眼。2008年,美國福布斯網站披露,加州圣利安卓一家公司把淡化成本壓縮到0.46美元/噸。不過,能源價格的上升了也推高了海水淡化的成本。美國《華爾街日報》2007年載文稱,美國波塞冬資源公司獲準在加州圣迭戈市以北的卡爾斯巴德,建一座19萬噸/日的飲用水淡化廠,初期成本估算很樂觀,每噸還不到0.4美元,但2012年再評估時,已經翻了一番達每噸0.81美元。
在海水淡化的主要國家中,不得不提以色列。據美聯社報道,截至2014年,海水淡化為以色列提供了35%的飲用水,2015年可望增至40%,2050年可能達到70%。以色列在帕勒馬希姆建立的索萊克淡化廠,淡化能力為54萬噸/日,居世界前列。
海灣國家因為充足的能源保障,該地區海水淡化廠的體量更為龐大。沙特阿拉伯的沙埃拜淡化廠,是世界最大的使用化石能源的淡化廠之一,發電用燃油由沙特國家石油公司提供。
美國是個橫跨兩洋的大國,但海水淡化廠從數量和分布上,規模不如地下咸水淡化廠。美國得克薩斯州的淡化廠水源有的是地下咸水,有的是來自墨西哥灣的海水。截至2014年,加州運營、在建和規劃中的淡化廠共計17個。截至2012年,佛羅里達州有33個地下咸水淡化廠和2個海水淡化廠在運營中,還有7個地下咸水淡化廠在建。此外,亞利桑那州的尤馬地下咸水淡化廠規模也較大。
從上世紀末到本世紀初,澳大利亞經歷了持續10余年的“千禧年大旱”,農牧業和居民生活受到嚴重影響。為應對這次大旱災,澳大利亞在黃金海岸、克內爾(距悉尼南部22公里)、珀斯和斯坦瓦克港等地建立了海水淡化廠。2006年建成的奎那那海水淡化廠,每天能夠淡化15.2萬噸的印度洋海水,滿足珀斯17%的用水需求,自建成后在國內外獲得諸多榮譽?悄呛K瘡S的最大亮點,在于其消耗的電能來自功率為8萬千瓦的鴯鹋高地風電場,實現了海水淡化能源供給的綠色化。
核能用于海水淡化也已有數十年的歷史,其中比較著名的有位于哈薩克斯坦境內的BN-350反應堆。這座鈉冷卻快速反應堆1973年開始發電,既為阿克套市供電,又為附近的海水淡化廠(12萬噸/日)供電。因為缺乏資金購買核燃料, BN-350反應堆在1999年被關閉。
在日本,約有10座淡化設施和核電壓水堆連接,每天淡化1.4萬噸水,這些水用于核反應堆自身冷卻。踏入核俱樂部時間不久的印度、巴基斯坦兩國迎頭趕上。2002年,印度在馬德拉斯核電站實施了1個核能淡化驗證項目,2010年,巴基斯坦在卡拉奇核電站啟用了一座淡化能力為4800噸/日的多效蒸餾淡化廠。
2010年6月,遼寧紅沿河核電站海水淡化系統正式啟用,這是中國核電站海水淡化系統中的第一個,淡化能力為10080噸/日,所產淡水的電導率等指標優于當地自來水,滿足了紅沿河核電一期工程4臺核電機組生產、生活用水需求。紅沿河海水淡化項目不但緩解了當地水資源缺乏的狀況,也為國內有效解決沿海核電站淡水資源問題開辟了新路。
另外,也有人在積極探索利用以風能、太陽能、波浪能等新能源進行海水淡化。風能作為技術發展最為成熟、產業化程度最高的可再生能源技術,是驅動海水淡化作業的理想能源。
在利用太陽能的光效應和熱效應進行海水淡化方面,國內外也做了很多有益的嘗試。1870年,第一個太陽能蒸餾裝置專利在美國獲得批準。1872年,瑞典工程師查爾斯·威爾遜開始在智利的拉斯薩利納斯建造第一個太陽能蒸餾淡化裝置,每天生產淡化水22.7噸,供礦山工人使用,這套裝置持續運行了40年。20世紀六七十年代,希臘在幾個海島上建設了太陽能蒸餾淡化廠,淡化能力為2000噸/日至8500噸/日,證明了太陽能淡化在海島上的適用性。
