原標題:向海取水解“乾渴”!你知道嗎?山東的海水可以喝
“山東特産有哪些?”
“煎餅、扒雞、大蔥、海鮮……哦,還有‘海水’。”
眾所週知,地球表面70%被水覆蓋,但人類生存所必需的淡水資源卻極其有限,僅佔全球總水量的2.5%,其餘97.5%都是無法直接飲用的海水。淡水資源緊缺,海水也顯得如此珍貴。很多國家如阿聯酋、科威特以及北非、歐洲、東南亞等地區部分國家,都在通過海水淡化的方式,向民眾提供飲用水。
中國作為全球13個每人平均水資源最貧乏的國家之一,也早早步入了海水淡化的行列。沿海大省山東,則是全國最早開展海水綜合利用、最早制訂海水淡化産業的省份。
近日,山東省工程建設標準《淡化海水納入城市供水系統水質安全保障技術標準》編制組在青成立,並召開第一次工作會議。該標準是國家重點研發計劃項目中的一個子課題,已列入2021年山東省工程建設標準設計制修訂計劃,發佈後,該標准將成為海水淡化行業全國首個省級工程建設標準,為規範山東省海水淡化工程建設,推進淡化海水進入城市供水管網提供規範指導。
好奇:沿海大省能有多“渴”?
人口、耕地和經濟總量分別佔全國的7%、6%、9%左右的山東,水資源總量僅佔全國1%左右,每人平均水資源佔有量不足全國平均水準1/6,屬極度缺水地區。
根據相關機構測算,在考慮到南水北調東線工程供水2.77億噸和黃河水調水指標4.22億噸情況下,全省在平水年和枯水年用水缺口預計仍將達3.7億噸和7.4億噸。
資源性缺水,是山東水資源供需最明顯的自然屬性。同時,山東水資源時空分佈不均,全省多年平均降水量從魯東南沿海的850毫米向魯西北內陸的550毫米遞減。受季風氣候影響,全省降水量、水資源總量的年際變化幅度很大,連豐、連枯是山東水資源年際變化的主要特徵。
乾旱的氣候是山東缺水最重要的原因之一。山東是屬於典型的暖溫帶季風性氣候,四季非常分明,夏季受偏南季風影響,炎熱多雨。然而,我國夏季東南季風于每年的5月份從華南地區開始影響大陸地區,7-8月份才會深入到華北,那麼在整個春季和夏季的開端階段,山東主要還是受乾燥的大陸氣流控制,降雨比較少。
近年來,連澇、連旱、旱澇急轉等極端氣候頻繁發生,山東全年降水量的3/4集中在汛期特別是7、8月份,過度集中給水資源利用帶來大難題。
解密:鹹鹹的海水如何變得好喝?
海水淡化即利用海水脫鹽生産淡水。全球海水淡化技術超過20余種,包括反滲透法、低多效、多級閃蒸、電滲析法、壓汽蒸餾、露點蒸發法、水電聯産、熱膜聯産以及利用核能、太陽能、風能、潮汐能海水淡化技術等等,以及微濾、超濾、納濾等多項預處理和後處理工藝。
目前應用膜法及蒸餾法是市場中的主流。
以雙膜法為例,經過取水系統、預處理、反滲透和後處理4個主要步驟,將海水轉化為淡水。首先將原海水經過海水湖進入海水取水泵站輸送至廠區,經過預處理工藝,除去海水中的泥沙、藻類、貝殼、懸浮物等,再經過超濾膜,截留海水中的懸浮物、膠體、病毒、細菌等雜質,得到潔凈海水。潔凈海水採用反滲透工藝將鹽分與水分子分離開來,得到淡水,最後進行礦化處理,進而併入市政供水系統中。
海水經淡化後,水質近乎純凈水的標準,最後礦化處理是為了提高水的硬度和鹼度,增強海水淡化水的輸送穩定性,口感比自來水更軟一些。
追溯:海水淡化走過哪些路?
