登陆注册
7869700000019

第19章 海水利用业(2)

海水淡化设备多效蒸发法是另一种蒸馏法,它使导热面的两面一边是蒸汽一边是水,蒸汽在上面冷却,水在下面加热,一举两得。不过用这种办法时,结垢问题比多级闪蒸法严重,得想办法解决。

低温多效蒸发法能利用37~65℃的温度淡化,需要的热量少,能用电厂废热供给。有可能用太阳能作为能源,或者直接加热海水,或者把热量储存在太阳能池里再用,这样可以不必燃烧化石燃料。直接利用时把水池壁涂黑,使它能最大限度地吸收太阳能,使水汽化,然后在池上方的玻璃壁上冷凝,加上多效的原理,提高热量的利用率。储存的办法则使太阳能把集热管里的水加热,把热水储存在太阳能池里,热水是很好的热源。太阳能淡化器的投资比较高,因而限制了它的使用。

反渗透装置反渗透法海水淡化,是用压力驱使海水通过反渗透膜,膜的微孔很小,水的分子比较小,可以顺利地通过,而把分子较大的盐留在膜后面。这种淡化技术近来发展得很快,在它的基础上又发展了超滤技术。反渗透法的关键是在膜上。膜既要能透水留盐,又要能经得起高压的水流过而不致损坏。这种膜是用高分子材料做成的。醋酸纤维素膜的材料来源丰富,价格便宜,可是不耐用,脱盐的效果也不理想,不宜于直接淡化海水;聚酰胺膜的机械强度比较高,脱盐的效果比较好;聚砜高分子膜是一种复合反渗透膜,本身包含有效层和支持层,性能更好。这些高分子材料可以纺成纤维,织成膜。叠成平板形的膜不能耐压;卷成管状、螺旋管状最结实,能承受压力;做成中空纤维的效果最好。在海水通过膜之前,要先进行前处理,灭菌、除污和加化学药剂调节酸碱度,否则海水很快就会把反渗透膜堵塞,使它不能工作。反渗透法脱盐的效果与海水的盐度有关,有时一级反渗透脱盐还不足以制出合格的淡水,需要二级脱盐。反渗透法不需要热源,只需要电力驱动高速旋转高压泵把海水加压。目前新材料层出不穷,有了更理想的膜材料,这种淡化方法的效率会更高,成本也能降下来。

电渗析法也是用膜把水和盐分开的技术,但是这种膜要在电场的作用下才有淡化的本领。在电渗析槽内插上阴阳离子交换膜和隔板,充进海水,加上直流电场,海水里的电解质就被电解,里面的阴阳离子分别通过交换膜跑掉,留下的水中就不含盐了。用隔板隔开,可以在一个电渗析槽内装多组膜。膜的材料也是高分子聚合材料——聚苯乙烯磺酸和聚苯乙烯季胺。电渗析法的耗电量与海水的浓度成正比,所以这种办法最好用在浓度较低的地下苦咸水淡化中,如果用来淡化海水,一级淡化效果不好,需要多级淡化,成本就高了。我国1981年在西沙群岛永兴岛上建了一座日产200吨淡水的电渗析淡化站,一直工作到现在。

水有很特殊的性质,汽化时不会把溶质带出来,结冰时也不会把溶质带出来。利用这个性质,与蒸馏法相反,不把海水汽化,而用冷冻海水的方法也可以达到淡化的效果。冰融为水所需要的热量只有水蒸发为汽所需要的热量的13%,可以节约大量能源。另外,低温下盐对容器的腐蚀不像在高温下那么严重,所以冰冻法可能将来还会有发展。如果仿照多效蒸馏的办法,把冰冻和蒸发相结合,可以更有效地利用热量。

现在海水淡化的真正问题还是成本过高。最初的海水淡化是烧1吨油换1吨水,那就不如用船运淡水了,除非迫不得已,谁也用不起淡化水。自从有了上述的新技术以后,情况要好得多。截至2006年年底,我国日淡化海水能力接近15万吨,海水淡化成本逐步下降,已接近5元/立方米。要使淡化更加实用,还得继续努力开发新技术,研制出效率更高、更耐久的膜,在工艺上巧用多级、多效等方法,更有效地利用能量,以及利用太阳能、风能、地热能和海洋能等可再生能源作为动力。

