海冰淡化技術(shù)世界領(lǐng)先中國渤海灣可用海冰資源極豐富
2014-05-11 19:20:24
admin
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據搜狐網(wǎng)2010年3月26日訊 今年1月以來(lái)環(huán)渤海地區的海冰成災讓人記憶猶新，而如今我國西南地區正在大面積蔓延的旱災令人扼腕。如果能讓有害的冰變成有用的水？……聽(tīng)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，我國開(kāi)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，而且有望使我國環(huán)渤海地區變?yōu)榫薮蟮摹八搿薄?BR> 北京師范大學(xué)教授顧衛和國家海洋環(huán)境監測中心海洋環(huán)境動(dòng)力研究室主任陳偉斌等專(zhuān)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)鍵設備研制和綜合實(shí)驗階段，盡管離產(chǎn)業(yè)化應用已為時(shí)不遠，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)渤海地區的巨大“水碗”。
海冰淡化技術(shù)全球領(lǐng)先
專(zhuān)家認為，開(kāi)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、存儲和海冰水的農業(yè)應用實(shí)驗，具有原始創(chuàng )新性，達到高水平，為沿海地區社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展提供技術(shù)支撐，是我國科技工作者根據中國國情開(kāi)展的原始性創(chuàng )新研究，它不僅為增加我國淡水資源、土地資源的戰略?xún)溟_(kāi)辟了新路，還提出了化災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)鄉將軍石漁港，看到了正在實(shí)驗中的海冰淡化實(shí)驗裝置，只見(jiàn)采冰船在岸邊采集冰塊，蜿蜒的冰塊傳輸系統自海邊引出，一支引向一所碩大的蓄冰池，一支引向離心脫鹽機。
據國家海洋環(huán)境監測中心海洋環(huán)境動(dòng)力研究室主任陳偉斌介紹，海冰淡化是1995年由現任的北京師范大學(xué)副校長(cháng)史培軍等人提出來(lái)的新概念，而這一概念是國際上屬首創(chuàng )。它提出的背景是中國北方缺水，這種情況在經(jīng)濟發(fā)達的環(huán)渤海地區尤其嚴重。
2000年前后，海冰淡化這一全新的概念得到了時(shí)任國務(wù)委員宋健的鼓勵和支持，海冰淡化研究作為一個(gè)探索性項目開(kāi)始走上科研舞臺。2001年以來(lái)，在國家“863項目”的支持下，北京師范大學(xué)、國家海洋環(huán)境監測中心、天津大學(xué)、國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(kāi)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。
據專(zhuān)家介紹，在近兩三年的冬季，研究團隊在河北黃驊基地和遼寧瓦房店基地開(kāi)展了海冰淡化中間實(shí)驗，完成了海冰從采集、輸送到脫鹽、存儲的完整工藝過(guò)程，獲得的海冰淡水鹽度為2‰以下，達到國家水源地的水質(zhì)標準。目前研制出的岸邊采集設備每小時(shí)可采海冰200立方米，海上采集設備每小時(shí)可采海冰1000立方米。
至于海冰淡化后的儲存問(wèn)題，技術(shù)人員也想好了途徑：⑴可以利用現有的淡水庫；⑵可以向海洋要地方，在海灣建淡水庫；⑶可以在海上建橡膠水庫，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(fǎng)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)驗過(guò)程中遭遇重重困難，影響了這項創(chuàng )新性項目的進(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 )新性項目需要創(chuàng )新性體制扶持。據陳偉斌和顧衛等專(zhuān)家介紹，盡管海冰淡化項目前期曾受到國家科技部等部門(mén)的大力支持，且該項目現在已經(jīng)發(fā)展到了科技和工業(yè)的結合點(diǎn)———即將應用階段，但體制上出現了斷層，既得不到科研部門(mén)的支持，也得不到產(chǎn)業(yè)部門(mén)的支持，使這個(gè)創(chuàng )新性項目目前遇到了許多困難。專(zhuān)家指出，*大的瓶頸是沒(méi)有實(shí)驗基地。近兩年來(lái)，為了找到一個(gè)理想的實(shí)驗基地，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，設備是臨時(shí)的，給項目進(jìn)展帶來(lái)很大困難。
