隨著(zhù)全球水資源危機的不斷加劇,在解決缺水的問(wèn)題上,人們把目光越來(lái)越多地投向了海洋。海水淡化已經(jīng)部分化解了地球淡水資源的短缺。
海水淡化又被稱(chēng)為海水脫鹽,其歷史可以追溯到公元前1400年。在那個(gè)時(shí)候,人類(lèi)開(kāi)始嘗試通過(guò)加熱海水、冷卻水蒸氣的方法獲得可飲用的淡水。據記載,公元200年的時(shí)候,人們已經(jīng)開(kāi)始在遠洋船上安裝簡(jiǎn)單的淡化裝置,以解決船員的飲水問(wèn)題。20世紀中后期,海水淡化技術(shù)得到了加速發(fā)展。雖然因地域不同、水質(zhì)差異、海水淡化技術(shù)的處理工藝有所不同,并導致成本各異,但隨著(zhù)這一技術(shù)的進(jìn)步和規?;l(fā)展,海水淡化的成本大幅降低。
如今,海水淡化可以通過(guò)物理、化學(xué)等方法實(shí)現。按照處理方式的不同,通常分為兩大類(lèi):一類(lèi)是從海水中取出淡水,主要包括蒸餾法、反滲透法、冷凍法、水合物法和溶劑萃取法;另一類(lèi)靠除去海水中的鹽分來(lái)獲取淡水,具體的方法主要有離子交換法、電滲析法等。
中東地區的阿拉伯聯(lián)合酋長(cháng)國、沙特阿拉伯、科威特、以色列等,是全球最早嘗試利用海水淡化的國家。其中沙特、以色列等國70%的淡水資源都來(lái)自于海水淡化。目前,北非、歐洲、中北美洲、東南亞一帶國家海水淡化應用程度也很高,而一些海島國家如馬爾代夫,幾乎完全依賴(lài)于海水淡化水。根據國際脫鹽協(xié)會(huì )統計,截至2013年8月,全球淡化工程總裝機容量已達到8093萬(wàn)噸/日,解決了全球2億多人的飲用水問(wèn)題。
作為世界上最缺水的國家之一,中國人均水資源占有量?jì)H為世界人均水資源占有量的1/4。目前,我國已掌握世界主流的低溫多效蒸餾和反滲透海水淡化技術(shù),是少數能夠完整自主設計建設海水淡化工程的國家之一,一些海水淡化裝置已經(jīng)成功出口海外。目前,我國海水淡化的總體規模已從30年前的每天產(chǎn)水200噸,發(fā)展到現在的約77萬(wàn)噸,最大海水淡化工程已達到20萬(wàn)噸/日。
商業(yè)化應用的海水淡化技術(shù)包括蒸餾法和反滲透法。蒸餾法是一種古老的淡化方法,其過(guò)程類(lèi)似海水受熱蒸發(fā)形成云,云遇冷形成雨的過(guò)程。反滲透法海水淡化的關(guān)鍵是反滲透膜,它是一種只允許水透過(guò)、不允許鹽透過(guò)的半透膜。若對海水一側施加足夠的壓力,其中的淡水將透過(guò)半透膜滲透到另一側,這就如同一只特殊的過(guò)濾篩子,在壓力下過(guò)濾掉了水留下了鹽。
提高設備單機產(chǎn)水能力、繼續降低淡化水成本,是海水淡化技術(shù)目前的主要挑戰。不同淡化技術(shù)間的集成耦合,特別是與太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的結合,從而實(shí)現工藝節能降耗,是未來(lái)海水淡化技術(shù)的發(fā)展趨勢。