冰山大陆架上有很多古河道,在海面上升时被海水淹没,这些古河道下的沙层中藏有大量的淡水。有些地方虽然没有古河道,可是海底地层里有地下水,这也是重要的淡水水源。用卫星遥感的方法可以找到海底淡水储藏在什么地方,再用浅地层剖面仪探查海底地层,详细调查沉积物里淡水的分布。在淡水露头的地方可以直接用潜水泵抽取,在没有露头的地层上可以探明含水构造,然后打井抽淡水。这种水源利用起来可能比海水淡化还经济。美国开发海底淡水解决了夏威夷的城市用水,希腊在爱琴海成功地开发了一处日产淡水100多万立方米的海底涌泉,灌溉了沿海3万公顷旱地。我国长江口古河道中有很丰富的海底淡水,现在已经对资源作了周密的调查,还在长江口外的嵊泗列岛开始开发。将来全面开发这个淡水资源将能解决舟山群岛的淡水供应问题。

地球上绝大部分淡水都冻结在南极洲和格陵兰等北极岛屿的冰盖里,冰盖边缘不断断裂成冰山后漂流出来。全球冰盖的淡水量等于地表水和地下水总量的3.35倍。能不能把冰山用拖船拖运到缺水的沿海港口,融化成淡水使用呢?有人曾做过这种试验,把南极洲附近的冰山拖到南美洲。人们发现利用冰山淡水有很多困难:形状不规则的冰山在拖运时阻力很大,费力拖到目的地后,很难把它融化,也不容易把融化后的水收集起来,融化时吸收大量的热,会使气候变化,破坏当地的生态环境。

虽然已经有这么多的办法和设想向海洋要淡水,可是仍然没有找到一个十全十美,既有效又经济可行的办法。这个问题只有留待今后去解决了。

海水也是工农业的血液

海水冷却塔分析一下世界上淡水的耗用情况,人们发现在工业中,冷却水是最大的用户,而在冷却水中,发电厂的冷却水用量又是最大的。一座180万千瓦的大型火力发电厂需要的冷却水达66立方米每秒,相当于黄河平均流量的1/25。核电厂需要的冷却水比火电厂还多,在内陆上哪儿去找这么大的水源!出路只有一条,就是直接用海水当冷却水。难怪近些年来新建的大型火力发电厂和核电厂都在海边。一般将厂址设在取海水方便的地方,取水口选在波浪打不到的隐蔽处,或者修筑防波堤保护取水口,用很大的泵从海面下把海水抽上来,用管子通到电机的换热装置中。海水把电机发出的热量吸收,使电机冷却,海水的温度升高。用过的海水在排到海里之前最好先利用它的余热,例如用来淡化海水,化害为利,排出的海水比周围的海水温度就不会高得太多了。冷却电机后排出的海水里可能带有冷却系统中的有毒物质,排海前得处理一下,把毒物去掉。这种直排式的冷却法用水较多,如果循环使用冷却海水,把用过的海水经过处理再用,用水就少多了。

除了发电厂以外,纯碱生产、石油精炼、炼钢和动力设备的冷却也可以用海水。上面说的冷却过程都是间接冷却,海水从冷却换热器里通过,不接触物料。有些生产过程可以用海水直接喷淋,达到降温的效果。

大亚湾核电厂日本是个岛国,大部分工业都建在海边,工业用海水的数量已经占了总用水量的60%,1995年仅发电产业就使用海水1,200亿立方米。如果不使用海水,日本哪里找得到那么多的淡水!美国在20世纪70年代末每年就利用了海水720亿立方米。我国沿海工业城市如大连、青岛等早就用海水直接作为冷却水,用于发电和制碱。青岛电厂每天耗海水70万立方米。秦山、大亚湾核电厂和即将兴建的山东、江苏和广东的核电厂都位于海边。新建的大火电厂,如在秦皇岛、黄骅、漳州、江苏北部和深圳等地新建的大火电厂,无不把厂址选在有取海水条件的沿海地区,用海水作为冷却水。

使用海水会出现管道腐蚀、生物附着和结垢等问题,因此这些问题在设计海水冷却系统时必须考虑到。取水口最好建在较深的海域,如果没有条件,在浅海中取水时,应该建造海水池,把海水先抽上来存在池里,否则落潮时就无水可抽了。有些地方可以打井取海水。

淡化海水的装置建造冷却塔既可以有效地使用海水,又可以在塔内加进杀生剂,像氯气,把海水中的生物杀死,避免它们附着,堵塞管道,使冷却的效率降低。冷却塔的温度不能过高,否则生物附着和腐蚀都比较严重。对于换热器,得用电化学方法防止海水腐蚀。在管道内壁涂上各种树脂涂料、喷铝、贴橡胶或聚乙烯等塑料衬里,或者用纤维强化树脂、钢化塑料、球墨铸铁、混凝土等耐腐蚀的材料制造。在管道内涂的涂料中掺入含毒物(铜或锡的化合物)的防污漆,也可以防止生物附着。管道里还可以装上能自动在里面刷洗的装置,清除结的垢和附着的生物。