盡管新能源海水淡化有著環保上的突出優勢,前景誘人,但是穩定性、能源轉化率和成本上的缺陷,限制了商業化發展,使其長期以來走不出“高貴冷艷”的小眾局面。
海水淡化廠對環境的不利影響,主要體現在排出的大量濃鹽水、預處理化學物質和副產品等對海洋環境的危害方面。有文獻表明,濃鹽水排放會對海洋浮游植物的生長繁殖能力和細胞形態產生影響,這種危害在水體交換不暢的內海地區尤其值得重視。為解決淡化廠排放造成的環境危害,專家們提出了將排放的濃鹽水與海水充分混合、實現水電鹽聯產的循環經濟模式等解決方案。
海水淡化廠的取水方式對環境的影響,比較容易被忽視。因為海水淡化廠進水中的金屬元素含量受取水方式的影響顯著,間接造成排放的濃鹽水中的某些重金屬元素含量高,為避免發生此類問題,開放式深海取水和沙灘井取水等方式,會降低大部分金屬元素的含量。
在這方面,國外更多地考慮取水可能對海洋生物造成的傷害,澳大利亞國內至今仍對此爭論不休。為此,澳大利亞的黃金海岸、克內爾和奎那那的三家海水淡化廠在抽水作業時,水泵抽水速度只有0.1米/秒,速度之慢足以讓魚類逃生。
1985年1月16日的《人民日報》,刊登了中國第一座海水淡化工程——西沙海水淡化站在西沙群島永興島建成投產的消息。該工程是我國自行設計制造的,淡化能力為每天200噸。經過20多年的急起直追,我國建設了一批示范工程和大中小型海水淡化工程,緩解了我國沿海地區淡水資源短缺的問題,也為我國海水淡化技術和產業發展奠定了基礎。
截至2010年底,我國共建成投產海水淡化裝置76套,淡化能力總計55.78萬噸/日,各省市分布情況為:浙江23套,山東21套,遼寧14套,河北6套,天津5套,廣東3套,其他沿海省市4套。為更好更快地推進海水淡化產業發展,國務院2012年發布了《關于加快發展海水淡化產業的意見》,提出了到2015年,我國海水淡化能力達到220萬噸/日至260萬噸/日,“海水淡化原材料、裝備制造自主創新率達到70%以上;建立較為完善的海水淡化產業鏈,關鍵技術、裝備、材料的研發和制造能力達到國際先進水平”等目標,任務可謂艱巨。
今年4月,備受矚目的曹妃甸海水淡化進京項目有了積極進展。據國內媒體報道,該項目有望在今年底開工。曹妃甸海水淡化項目總投資170億元人民幣,其中制水工程一期投資70億元,形成每天100萬噸的淡化能力;曹妃甸至北京鋪設270公里長的輸水管道,投資100億元。淡水輸送進京后可滿足北京三分之一的用水需求。更令人矚目的是,為了避免項目對渤海海洋環境造成不良影響,曹妃甸在海水淡化過程中整合區域資源,由唐山三友化工公司和南堡鹽場全部接收該項目排放的濃海水,用于鹽的生產。
(本文寫作過程中參考了《可再生能源用于海水淡化的研究進展》、《核能淡化的經驗、需求和前景》文獻,以及國際海水淡化協會、世界核能協會、水世界、澳大利亞環境保護和第一產業部門、維基百科、美國內政部、倫斯勒理工學院、華爾街日報等網站,在此一并致謝。)
瑞典工程師查爾斯·威爾遜在智利的拉斯薩利納斯建造的太陽能蒸餾淡化裝置,采用風車從地下抽取海水,放到長而淺的水槽里,海水經太陽高溫蒸發,水蒸氣遇到帶框架的冰涼玻璃板,液化成淡水。這套裝置持續運行了40年。
