地下苦咸水利用的综述

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  摘 要:水资源日益严峻,非常规水源苦咸水的利用成为解决水资源短缺的有效途径。文章介绍了山东地区苦咸水的成因及分布,化学特征和危害,分析了苦咸水淡化的四种主要方法,并从能耗、淡化效果以及投资维护费用三个方面对这四种方法进行了对比。
  关键词:苦咸水;淡化
  一、苦咸水概述
  山东省大数土地下的水都带有盐分,以Mg2+和SO42-等盐为主,有一种苦涩的味道,因此得名——苦咸水。这种水在不靠近黄河的地方更常见,整个省经常吃又苦又涩的水接近一千万人,这其中吃非常苦非常涩的人数也达到了。[1]
  苦咸水危害:现实生活中如果一个人长期吃这种又苦又涩的水,将会对健康有极大的危害,比如拉肚子等肠胃方面的疾病,有些对水中高密度离子敏感的人还会发生过敏反应,更甚者会得结石和患癌,对我们的生活造成很大的影响。另外,我省以重工业为主,对水质的要求比较高,而苦咸水恰恰无法满足这些工业对用水水质的要求,从而直接影响了我省经济的发展。最重要的是我省是个农业大省,这种水对土壤有很大的弊端,非常不利于农业灌溉,长期用于农业会造成产量降低,影响农作物生产,甚至枯萎。[2]
  由此可见,无论从水资源的利用角度,还是从保证水质安全角度,对苦咸水进行淡化处理均具有紧迫性和必要性。
  二、苦咸水处理的主要方法
  这种又苦又咸的水处理与淡化的方式主要有四种,即蒸馏、电渗析、反渗透、纳滤。另外还有一些不常用的如膜蒸馏、离子交换等方式。
  (一)蒸馏法
  这种方法非常简单易懂,即对这种又苦又涩的水加温,超过沸腾点之后的水蒸气收集,试纸再冷却为水。其装置也很简单,通过这种方法得到的水质比较好。显而易见,万事没有绝对的好处,这种方法符合同样的道理。即当水不断被蒸发的时候,这种水中的离子会慢慢的在容器上结垢,影响使用功能。蒸馏法规模越大,成本越低,规模小反而成本高。
  (二)电渗析法
  该方法的原理是在外部通电的情况下让水中的离子朝着特定的方向移动,并通过具有特殊选择性的离子交换膜,这种膜可以有目的的更换,从而达到我们想要的结果。电渗析法水的利用率一般为50%,除盐率一般为50%~75%,比较适合低盐苦咸水的淡化。
  (三)反渗透法
  反渗透法跟渗透法的原理相近,但是通过人为的施加压力,改变自然渗透的方向,故而得名。我国反渗透膜技术发展较晚,但目前为止我国反渗透工艺水平已经接近国外先进水平,只是膜和组器技术仍有很大差距。
  (四)纳滤
  纳滤严格上说也是反渗透的一种,只是施加的压力较小。并且其膜的孔径介于超滤和反渗透之间。其去除有机物的相对分子质量的级别在300~900之间,可以更好的净化。通过该项技术,我们可以解决很多问题,比如反渗透法处理又苦又涩的水时废水产量多、能量消耗大、花费高等问题。为我们处理又苦又涩的水,指明了新的方向和天地。
  三、山东省内应用苦咸水淡化方法的比較
  下面以山东地区已经使用的项目为实例,从两个方面进行分析,以期为各地区选择合适的方法提供依据。
  (一)能源消耗对比
  我们选取浓度在4000mg/L左右的又苦又涩的水来进行处理中能量消耗的对比。蒸馏法的能耗大约在12左右,是最高的;电渗析法次之大概为5;纳滤最低为1.4。单位(kW·h/m3)
  由此可知,蒸馏法能耗最高,电渗析法次之,纳滤技术最节能。
  (二)淡化效果对比
  四种方法对无机盐类去除率分别是100%、64~93%、95~99.8%和40~90%,蒸馏和反渗透对无机盐类的去除效率最高,纳滤效果较差。电渗析对有机物和微生物无法实现去除效果。
  (三)设备投资和维护费用对比
  蒸馏法投资高,维护费用高,适宜规模大的;电渗析法投资低,维护费用低。因此可以得出电渗析法适合经济不发达地区的苦咸水淡化,反渗透和纳滤适合被经济稍发达地区采用,蒸馏法更适合海水的大规模利用。
  四、苦咸水淡化技术的发展与展望
  近年来苦咸水的处理正在努力提高工程中,为了达到我们低能高效并且广泛应用的目的,我们今后的路还很长:
  首先,通过前文的对比和分析易知纳滤处理的方法应该是我们今后发展的方向,但是质量好效果佳的纳滤膜价格较高,因而限制了其在国内的推广。我们要明确方向,大力发展该技术的发展。
  其次,目前苦咸水处理工程中对于废液的应用和处理是个难题。一般用来养殖鱼虾或者采用组合工艺流程,降低废液的产量,提高效率。因此今后需要对该综合应用进行全方面的研究。
  最后,在我国不发达的地区多含有这种又苦又涩的水,该地区一般都有较丰富的太阳能资源,因此这指导我们发展以太阳能为动力的纳滤技术将会有广阔的市场。
  参考文献:
  [1]李青霞,徐红蔚,王秀敬.山东省咸水资源开发利用与治理措施研究[J].山东水利,2008(7):23-24.
  [2]赵亭月,郑继胜,韩云龙.浅述劣质水处理技术的发展[J].山东水利,2002(7):20.
  作者简介:张正磊(1963-),男,汉族,山东平度市人,本科,副教授,研究方向:给排水工程技术。
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