海水用于纺织印染厂是我国的创举。海水中的许多天然物质对染整工艺不但没有坏处,反而有很大的好处。比如氯化钠对海水中的染料有排斥作用,能促使染料尽快地染到织物上。用海水染的料子带有负离子,排斥大气中的灰尘,所以这种料子有防尘作用。海水中的另一些盐类还能提高染色质量。这一来,每年全国又可以省掉几亿吨的淡水消耗。

种庄稼用的水比人们的生活用水多得多,科学家当然不会放过用海水灌溉农作物的问题。有些植物喜欢含盐水,或者不怕含盐水。例如海蓬子就是生长在盐碱地里的能用海水灌溉的作物,它的果实含油量很高,榨出来的油可以食用,而且味道不错,榨油剩下的饼还可以用作饲料和肥料。在沙特阿拉伯,已经成功地种植了这种作物,还试种了喜盐的牧草,长得很茂盛,家畜也喜欢吃。

世界上许多地方都在试验用海水灌溉农作物,有不少人获得成功。用海水灌溉小麦、大麦、蔬菜、牧草、果树和烟草等农作物,效果都不错,照样有收成,也没有因此长出咸麦子或者结出咸西瓜,土地也没有恶化。当然这还是短期、局部的尝试,还需要长期地观察。如果庄稼能改变习性,那么沿海有条件的地区都可以把海水抽上来浇地,淡水危机就能缓解了。

两千年的古老产业

盐是人们生活中不能缺少的调味品早在石器时代,人类就知道吃盐和从海水中熬盐。在两千年前的春秋时期,齐国和燕国就因兴渔盐之利而富强起来。所以说从海水中制盐是两千年的古老产业。历代封建王朝一直把盐作为专卖的商品,把制盐业视为国家的命脉。

盐是人们生活中不能缺少的调味品。“盐和百味”,缺了盐,什么菜也不香。盐的成分氯化钠是人体血液的重要成分,维持血液的渗透压,使血液能够循环,进行新陈代谢。血液中盐的含量低了,人就不能生存。一个健康的人每天需要摄入5~20克盐。用盐腌菜、鱼肉、鸭蛋可以防腐保藏,而且味道很好。盐还是十分重要的基本工业原料,用盐可以制造烧碱(氢氧化钠)、纯碱碳酸钠、氯气和盐酸等基本工业原料和各种化肥,有人称盐为“化学工业之母”。我国海盐产量居世界首位,约占世界海盐产量的30%。

盐场我国海盐生产的方法几千年基本没变,还是日晒法。这种方法工艺简单,利用太阳能使水蒸发,不需要动力,投资少,耗费也少。在海滩上辟出盐田,趁涨潮从海里引入海水,或者把海水用泵打进盐田,天晴时阳光把海水中的水晒干,结晶出来的就是盐了。剩下的不容易析出的其他化学成分留在苦卤里。盐田里有浓度不同的池子,淡的是晒盐的池子,浓的是结晶的池子。下雨时降下来的淡水会冲淡盐卤,用塑料薄膜苫盖结晶池,浓盐晒盐卤就不会被冲淡了。盐结晶出来以后,用拖拉机牵引的刮板皮带收盐机把它集中到一起,用堆坨机把盐堆成坨,最后用装载机装上汽车或输送机运走。盐池底会渗水,铺上密实的土壤后压实可以防渗,也可以在盐池底上铺塑料布。有一种蓝藻,能生成生物垫层,利用这种生物垫层防渗,是一种较先进的办法。修筑盐田用通常的工程机械就行了。用“深储浅晒”的办法可以比较快地把浅池里的卤水晒浓,这种直观而又简单的办法可以提高制卤水的速度。盐并不都是用来制食盐的,如果把浓的卤水拿去直接制造化工产品,就可以节约很多时间和劳动。准确的气象预报能够指导盐业生产,报准下雨时间对盐业工人可是太重要了。晒盐需要占用很大面积的海岸带,在土地资源缺乏的地方和降雨多、日照短的地方都不适用,因而我国主要的盐田集中在河北、山东、辽宁、江苏和天津等省市。国外有些地方没有那么多的海岸带用来晒盐,于是用电渗析的方法制盐。海水制盐与海水淡化正好相反,前者需要的产品是盐,后者需要的产品是淡水。如果将海水制盐与海水淡化相结合,一面生产淡水,一面生产盐,一举两得,效益就更高了。