國內最大的海水淡化出口設備——兩臺大型低溫多效蒸餾海水淡化設備在印尼成功投運,可日產淡水4500噸。
天津海水淡化與綜合利用研究所總工程師阮國嶺:
都說海水取之不竭,但要讓海水為人所用絕非易事。海水淡化技術一直被視為擰開“海洋水龍頭的不二法門”。缺水城市天津的海水淡化與利用水平在全國領先,已逐漸成為我國海水淡化關鍵技術的研發中心和裝備制造基地。國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所,更是海水淡化研發一線陣容里的一員“大將”。8月29日,《環境與生活》記者就有關我國海水淡化的發展,采訪了該所的總工程師阮國嶺。
阮國嶺研究海水淡化已有二十余載。
阮國嶺總工開宗明義地說,向大海要水“喝”,是解決水資源短缺的重要途徑。海水利用是國家有關海洋的戰略性新興產業,包括海水淡化、海水直接利用和海水化學資源利用三個方面。簡單說,海水淡化就是“讓海水脫鹽變成淡水”!吧鲜兰o,美國總統約翰·肯尼迪簽署法案,將海水淡化作為美國的一項國家事業。他說,如果能發現一種很經濟的把海水轉化成淡水的方法,那么所有的科技成就都相形見絀。海水淡化的重要性由此可見一斑!比顕鴰X說。
1958年,我國國民經濟還很困難時,國家就著手搞了海水淡化研究。到了1967年,國家科委召集全國水處理、分析化學、材料化學、流體力學等學科的精英,在天津、杭州、大連、青島等地,如火如荼地搞海水淡化會戰,當時各相關的研究所、高校都參與了。阮國嶺“算是中國第二代研究海水淡化的人”
很多人都認為,海水淡化技術就是用來解決沿海地區淡水資源短缺問題的,但阮總工程師說,用途遠遠不僅于此。比如原本發明于海水淡化的膜技術,后來發現它還可以應用于中水回用(處理污水)、中藥制藥、提純等方面!坝绕湓蹏,生態環境面臨很大的挑戰,一些淡化技術可能在治理污染方面也有用武之地。海水淡化技術不僅僅是解決用水問題的措施,對國家進行產業升級、節能減排也非常重要!
阮國嶺說,目前海水淡化主要有兩種技術方法。一種是膜法,即先將海水中的固形物、細菌、病毒等不溶性成分篩除,再利用只允許“溶劑”透過、不允許“溶質”透過的半透膜施加高壓,將海水中的鹽分和水分分開得到淡水。
阮國嶺介紹,在膜技術研發方面,中化集團杭州水處理技術研究開發中心的前期工作做得很多,但后來這個中心轉企改制,更關注產業技術和工程項目的實施以實現盈利。而阮國嶺所在單位作為公益類科研單位更關注基礎研究、共性技術、產品質量監督檢驗等工作,也做一些先導性的工程技術,最近與國內膜生產企業合作研發,目的是提高技術水平,加快產業鏈條的形成與完善。
“中國人在工程技術技術方面有很高的天賦,但是膜行業的產業底氣還不太足;目前關鍵技術的國產化率還比較低,比如高壓泵、能量回收裝置、一些反滲透膜都是靠進口。我們正在執行的示范項目力圖爭取實現95%的國產化率。這一步走通了,我們的膜法海水淡化技術,就能實現自立,不受制于人了!比顕鴰X說。
通過調研,阮國嶺發現,我國是有能力把高壓泵做得高效又耐用的,因為我國制造業能力的提升尤其快!霸鞕C器的機器都是全世界一流的,我國現在是有這樣的好裝備的,估計以后在膜法淡化的重大裝備方面會有比較快的提升!