最早的海水淡化可以追溯到西元前1400年,那時只是用單純的蒸餾法獲取淡水;直至西元200年,簡易的海水蒸餾裝置開始出現,主要為船員提供淡水;從1960年,反滲透法海水淡化裝置問世,20世紀80年代以來反滲透技術不斷取得突破,成為了耗能最低、投資執行最快的海水淡化技術,從此海水淡化技術得到迅速發展。
我國的海水淡化研究最早始於1958年,1997年我國第一個反滲透海水淡化裝置在浙江舟山投産建成,開創了國內海水淡化規模化應用的歷史先河。
山東這些年也海水淡化領域快速佈局。
2003年,山東榮成建成萬噸級反滲透海水淡化示範工程。
2009年,青島第一家萬噸級規模的海水淡化公司百發海水淡化成立,是全國首家獲得衛生許可證的海水淡化企業。
2017年12月,《山東省水安全保障總體規劃》提出:“綜合考慮海島、沿海工業園區以及沿海城市水資源現狀及用水需求,合理規劃海水淡化工程選址佈局,優先解決淡水資源緊缺地區的用水需求”。
2018年5月,《山東海洋強省建設行動方案》明確提出:“重點發展海水淡化與綜合利用等海洋新興産業,推動新興産業加速崛起、擴容倍增,打造具有國際先進水準的海洋新興産業發展基地”。
2020年8月4日,膠東經濟圈海水淡化與綜合利用産業聯盟在青成立;8月15日,山東省出臺了《關於加快發展海水淡化與綜合利用産業的意見》,在全省“排兵布陣”産業發展佈局;12月21日,山東省海水淡化利用協會在青成立,推進山東海水淡化規模化應用“抱團發展”;12月30日,青島百發海淡二期開工……
歡呼:山東向海取水步入快車道
目前山東已建成海水淡化工程28個,産能達37.6萬噸/日,居全國首位。海水淡化工程分佈在山東青島、煙臺、濰坊、威海、日照5市。山東計劃2022年全省海水淡化産能超過100萬噸/日。
山東在海水淡化與綜合利用産業技術、裝備、人才等方面已經具備一定優勢,積累了豐富的可複製、可推廣的做法和經驗。
技術研發創新方面,山東是科技大省,擁有中國海洋大學、山東大學、中國石油大學、中科院海洋所、國家海洋局一所、中船重工725所等多家海水淡化科研能力較強的高校和科研院所,以及一批海水淡化技術研發和創新的人才,有能力解決海水淡化關鍵領域的重大技術問題。
海水淡化設備製造業方面,近年來涌現了多家從事膜産品研發、裝備製造、淡化水及鹽化工産品生産的企業,技術裝備水準得到較大提升,如青島華歐集團擁有低溫多效技術,青島海諾水務生産超濾膜組件,山東招金膜天股份有限公司擁有微濾膜、超濾膜、納濾膜製造能力等。
技術應用方面,以青島、煙臺、威海為主體的海水淡化産業集群已初見雛形,擁有多家自主智慧財産權的生産企業,包括海諾水務、蘭海希膜、華軒環保等。
挑戰:走向市場需探索成本“極限”
過於昂貴的水,顯然無法長期滿足解渴之需。海水淡化想要在山東用水中承擔更大比重,降低成本是發揮潛力的關鍵。
從國際看,淡化成本已降至1美元/噸以下,最低達0.53美元/噸(如以色列Ashkelon 33萬噸/日反滲透工程);隨著新工藝、新材料、新裝備涌現,成本有望進一步下降。
從國內看,與國際水準基本持平,熱法工程噸水投資約0.55-0.8萬元,膜法約0.5-0.75萬元;造水成本約4-8元左右。
從山東省來看,青島董家口10萬噸/日反滲透工程投資約6億元,噸水總成本約4.25元。
海水淡化裝備製造主要集中在海水預處理及配套設備領域,反滲透膜材料、高壓泵、能量回收裝置等關鍵設備和核心材料主要依賴進口,這是導致淡化水成本高的主要因素。
下一步,山東省需要通過自主創新解決海水淡化“卡脖子”技術,建立以科技研發支援政策為核心、促進海水淡化産業發展的長效機制。讓海水淡化走向市場,才能真正把淡化水賣出去、用起來。
(大眾網·海報新聞編輯 馬婉瑩 綜合新華社、大眾日報、青島日報等)