海冰淡化技術(shù)世界領(lǐng)先中國(guó)渤海灣可用海冰資源極豐富
2014-05-11 19:20:24
admin
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據(jù)搜狐網(wǎng)2010年3月26日訊 今年1月以來(lái)環(huán)渤海地區(qū)的海冰成災(zāi)讓人記憶猶新，而如今我國(guó)西南地區(qū)正在大面積蔓延的旱災(zāi)令人扼腕。如果能讓有害的冰變成有用的水？……聽上去這似乎是個(gè)笑談。然而，*新的研究表明，經(jīng)過(guò)近10年的努力，我國(guó)開展的海冰淡化技術(shù)研究已取得重大突破，居世界領(lǐng)先水平。這一重大突破在當(dāng)今世界水資源日益緊缺的背景下，顯得尤為引人注目。海冰淡化技術(shù)，不僅可以讓海冰變害為利，而且有望使我國(guó)環(huán)渤海地區(qū)變?yōu)榫薮蟮摹八搿薄?BR> 北京師范大學(xué)教授顧衛(wèi)和國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心海洋環(huán)境動(dòng)力研究室主任陳偉斌等專家告訴記者，海冰淡化技術(shù)目前已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵設(shè)備研制和綜合實(shí)驗(yàn)階段，盡管離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已為時(shí)不遠(yuǎn)，但仍面臨重重困難，亟待政府和企業(yè)支持。相關(guān)人士呼吁，應(yīng)盡快推動(dòng)渤海海冰淡化的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，使海冰資源真正成為環(huán)渤海地區(qū)的巨大“水碗”。
海冰淡化技術(shù)全球領(lǐng)先
專家認(rèn)為，開發(fā)海冰作為淡水資源這一成果在世界上首次完成了陸基海冰采集、脫鹽、存儲(chǔ)和海冰水的農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，具有原始創(chuàng)新性，達(dá)到高水平，為沿海地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐，是我國(guó)科技工作者根據(jù)中國(guó)國(guó)情開展的原始性創(chuàng)新研究，它不僅為增加我國(guó)淡水資源、土地資源的戰(zhàn)略儲(chǔ)備開辟了新路，還提出了化災(zāi)害為資源的科研新理念。
記者2月下旬和3月初，曾兩次前往遼寧瓦房店市西陽(yáng)鄉(xiāng)將軍石漁港，看到了正在實(shí)驗(yàn)中的海冰淡化實(shí)驗(yàn)裝置，只見采冰船在岸邊采集冰塊，蜿蜒的冰塊傳輸系統(tǒng)自海邊引出，一支引向一所碩大的蓄冰池，一支引向離心脫鹽機(jī)。
據(jù)國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心海洋環(huán)境動(dòng)力研究室主任陳偉斌介紹，海冰淡化是1995年由現(xiàn)任的北京師范大學(xué)副校長(zhǎng)史培軍等人提出來(lái)的新概念，而這一概念是國(guó)際上屬首創(chuàng)。它提出的背景是中國(guó)北方缺水，這種情況在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的環(huán)渤海地區(qū)尤其嚴(yán)重。
2000年前后，海冰淡化這一全新的概念得到了時(shí)任國(guó)務(wù)委員宋健的鼓勵(lì)和支持，海冰淡化研究作為一個(gè)探索性項(xiàng)目開始走上科研舞臺(tái)。2001年以來(lái)，在國(guó)家“863項(xiàng)目”的支持下，北京師范大學(xué)、國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、天津大學(xué)、國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所、大連理工大學(xué)等單位聯(lián)合開展了一些探索性的工作，在海冰淡化研究方面取得了重要進(jìn)展。
