時間：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有效途徑。在介紹海水淡化中蒸餾法等主要方法的同時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行了探討。
關鍵詞：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。國際海水淡化協會（International Desalination Association）的最新統計，世界上已有13080個海水淡化工廠，每天可生產5560萬t飲用水。據國際水務情報局（Global Water Intelligence）估計，到2015年，全球海水淡化處理能力將翻一番［1］。
經過40多年的科技攻關和工程示范，我國在反滲透法、蒸餾法等主流海水淡化關鍵技術方面取得重大突破。目前，我國最大的日產10萬t海水淡化工程將在天津大港建成投產。根據國家《海水利用專項規(guī)劃》， 我國海水淡化能力2010年將達到80萬～100萬t/d，2020年將達到250萬～300萬t/d。海水淡化提供人類淡水資源的同時，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，而且含有海水預處理時的一些化學物質，如果排放不當，就會對土壤、地表水、海洋環(huán)境等造成污染。以反滲透法為例，每10000m3的海水可以產出5000m3的淡化水，目前海水淡化產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。
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溫度下沸點之間的關系，將適當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，以實現海水淡化的技術。
以上技術主要是利用熱能和電能作為海水淡化的能源，顯然要實現大規(guī)模的海水淡化首先需要尋求更可靠更經濟的新能源。核能作為一種清潔安全經濟的新能源已逐步應用于海水淡化技術中，核能海水淡化［2］是利用核反應堆作為能量來源，從海水中生產淡水的方法。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利用太陽能產生熱能以驅動海水相變過程；②利用太陽能發(fā)電以驅動滲透過程。
2 濃鹽水的處理
在海水淡化過程中產生大量的濃鹽水，排放不當可能會造成環(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行再利用，創(chuàng)造一定的經濟效益。
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前最為簡單和經濟的方法，也是大多數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物質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
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。濃鹽水首先要經過無害化處理，消除對水體水質的不利影響，達到城市污水排放標準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
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，該法已實踐多年，有較嚴格的設計和施工要求。當濃鹽水的排放超出了地下水的自凈化能力時，就會造成地下水的污染，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保持在一個可接受的水平，對地下水和地表水的潛在危害也應保持最小。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
將淡化后產生的濃海水直接引入曬鹽池，進行曬鹽，這樣既可以縮短曬鹽的時間，又可解決濃鹽水污染問題，實現海水淡化的零排放。
2．2．3 提取化工原料實現綜合利用
海鹵水中除氯化鈉外，鉀、鎂、溴、硫酸根是利用的重點。鉀可制成氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、鉀鎂復合肥料；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合材料、鉀鎂復合肥料；溴可制成溴系列產品；硫酸根可制成硫酸鈣建筑石膏等，與氯堿工業(yè)結合還可以生產氯氣、氫氣等產品［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)保人士的關注［7］。
3．1 海水淡化廠能源使用對空氣的影響
現在大多數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］。其產生的污染物二氧化硫（SO2）等排放到空氣中，破壞空氣質量，對人類、動植物及生態(tài)環(huán)境系統構成威脅。
3．2 濃鹽水對海洋生態(tài)系統的影響
經過淡化技術提取淡水后的濃海水以海水作為工業(yè)循環(huán)冷卻水時，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重。
3．3 海水淡化廠排放的污染物對海洋生態(tài)系統的影響
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)系統的平衡。
4 結語
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。隨著海水淡化技術的發(fā)展和規(guī)模的擴大，將有更多的濃鹽水排入海洋中，這種長期的排放將會使鹽度增加可能會打破海洋原有的平衡。以膠州灣為例，按海水淡化水產量20萬m3/d、膠州灣海水交換周期按60d計算，若產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個鹽度單位，30a后膠州灣將超過40個鹽度單位，與死海的鹽度相當［10］。
因此在大力發(fā)展海水淡化事業(yè)的同時，筆者建議：
（1）要對海水資源的開發(fā)進行統籌規(guī)劃，根據氣候（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生的濃鹽水資源化，盡可能達到零排放，將濃鹽水對環(huán)境和生態(tài)系統的不利影響降到最低。
（3）管理部門也應當加強對海洋各項指標的監(jiān)控，并制定相關的政策法規(guī)和采取有效的科技手段來共同促進環(huán)境和海洋生態(tài)系統的可持續(xù)發(fā)展。
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［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。