海水淡化的另一種方法是熱法。原理很簡單,把過濾掉不溶性雜質的海水加熱,使水分蒸發,再將水蒸氣冷卻回液態收集起來,形成淡水!拔覈跓岱ǚ矫嬗泻芏嘣瓌撔缘臇|西,完全可以立足于國內,與國外的差距就是,規模不及人家大,經驗的積累還不夠豐富,”阮國嶺說,“但在技術水平上,我們并不比外國差多少。比如,我們用5000噸淡化設備的技術指標,能達到他國2.5萬噸設備的效果!睋榻B,在熱法方面,我國在近期就可以大有作為。
一般情況下,外國熱法設備的外殼主要是不銹鋼,里面是銅合金傳熱管。而我國目前正在開發全鋁材質的海水淡化裝置,其價格更低,可以賣給欠發達地區,阮國嶺稱其為“普及版”。另外,鋁是輕金屬,環境風險小,排到海里不會像銅那樣造成重金屬污染!拔覀冞開發全鈦合金的,賣給富人,這種被稱為‘奢侈品’。我們會慢慢地做出自己的特色來!
海南樂東尖峰鎮太陽能光熱海水淡化示范工程,可日產淡水30噸。國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所作為技術支持單位,全程負責技術工作,包括工藝方案、裝置設計、制造監理和安裝調試等。
阮總工程師指出,熱法一般與發電廠捆綁,利用發電的余熱來加熱海水使其蒸發。
值得一提的是,水的熱容量很大,把巨量的水從常溫“燒開”需要消耗極大的能量,因此,從經濟的角度考慮,只有使用低價值熱才適合熱法。“如果為了熱法,專門建個鍋爐來‘燒水’,其能耗和經濟成本是相當驚人的!
阮國嶺還介紹,全世界采用海水淡化的,往往都是北緯35度以下比較溫暖的地方。但是在低溫區域,海水里豐富的鹽分降低了它的熔點,在北方冬天也不太容易結冰,但用膜法脫鹽之后,水的熔點升高,提取出來的淡水很可能直接凍上,膜也就被堵住了。再加上我國海岸近岸地區污染厲害,而膜又是怕臟的裝置,淡化效率和持續性差。這好比凈水器或空氣凈化器的濾網濾芯,長期處理太臟的東西就會縮短過濾裝置的壽命。
不過,膜法的優勢在于避免了“燒水”的高耗能過程,比較節能,成本低,近幾年的發展進度也比熱法快。按照阮國嶺的說法,熱法必須在能源富余的地方發展,俗稱“能源富人的游戲”。
綜合來看,熱法比較實用,“只要有柴火,鍋不漏,就能蒸出水來。”
膜法的能源消耗,折合下來低于熱法,它貴就貴在膜以及保證膜正常運行的預處理上。反滲透膜平均四五年要換一次,做得好的,可以七八年不換。如前面所說,膜的更換周期長短取決于水的干凈程度,水太臟,膜換得勤,自然就費錢。出于工藝需求,海水淡化膜的孔徑比人體腎小球濾過膜的孔徑還小,“孔徑越小,膜堵塞的幾率就越高”。阮國嶺表示,膜雖然有技術更新,但作為尼龍類有機物,還是最怕被油污染。要是發生海域溢油,如有提前預警,就必須暫停淡化水生產;如果沒有預警,膜一旦沾上油立刻報廢。他認為,在中國北方沿海,用熱法比較有價值,而南方不存在低溫結冰問題,更適合用膜法。根據具體國情,要允許一部分熱法存在。
阮國嶺還打了個比喻:“熱法是兒子,養著挺費錢,但是健壯,傳宗接代不含糊;膜法是丫頭,長得很漂亮,但是比較嬌氣,老弄點小病小災的!
阮總工程師介紹,在用熱法或膜法進行淡化程序之前,都要對取來的海水做預處理,除去有機物、不溶性雜質和微生物,這與自來水廠的工序相似。不論采用何種淡化方式,基本上都是2噸海水出1噸淡水!澳壳,全球海水淡化產業每年增長15%,遠高于經濟增長速度,全球遍地開花,各地都憋不住!