第二個(gè)困難是缺少后續資金支持。由于尚處于實(shí)驗階段，技術(shù)沒(méi)有完全成熟，一些企業(yè)想投資卻又怕?lián)L(fēng)險，而國家當初的扶持資金目前已經(jīng)捉襟見(jiàn)肘，導致實(shí)驗經(jīng)費不足。相關(guān)研究及技術(shù)人員迫切希望得到有關(guān)政府部門(mén)和企業(yè)家的大力支持。
第三，盡管社會(huì )各界對海冰淡化的認識已經(jīng)從*初的質(zhì)疑到目前的逐步認可，但總體上說(shuō)了解還不多，認識還不足，需要引起全社會(huì )的重視。
鞍鋼方面表示出濃厚興趣
專(zhuān)家指出，我國為解決北方水資源短缺問(wèn)題而采取的南水北調等手段只涉及到水資源再分配問(wèn)題，并沒(méi)有提高水資源總量。要解決資源總量問(wèn)題，就只有向海洋要淡水。目前，已有企業(yè)對海冰淡化表現出興趣。
環(huán)渤海地區是全球有冰海區沿岸經(jīng)濟*發(fā)達地帶，也是我國北方*重要的經(jīng)濟地區。但20世紀90年代以來(lái)，隨著(zhù)環(huán)渤海地區經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人口的急劇增加，淡水資源緊缺已成為制約這一地區社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展的嚴重障礙。按照聯(lián)合國年人均淡水量在500立方米以下就是缺水地區的標準，環(huán)渤海地區的人均資源量?jì)H有100立方米至300立方米的大連、營(yíng)口、盤(pán)錦、葫蘆島、唐山、天津、黃驊、威海、龍口等港口城市，均為淡水資源嚴重匱乏城市。
目前，環(huán)渤海地區是我國海冰資源豐富地區，海冰淡化這個(gè)環(huán)保、低碳的公益性科研項目已經(jīng)進(jìn)入研究的關(guān)鍵階段，“破繭化蝶”已經(jīng)為時(shí)不遠，但許多工程問(wèn)題有待解決，相關(guān)機構希冀社會(huì )各界伸出援手，為我國水資源開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域做出有益貢獻。
顧衛向記者透露，目前，遼寧省正在加快沿海經(jīng)濟帶發(fā)展，而海冰淡化是經(jīng)濟可持續發(fā)展的一項重要支柱。他說(shuō)，鞍鋼集團在遼寧營(yíng)口鲅魚(yú)圈建有分廠(chǎng)，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。
目前研究人員根據海冰微結構特點(diǎn)，利用離心原理對冰體內的鹵水胞進(jìn)行分離，利用控溫方法擴充冰內的鹽水通道，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、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備，完成了從海冰采集、輸送到脫鹽、存儲的完整工藝過(guò)程，獲得的海冰淡水鹽度為2‰以下，達到國家水源地的水質(zhì)標準。
海冰由固體淡水冰晶與液體鹽水鹵胞所構成，是固、液兩相共存的復合體。海冰淡化其實(shí)就是實(shí)現淡水冰晶與鹽水鹵胞的分離過(guò)程。研究人員根據海冰的內部結構特征，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)反復實(shí)驗，專(zhuān)家認為按現有技術(shù)水平和能力，可用于大規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部存在的鹵管，經(jīng)過(guò)自然升溫過(guò)程使濃鹵水沿重力方向自然排出，從而實(shí)現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，脫鹽率可達到85%以上，便于沿岸大規模海冰淡化工程使用。
海冰離心脫鹽是利用海冰內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)程和旋轉過(guò)程，使濃鹵水沿離心力方向被強制排出，從而實(shí)現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，但設備移動(dòng)性強，脫鹽率可達到95%以上，便于工廠(chǎng)化大規模海冰淡化。目前研制的海冰離心脫鹽設備每小時(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(zhù)。