利用微咸水解决水资源紧缺问题

中国淡水、咸水的分类标准是:矿化度在2g/L以下的为淡水,2～5g/L的水称为微咸水,矿化度在5g/L以上的为咸水。美国的淡水、咸水分类标准与中国稍有不同,是按含盐量划分的,分类标准如下:淡水(Fresh water)为低于1000ppm;轻度咸水(Moderatly saline water)为1000～3000ppm;中度咸水(Moderatly saline water)为3000～10000ppm;高度咸水(Highly saline water)为10000～35000ppm;(海水的含盐量为35000ppm左右)。

微咸水利用分为微咸水淡化和直接利用。微咸水淡化可以用于生活用水和工业用水。微咸水直接利用包括工业用作冷却水、公共环卫用水和农业灌溉等。

微咸水淡化主要采用反渗透法(reverse osmosis)和电渗析法(electric dialysis)。目前世界上苦咸水淡化产量达7.0×106m3/d左右,膜技术占绝对优势,其中反渗透法占76%,电渗析法占15.6%。由于微咸水的矿化度比海水低,所以微咸水的淡化成本一般比海水淡化成本要低。在水资源紧缺的地区,可以把微咸水淡化来提供生活、工业用水。

据负责美国用水统计的美国地质调查局估计(http://wwwga.usgs.gov/edu/salineuses.html),咸水利用量占美国2000年工业用水的20%、占采矿用水的43%、占火电用水的30%、占总用水量的15%,咸水利用量达到860.6亿m3。还有一部分咸水利用量没有统计在总用水量中,例如部分州火力发电厂抽取的地下咸水(内华达州78.7 Mgal/d,加里福利亚州32.9 Mgal/d,犹他州0.87 Mgal/d,共112.47 Mgal/d,相当于1.58亿m3/a),夏威夷州利用的咸水量1200 Mgal/d(相当于16.16亿m3/a)　(http://water.usgs.gov/pubs/circ/2004/circ1268/htdocs/text pt.html)。所以美国2000年咸水利用量应该超过876亿m3/a。其中相当一部分就是微咸水。

微咸水灌溉在以色列、美国、印度、阿尔及利亚等国家都有成功的经验,尤其是干旱缺水的以色列更有一系列的综合配套技术。我国宁夏、甘肃、陕西、河南、河北等地同样有利用微咸水灌溉的经验,见案例2-2。(www.xing528.com)

案例2-2:

河北省利用微咸水淡化提供人畜饮水

河北省黄骅市淡水资源严重缺乏,浅层地下水矿化度高,大部分是苦咸水。由于连年超采深层地下水,地下水位急剧下降,群众吃水发生困难,严重影响了群众身心健康。为了解决群众的吃水困难,黄骅市水务局通过将高矿化度浅层地下水淡化成饮用水,将地下水和微咸水结合起来使用,转变了靠打深井解决生活用水的传统做法,既降低了工程建设投资,又减少了农民的水费支出,使微咸水淡化工程成为建得起、用得起的工程,避免了过度开采深层地下水,保护了深层地下水资源,有利于水资源的可持续利用。同时,他们运用市场机制进行经营管理,形成了净化水市场,实现“抽咸补淡”良性循环。此方法还可以降低土壤盐分含量,有利于改善农民的生存环境,提高农民的生活质量。目前,这一做法不仅在黄骅市应用,在河北省沧州、廊坊、衡水等地也得到了推广,全省已建成净化水站234座,解决了18.1万人的饮水问题。黄骅市应用的微咸水淡化技术,降盐降氟效果都比较明显,并且成本也不高。这项技术经济实用,不污染环境,群众对水价能够接受,在我国北方浅层地下水矿化度或含氟量比较高的地区具有推广价值。(朱涛等,2003)

我国自20世纪60年代末就开始用电渗析法进行苦咸水淡化,至今已推广应用得相当普遍,年产离子交换膜40多万m2,装置设备近千台。特别在低盐度苦咸水脱盐方面占据了较大的市场,日产水量约60万t。仅山西省大同矿物局10多个矿区日处理量就达2万多t,供冷却用水和生活用水。20世纪80年代开始,随着离子交换膜和相关技术的进步,反渗透法在苦咸水淡化中的竞争地位越来越强,日产水量约50万t,仅大庆油田苦咸水处理量日产近1.2万t,主要供饮用。我国河北省东部平原缺水地区利用微咸水淡化解决了数万人的生活用水难题。在宁夏南部山区的苦水区(苦水就是微咸水或咸水),也有利用小型微咸水淡化装置(淡水生产量2m3/h左右)解决农村人畜饮水问题的成功范例。