說到海水淡化的應用情況,阮國嶺介紹,2000年,全國海水淡化廠每天生產的淡化水總量約1.5萬噸,現在已經發展到每天90萬噸。山東青島、遼寧大連、浙江舟山、河北曹妃甸、滄州等地都有海水淡化廠。他提出,“其實南方的市場也不錯。原來我們以為南方淡水資源豐富,無需海水淡化,但隨著工業規模擴大,發展速度加快,原來的淡水就不夠用了,就得從海里取。時代發展了,人也要轉變思路!
他舉例說,廣東、福建的一些工業區,發展到一定程度,淡水不夠用了,就靠淡化海水來補給。目前淡化后的海水以工業用水占大頭,雖然也有往自來水管網供應的,但存在量小或是運轉不好等問題。
舉個例子,天津北疆發電廠每天能產20萬噸淡化水,可供給濱海新區,但其產能利用不夠充分,“水的出路有一些問題”;還有一個是天津大港新泉海水淡化廠,它為天津石化供水,其產能是10萬噸/天,每天約賣7萬噸淡水。天津地區還有多個地方正著手準備開發更大型的海水淡化工程。
與國內情況不同,國外淡化水主要用于市政供水,最典型的是以色列,已將淡化水輸入飲用水管網,有著成熟的淡化水利用體系。天津的漢沽街也有淡化水供應到自來水管網里,淡化水同自來水以1比3的比例混到一起。
有人不禁會問,淡化水成分跟自來水一樣嗎?阮國嶺表示,不管是膜法還是熱法,淡化水的pH值會偏酸性,純度比自來水更高,雜質含量更少。如果作為飲用水供給,那就和自來水一樣,只要符合國家標準化委員會制定的《生活飲用水衛生標準》中的百余項指標,就都是安全的,并沒什么本質區別。
有人擔心水質太純了容易得軟骨病等。阮國嶺的說法是,國內外搞了四五十年海水淡化,目前還沒可靠的證據能證明喝淡化水不利于人體健康。
阮國嶺描述,國內利用海水淡化較多的地方,是海島及一些用水大戶企業,目前的海水淡化廠基本不盈利,自產自用的企業倒無所謂,經營性質的海水淡化廠普遍狀況不樂觀。高昂的運營成本使海水淡化難以大規模推廣。
海水淡化部分產能閑置的主要原因,是價差無人補!白詠硭碛姓a貼,海水淡化則作為企業產品,完全按照市場機制定價交易,淡化水在價格上注定沒優勢。自來水1噸賣5塊錢。而企業搞海水淡化有工藝成本、鋪管網的成本、納稅成本,這些算上就已經不只5塊錢了,還要留出利潤空間。與自來水價格相比的這部分差值,要么轉嫁給消費者,要么政府給兜了。誰做誰賠錢的話,還有誰愿意來做?”
阮國嶺表示,大家都希望海水淡化的成本降下來,國內外的相關研究者都在努力。降價需要靠科技進步,但與此同時,物價也在上漲,技術進步的速度通常沒有物價上漲快!凹夹g到一定程度,成本可能就降不下來了。無論從科學本身而言,還是從物價變化來說,我這里守著海,你那里是湖,同樣做水處理,海水的東西更多、更復雜,成本肯定要高,指著海水比湖水甚至淡水還便宜,這是偽科學。處理困難的事怎么可能比處理簡單的事更廉價?”