據(jù)專家介紹，在近兩三年的冬季，研究團(tuán)隊(duì)在河北黃驊基地和遼寧瓦房店基地開展了海冰淡化中間實(shí)驗(yàn)，完成了海冰從采集、輸送到脫鹽、存儲(chǔ)的完整工藝過(guò)程，獲得的海冰淡水鹽度為2‰以下，達(dá)到國(guó)家水源地的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。目前研制出的岸邊采集設(shè)備每小時(shí)可采海冰200立方米，海上采集設(shè)備每小時(shí)可采海冰1000立方米。
至于海冰淡化后的儲(chǔ)存問題，技術(shù)人員也想好了途徑：⑴可以利用現(xiàn)有的淡水庫(kù)；⑵可以向海洋要地方，在海灣建淡水庫(kù)；⑶可以在海上建橡膠水庫(kù)，這種方式方便、靈活，建成后可以移動(dòng)，哪里缺水就移到哪里。
產(chǎn)業(yè)化之路仍存桎梏
記者在采訪中了解到，目前海冰淡化即將“破繭化蝶”，但在產(chǎn)業(yè)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遭遇重重困難，影響了這項(xiàng)創(chuàng)新性項(xiàng)目的進(jìn)展。
記者了解到，海冰淡化在產(chǎn)業(yè)化道路上遇到的障礙主要集中在以下幾方面：
首先是體制上，創(chuàng)新性項(xiàng)目需要?jiǎng)?chuàng)新性體制扶持。據(jù)陳偉斌和顧衛(wèi)等專家介紹，盡管海冰淡化項(xiàng)目前期曾受到國(guó)家科技部等部門的大力支持，且該項(xiàng)目現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了科技和工業(yè)的結(jié)合點(diǎn)———即將應(yīng)用階段，但體制上出現(xiàn)了斷層，既得不到科研部門的支持，也得不到產(chǎn)業(yè)部門的支持，使這個(gè)創(chuàng)新性項(xiàng)目目前遇到了許多困難。專家指出，*大的瓶頸是沒有實(shí)驗(yàn)基地。近兩年來(lái)，為了找到一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)基地，他們四處奔波，先后在河北黃驊和遼寧瓦房店建立了兩個(gè)臨時(shí)性基地，不僅花費(fèi)了大量租金，還要自己修路、通電，困難重重。由于場(chǎng)地是租用的，設(shè)備是臨時(shí)的，給項(xiàng)目進(jìn)展帶來(lái)很大困難。
第二個(gè)困難是缺少后續(xù)資金支持。由于尚處于實(shí)驗(yàn)階段，技術(shù)沒有完全成熟，一些企業(yè)想投資卻又怕?lián)L(fēng)險(xiǎn)，而國(guó)家當(dāng)初的扶持資金目前已經(jīng)捉襟見肘，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足。相關(guān)研究及技術(shù)人員迫切希望得到有關(guān)政府部門和企業(yè)家的大力支持。
第三，盡管社會(huì)各界對(duì)海冰淡化的認(rèn)識(shí)已經(jīng)從*初的質(zhì)疑到目前的逐步認(rèn)可，但總體上說(shuō)了解還不多，認(rèn)識(shí)還不足，需要引起全社會(huì)的重視。
鞍鋼方面表示出濃厚興趣
專家指出，我國(guó)為解決北方水資源短缺問題而采取的南水北調(diào)等手段只涉及到水資源再分配問題，并沒有提高水資源總量。要解決資源總量問題，就只有向海洋要淡水。目前，已有企業(yè)對(duì)海冰淡化表現(xiàn)出興趣。
環(huán)渤海地區(qū)是全球有冰海區(qū)沿岸經(jīng)濟(jì)*發(fā)達(dá)地帶，也是我國(guó)北方*重要的經(jīng)濟(jì)地區(qū)。但20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著環(huán)渤海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人口的急劇增加，淡水資源緊缺已成為制約這一地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重障礙。按照聯(lián)合國(guó)年人均淡水量在500立方米以下就是缺水地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)渤海地區(qū)的人均資源量?jī)H有100立方米至300立方米的大連、營(yíng)口、盤錦、葫蘆島、唐山、天津、黃驊、威海、龍口等港口城市，均為淡水資源嚴(yán)重匱乏城市。
