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东北亚水网:海冰淡化技术全球领先

作者:富莱克   来源:东北亚水网   发布时间:2014-09-13 10:58:31

  海冰淡化技术全球领先

  专家认为,开发海冰作为淡水资源这一成果在世界上首次完成了陆基海冰采集、脱盐、存储和海冰水的农业应用实验,具有原始创新性,达到国际领先水平,为沿海地区社会经济可持续发展提供技术支撑,是我国科技工作者根据中国国情开展的原始性创新研究,它不仅为增加我国淡水资源、土地资源的战略储备开辟了新路,还提出了化灾害为资源的科研新理念。

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  《经济参考报》记者2月下旬和3月初,曾两次前往辽宁瓦房店市西阳乡将军石渔港,看到了正在实验中的海冰淡化实验装置,只见采冰船在岸边采集冰块,蜿蜒的冰块传输系统自海边引出,一支引向一所硕大的蓄冰池,一支引向离心脱盐机。

  据国家海洋环境监测中心海洋环境动力研究室主任陈伟斌介绍,海冰淡化是1995年由现任的北京师范大学副校长史培军等人提出来的新概念,而这一概念是国际上属首创。它提出的背景是中国北方缺水,这种情况在经济发达的环渤海地区尤其严重。

  2000年前后,海冰淡化这一全新的概念得到了时任国务委员宋健的鼓励和支持,海冰淡化研究作为一个探索性项目开始走上科研舞台。2001年以来,在国家“863项目”的支持下,北京师范大学、国家海洋环境监测中心、天津大学、国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所、大连理工大学等单位联合开展了一些探索性的工作,在海冰淡化研究方面取得了重要进展。

  据专家介绍,在近两三年的冬季,研究团队在河北黄骅基地和辽宁瓦房店基地开展了海冰淡化中间实验,完成了海冰从采集、输送到脱盐、存储的完整工艺过程,获得的海冰淡水盐度为2‰以下,达到国家水源地的水质标准。目前研制出的岸边采集设备每小时可采海冰200立方米,海上采集设备每小时可采海冰1000立方米。

  至于海冰淡化后的储存问题,技术人员也想好了途径:一、可以利用现有的淡水库;二、可以向海洋要地方,在海湾建淡水库;三、可以在海上建橡胶水库,这种方式方便、灵活,建成后可以移动,哪里缺水就移到哪里。

  产业化之路仍存桎梏

  《经济参考报》记者在采访中了解到,目前海冰淡化即将“破茧化蝶”,但在产业化实验过程中遭遇重重困难,影响了这项创新性项目的进展。

  记者了解到,海冰淡化在产业化道路上遇到的障碍主要集中在以下几方面:

  首先是体制上,创新性项目需要创新性体制扶持。据陈伟斌和顾卫等专家介绍,尽管海冰淡化项目前期曾受到国家科技部等部门的大力支持,且该项目现在已经发展到了科技和工业的结合点———即将应用阶段,但体制上出现了断层,既得不到科研部门的支持,也得不到产业部门的支持,使这个创新性项目目前遇到了许多困难。专家指出,瓶颈是没有实验基地。近两年来,为了找到一个理想的实验基地,他们四处奔波,先后在河北黄骅和辽宁瓦房店建立了两个临时性基地,不仅花费了大量租金,还要自己修路、通电,困难重重。由于场地是租用的,设备是临时的,给项目进展带来很大困难。

  第二个困难是缺少后续资金支持。由于尚处于实验阶段,技术没有完全成熟,一些企业想投资却又怕担风险,而国家当初的扶持资金目前已经捉襟见肘,导致实验经费不足。相关研究及技术人员迫切希望得到有关政府部门和企业家的大力支持。

  第三,尽管社会各界对海冰淡化的认识已经从初的质疑到目前的逐步认可,但总体上说了解还不多,认识还不足,需要引起全社会的重视。

  海冰淡化水用途甚广

  海冰淡化水开采前景广阔,其应用前景更是被专家看好。据介绍,海冰淡化水可以广泛应用于工业、农业等众多领域。

  目前的研究结果表明,海冰水在滩涂盐碱地改良工程中有着非常广泛的应用前景。在渤海湾沿岸,有着广阔的冲积平原,这里地下水埋藏浅、盐度高,土壤盐碱化严重,大部分土地是只能生长芦苇和盐生植物的盐碱滩,土地利用率低、农业产出少、农民生活比较困难。研究团队在河北黄骅基地开展的海冰水农业利用研究中,提出了挖浅池、筑台田、覆海冰、洗盐碱的海冰水利用及盐碱地改良模式,可以在两年左右时间里,将盐碱地改造为宜农、宜牧、宜林的良田,使种植业、养殖业与旅游业有机结合,既可以增加我国耕地资源的战略储备,又可以为环渤海沿岸地区的发展建设大面积城郊服务型农业生产基地,还可以为营造海岸防护林或滨海生态林提供林业用地。

  海冰淡化工艺流程

  海冰淡化从工艺上来说,包括采集、输送、脱盐、存储等四大流程。海冰采集分为岸边采集和海上采集两种形式,海冰输送分为传动输送和气动输送两种形式。

  目前研究人员根据海冰微结构特点,利用离心原理对冰体内的卤水胞进行分离,利用控温方法扩充冰内的盐水通道,攻克了海冰固态淡化的关键技术,自主研制出了海冰离心脱盐机、海冰控温冻融脱盐装置、海冰重力脱盐装置、海冰融水反渗透脱盐设备,完成了从海冰采集、输送到脱盐、存储的完整工艺过程,获得的海冰淡水盐度为2‰以下,达到国家水源地的水质标准。

  海冰由固体淡水冰晶与液体盐水卤胞所构成,是固、液两相共存的复合体。海冰淡化其实就是实现淡水冰晶与盐水卤胞的分离过程。研究人员根据海冰的内部结构特征,先后提出了微波法、混合法、挤压法、重力法、离心法等海冰脱盐方法。经反复实验,专家认为按现有技术水平和能力,可用于大规模海冰淡化工程的脱盐方法是海冰重力脱盐和海冰离心脱盐方法。

  海冰重力脱盐是利用海冰内部存在的卤管,经过自然升温过程使浓卤水沿重力方向自然排出,从而实现淡水冰晶与卤水的分离。这种基于自然能源利用的脱盐方法,能耗较少、成本低廉、环境友好,脱盐率可达到85%以上,便于沿岸大规模海冰淡化工程使用。

  海冰离心脱盐是利用海冰内部固体淡水冰晶与液体浓卤水相间分布的特点,通过剖分过程和旋转过程,使浓卤水沿离心力方向被强制排出,从而实现淡水冰晶与浓卤水胞的分离。海冰离心脱盐虽然需消耗电能,但设备移动性强,脱盐率可达到95%以上,便于工厂化大规模海冰淡化。目前研制的海冰离心脱盐设备每小时可处理5吨海冰,脱盐后的海冰盐度为1.5‰左右,效果显著。

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