在阮總工程師看來,海水淡化可以通過自身工藝進步降低成本。但在此過程中,需要行政管理者通過政策調節,使水價融合。
阮國嶺在阿聯酋、沙特阿拉伯等國考察時發現,政府負擔了海水淡化的大部分支出。而“咱們這里說是政府出,那是中央政府出呢還是地方政府出呢?到了地方,是市財政出還是區財政出呢?到了財政下面,是這個局管,還是那個局管呢?說到賺錢,大家的手伸得很長,一旦要承擔責任,就變成腿伸得很長。”
他表示,如果覺得海水淡化不重要,可以不讓它發展。但如果覺得重要,就得有人去買這個單。經濟利益之于企業,猶如水之于人。所以,企業的每個動作取決于風險和收益的權衡。雖然人人希望企業有“公益心”和“社會責任感”,但讓企業干賠本買賣是不現實的。如果有財政補貼、稅收減免等優惠政策,讓淡化廠及其投資方有合理的利潤,把水價倒掛的問題處理好,海水淡化才會有較快的發展。
聊到取水對海洋生態的影響,阮國嶺坦言:“那要看你是認為渴死好呢,還是犧牲一小塊海域好。有得就有失,任何事物都不可能只有好處而不付出代價!弊咄甑鞒毯螅O碌臐夂K淳C合利用,要么排到海里去。即便是對環境控制很嚴的國外,現實中絕大部分濃海水也都是排到海里。
“濃海水綜合利用聽起來很美,干起來卻有很多問題。一個日產100萬噸淡水的海水淡化廠,如果將濃海水中的化學元素全部提出,一年能弄出上千萬噸的鹽來,要這么多鹽干啥用?其實大部分鹽對我們的價值不太大,談綜合利用很難。有些科學家說濃海水不能排到渤海灣里去,不然會產生各種問題。其實,渤海灣現在的污染主要是排污造成的,包括重金屬、石油類等等。沒有淡化廠,渤海灣的環境就能好了?”說到這兒,阮國嶺有些激動。
對于太陽能海水淡化、風能海水淡化等技術路線,阮國嶺有點不以為然:“許多人覺得使用新能源很吸引人眼球。電是二級能源,對做海水淡化的人來說,我只管把電接上設備,哪兒管得了這電是風電、核電還是太陽能電?只要能讓我的設備轉起來,電價便宜才是關鍵!
他還強調,新能源的使用有很多障礙和制約!氨热顼L能、太陽能,出電不穩定,怎么和電網融入?有人說要利用風能搞海水淡化,這就是個噱頭,成心不想讓淡化廠活!”他比喻說,兩口子過日子,一個“二百五”,一個明白人,日子還能過。風能和海水淡化都還不夠成熟,“兩個‘二百五’整在一起,它能活得好?這爹媽是成心不讓孩子活了!痹谒磥,從研究所、高校角度,可以把這樣的組合當科研項目試著做做。但一涉及招商引資,就必須充分權衡利弊,不能用噱頭坑人。
談到以海水淡化的方式來緩解北京的淡水資源短缺問題,阮國嶺提高了聲音:“北京的核心問題是人口太多,有2000多萬。就好比母親沒那能力養好幾十個孩子,而且孩子還不愛護這母親,到處搗亂。北京是人沒弄好,不是北京不好!”他建議,不如北京把上游的水多用一點,讓天津的淡化廠給當地供水,北京給搞淡化的地區一些補貼,這樣大家都省事。“在天津、河北投巨資建廠,再把淡化水拉回北京,這不是折騰么?”
在阮國嶺看來,不管是政府還是企業做海水淡化,都要先把水價問題處理好,讓海水淡化有一套好的“游戲規則”!耙陨泻芮宄,水是要命的東西,不允許國外公司控股。我們把自己國家的隊伍攔在門外,讓外國人進來整,我們的好多淡化廠就是政府把項目給了外國人做。國家要真覺得海水淡化是個事兒,那就該認真扶持一兩支屬于自己的好隊伍!
采訪結束時阮國嶺表示,好的游戲規則不需要中國特色!拔覀円雽W外國好的東西,那就原原本本學透了,不能按個人的喜好搞中國特色。海水淡化發展到現在,瓶頸主要是政策問題,其次是經濟問題,最后才是技術問題。你進口了國外公司最好的技術和裝備,淡化廠仍然產能閑置,這能怪技術嗎?”