目前，環(huán)渤海地區(qū)是我國(guó)海冰資源豐富地區(qū)，海冰淡化這個(gè)環(huán)保、低碳的公益性科研項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入研究的關(guān)鍵階段，“破繭化蝶”已經(jīng)為時(shí)不遠(yuǎn)，但許多工程問題有待解決，相關(guān)機(jī)構(gòu)希冀社會(huì)各界伸出援手，為我國(guó)水資源開發(fā)利用領(lǐng)域做出有益貢獻(xiàn)。
顧衛(wèi)向記者透露，目前，遼寧省正在加快沿海經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展，而海冰淡化是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要支柱。他說(shuō)，鞍鋼集團(tuán)在遼寧營(yíng)口鲅魚圈建有分廠，每天用水缺口在2.5萬(wàn)噸左右，目前他們已經(jīng)與其進(jìn)行洽談，鞍鋼方面表現(xiàn)出濃厚的興趣。
海冰淡化工藝流程
海冰淡化從工藝上來(lái)說(shuō)，包括采集、輸送、脫鹽、存儲(chǔ)等四大流程。海冰采集分為岸邊采集和海上采集兩種形式，海冰輸送分為傳動(dòng)輸送和氣動(dòng)輸送兩種形式。
目前研究人員根據(jù)海冰微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用離心原理對(duì)冰體內(nèi)的鹵水胞進(jìn)行分離，利用控溫方法擴(kuò)充冰內(nèi)的鹽水通道，攻克了海冰固態(tài)淡化的關(guān)鍵技術(shù)，自主研制出了海冰離心脫鹽機(jī)、海冰控溫凍融脫鹽裝置、海冰重力脫鹽裝置、海冰融水反滲透脫鹽設(shè)備，完成了從海冰采集、輸送到脫鹽、存儲(chǔ)的完整工藝過(guò)程，獲得的海冰淡水鹽度為2‰以下，達(dá)到國(guó)家水源地的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
海冰由固體淡水冰晶與液體鹽水鹵胞所構(gòu)成，是固、液兩相共存的復(fù)合體。海冰淡化其實(shí)就是實(shí)現(xiàn)淡水冰晶與鹽水鹵胞的分離過(guò)程。研究人員根據(jù)海冰的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，先后提出了微波法、混合法、擠壓法、重力法、離心法等海冰脫鹽方法。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，專家認(rèn)為按現(xiàn)有技術(shù)水平和能力，可用于大規(guī)模海冰淡化工程的脫鹽方法是海冰重力脫鹽和海冰離心脫鹽方法。
海冰重力脫鹽是利用海冰內(nèi)部存在的鹵管，經(jīng)過(guò)自然升溫過(guò)程使?jié)恹u水沿重力方向自然排出，從而實(shí)現(xiàn)淡水冰晶與鹵水的分離。這種基于自然能源利用的脫鹽方法，能耗較少、成本低廉、環(huán)境友好，脫鹽率可達(dá)到85%以上，便于沿岸大規(guī)模海冰淡化工程使用。
海冰離心脫鹽是利用海冰內(nèi)部固體淡水冰晶與液體濃鹵水相間分布的特點(diǎn)，通過(guò)剖分過(guò)程和旋轉(zhuǎn)過(guò)程，使?jié)恹u水沿離心力方向被強(qiáng)制排出，從而實(shí)現(xiàn)淡水冰晶與濃鹵水胞的分離。海冰離心脫鹽雖然需消耗電能，但設(shè)備移動(dòng)性強(qiáng)，脫鹽率可達(dá)到95%以上，便于工廠化大規(guī)模海冰淡化。目前研制的海冰離心脫鹽設(shè)備每小時(shí)可處理5噸海冰，脫鹽后的海冰鹽度為1.5‰左右，效果顯著。