以色列北部哈代拉小鎮的海水淡化工廠,從地中海泵取的海水,經過多層反滲透膜的處理,90分鐘后即可成為飲用水。
以色列是全球公認的缺水國家,怎樣解決缺水問題一直考驗著以色列人的智慧。20世紀60年代,以色列就開始研究海水淡化技術,現在這方面的世界領先地位已毋庸置疑。以色列不但有大量的海水淡化廠,還是最先進的海水淡化技術輸出國。作者是在位于海法市的以色列理工大學就讀的中國留學生,今年將攻讀水資源與環境專業的碩士學位,他對以色列如何處理缺水問題頗有感觸。
以色列國土南北長,東西窄。南部的內蓋夫沙漠地區常年干旱,北部的加利利湖是以色列境內唯一的淡水湖泊。從南到北有斷斷續續的小山,其中海法境內的山名叫卡梅爾,山的東西兩面降雨量天差地別,山脈東部是海岸平原,降雨量相對較大,年降雨量為450~550毫米,極少數地區可達到900毫米。山脈以西則是死海和約旦河河谷。由于來自海洋的水汽被山脈阻擋,造成這一地區干旱少雨,每年的降雨量都在200毫米以下(與我國西北內陸地區接近)。位于以色列最南部的埃拉特港口地區,年降雨量基本上保持在可憐的20~30毫米。受地中海氣候影響,以色列絕大部分地區夏天幾乎無雨,長時間充足的日照使得以色列夏天的平均氣溫接近30攝氏度,而且時常達到35攝氏度。冬天降雨頻繁一些,但每月最高降雨量也不過150毫米。
筆者學習居住的城市海法是個海濱城市,按理說應該比較濕潤,但是夏天由于風把陸地上的水汽帶到海洋上空,導致陸地上干旱少雨,除了冬天下雨的時候,一年之中絕大多數時間在海法能看到的土壤都是干裂的,因而這里的人造植被幾乎都用了節水的滴灌技術。位于以色列中部山區的耶路撒冷,由于日照充足,水分蒸發量極大,筆者在那里幾乎時刻都要喝水,否則喉嚨就干渴難受。
據以色列官方數據,天然降水只能提供以色列全年用水的一半,2013年甚至還不到一半,但是以色列用水需求卻不小,城市人均日用水量達到137升。而據天津市節水辦的數據,天津市2010年人均日用水量僅為78升。
傳統海水淡化凈水單元設備,凈化海水的膜被卷成圓筒狀安置在每一個長圓筒里。然后用如圖所示的垂直支架把它們架在空中。這種設計既節省了占地面積,又可減少圓筒的長度。
2012年,以色列居民每天需水量達到240萬噸,當年總生活用水量為8.76億噸,并且近幾年還在持續增長。另外,以色列每年還需約12億噸的農業用水。
以色列可直接利用的淡水資源主要是加利利湖,該湖每年向以色列國家供水系統提供4億噸的水。此外,海岸含水層中每年也有約6億噸的淡水可用。但這些水明顯不夠用,而且都來自淺層地下水和自然降雨,受氣候影響較大,不適合作全國的穩定水源。
盡管水資源形勢如此嚴峻,但在筆者看來,以色列本國居民的節水意識卻令人不敢恭維。在大學里,筆者經?吹接腥讼赐、刷牙的時候一直開著水龍頭,讓水白白地流走。教學樓廁所的抽水馬桶如果漏水,除清潔工外,幾乎沒人去叫管理員。普通居民沖洗地板、打掃衛生的時候用水量也很大。
去年2月,以色列舉辦過一次較大規模的節水宣傳活動,由該國著名歌唱家妮內特·塔伊布、名模芭爾·拉芙莉等發起。官方表示,該活動在一定程度上促進以色列人養成節水習慣,最終節約了10%的生活用水。但筆者認為,以色列人的節水主要體現在節水科技的應用上,而不是靠平日的習慣。以色列的水龍頭幾乎都是節水型的,這種水龍頭可以將水管里原本很細小的水流分散成稀松的較大水流,這樣人們在用水時就不需要把水龍頭開得太大。在公共場合,幾乎所有的水龍頭都是有紅外線感應的,不會出現因為人忘記關水龍頭造成自來水流失的現象。
以色列的居民不太注意節水,還跟他們擁有高度發達的水處理和回收技術有關。
2007年,以色列國家水務集團梅科洛特(“梅科洛特”為希伯來語“資源”的音譯)發布的數據顯示,以色列的生活用水處理水平相當高,有97.9%的生活用水達到飲用水標準。生活污水處理率為92%,再利用率高達75%,居世界首位。
以色列的索萊克海水淡化廠采用了垂直地面的凈水單元,單元里面是16英寸(約合40.64 厘米)淡化膜。垂直的設計不但可以減少支架的投資,還可以支撐更大規模的凈水單元,傳統的凈水單元直徑只有8英寸(約合20.32厘米),而垂直設計可以支撐直徑16英寸的凈水單元。每一個單元的凈水量可以增加4.3倍。
但是,各種節水和回收技術并不足以彌補水資源的巨大缺口,以色列水資源委員會認為,解決水資源問題的根本出路只能靠淡化海水。1999年,以色列政府制定了“大規模海水淡化計劃”,根據該計劃,到2015年,淡化水將占以色列淡水需求量的22.5%,生活用水的62.5%;到2025年,海水淡化水將占淡水需求量的28.5%,生活用水的70%;到2050年,海水淡化水將占全國淡水需求量的41%,生活用水的100%。如果有多余的淡化水,還將用于以色列自然水資源的保護。
1997年,以色列的第一個反滲透海水淡化廠在埃拉特建成并投入使用。迫于干旱的壓力,從2002年開始,以色列政府開始在地中海沿岸建立新的海水淡化廠。2010年,這些廠為以色列提供了3.05億噸的淡水。據預測,2015年,該項數據將提升到5億噸。2012年,位于亞實基倫的海水淡化廠每小時輸出15000~16000噸淡水,占以色列全部生活用水的15%。
以色列IDE公司是全球領先的海水淡化公司,該公司專門研究熱法和膜法。在過去的40年中,IDE在全球40個國家建立了400個海水淡化工廠,每天向全世界提供300萬噸的淡化水。
世界上技術最先進、規模最大的海水淡化廠,是位于以色列最大城市特拉維夫以北的索瑞克海水淡化廠,該廠于2013年完工,占地面積10萬平方米,每天最多提供62.4萬噸淡化水。
現在,以色列哈代拉、亞實基倫、索瑞克3座海水淡化廠提供的飲用水已占以色列全部飲用水的50%,預計在2050年達到70%。
以色列的索萊克海水淡化廠采用了垂直地面的凈水單元,單元里面是16英寸(約合40.64 厘米)淡化膜。垂直的設計不但可以減少支架的投資,還可以支撐更大規模的凈水單元,傳統的凈水單元直徑只有8英寸(約合20.32厘米),而垂直設計可以支撐直徑16英寸的凈水單元。每一個單元的凈水量可以增加4.3倍。
海水淡化不但減少了以色列對加利利湖等水源地的依賴,還緩和了以色列與鄰國的關系。原本以色列從加利利湖抽水都不夠自己用,現在有了淡化水,以色列可以將一部分加利利湖的水處理后輸送給鄰國約旦。這對緩和以色列與周邊阿拉伯國家的緊張關系是很有幫助的。
筆者以為,在水處理技術和水資源管理方面,以色列周邊國家的水平遠不如以色列。這些國家多數面臨缺水問題,如果以色列在水資源問題上伸出援手,對未來的中東和平進程應該是一大助力。
另一方面,在氣候最惡劣的年份,以色列的海水淡化廠也能提供充足的水源,但這些淡化廠也是極其重要的軍事目標,一旦發生戰爭,這些淡化廠可能遭到攻擊。與其這樣,不如開放共享,與鄰國同飲一“廠”水。