从盐田里扒出来的盐是粗盐,含有很多杂质,需要把它溶解在水中再结晶,才能加工制成供人们食用的精盐。在加工过程中还得加进碘,没有碘的食盐不准在市场出售。如果人缺了碘,甲状腺的工作就不正常了,会造成新陈代谢混乱,得粗脖子病和使幼儿发育不良的克汀病等疾病。碘受热容易挥发,所以炒菜时尽量后放盐,否则加进的碘就白费了。

储存卤水的盐田可以综合利用。卤水比较淡的盐田可以养虾,卤水比较浓的盐田可以养卤虫。卤虫又可以当虾的饲料。

同类推荐
  • 中国地理博览1

    中国地理博览1

    《中国地理博览(图文版)(套装全4卷)》全面展示中国自然地理知识,生动再现华夏大地的迷人风姿。浓缩中国地理之精华,行走中国,步入充满魔力的、震撼人心的地理秘境。为读者营造了一个感受中国自然无地理和人文环境的良好氛围。
  • 探究考古发现(科学探索的真相)

    探究考古发现(科学探索的真相)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们读者的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,增强科学探索精神,这是科学普及的关键。
  • 天文科技大追踪

    天文科技大追踪

    宇宙太空将是我们人类的最后一块“大陆”,走向太空,开垦宇宙,是我们未来科学发展的主要方向,也是我们未来涉足远行的主要道路。因此,感知宇宙,了解太空,必定为我们未来的人生沐浴上日月辉映的光芒,也是我们走向太空的第一步。神秘的宇宙向我们敞开了走向太空的大门,我们必须首先知道整个宇宙的主要“景点”。宇宙不仅包括太阳系、星系、星云,还蕴藏着许多奥秘,总之,宇宙是一块神奇的地方,太空充满着我们无限的梦想,发现天机,破解谜团,是这个时代发展的需要,也是我们知识素质的标杆。
  • 生命密码解读

    生命密码解读

    本书介绍了时刻保证活力充盈、拥有创造新与奇的能力、拥有自助的力量、洋溢着动人的微笑、确认自己的世界、光荣的荆棘路等九项创造幸福生活的秘诀。
  • 乘风御波

    乘风御波

    海洋不仅孕育了生命,是地球上亿万生灵的摇篮,更以其烟波浩渺的空间、富饶无比的宝藏,成为人类生存和持续发展的重要依托。本书从多方面叙述了人类利用船舶所进行的各种海上活动和海洋开发事业,包括古代人类的海洋探索、海上贸易,近代和当代的海洋运输、海洋资源开发和利用、海上战争和海上旅游等。书中对人类历史发展中的各种典型船舶、著名的航海探险家、有关的科学家以及人类从事海洋事业中的一些重大事件也有所介绍。目的是使读者了解海洋,理解人、船与海洋之间的关系,从而增强海洋意识,更好地为开发和利用海洋服务。
热门推荐
  • 如果医生得了肠胃病

    如果医生得了肠胃病

    本书特邀资质深厚的权威医生作者,为读者深入解读11种常见肠胃病的预防和治疗,从饮食、作息、运动、卫生、心理等日常生活5大方面传授肠胃的调养保健,全方位抵御肠胃病的侵袭。书中方法都是针对普通老百姓量身定制,作者用接地气的语言,融入案例讲解,将医学知识用通俗的说法呈现出来,易于掌握,是普通老百姓都能读懂的最亲民西医读物。
  • 广释菩提心论

    广释菩提心论

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 同居协议

    同居协议

    租个男友好过年,原本一句戏言,岂料一语成谶噩梦成真。冒牌男友不简单,先是撕毁协议,接着水涨船高坐地起价。她挖坑自己跳了,他设局自己入了。一个骑虎难下,一个龙困浅滩。在她眼里,他是见钱眼开没有节操的出租男;在他眼里,她是肉里挑刺尖酸刻薄的女汉子。一开始,他不是她的菜,她并非他所爱。眼看他反客为主将父母骗得团团转,她开始打起了如意小算盘。到底是将他踢出局还是留下查看,她开始了优柔寡断。女汉子遇逃婚男,看月老如何牵线。缘就一个字,来把同居协议签,三生石上定姻缘!
  • 剑神志

    剑神志

    一场车祸让他来到这个精彩的世界。穿越带来的金手指,让他拥有了千年难遇的顶尖资质和悟性。被天下第一剑仙收为弟子,让他成为所有天才羡慕嫉妒的目标。这个世界宗派林立,有诸子百家,有佛道魔门,有恩怨情仇。人人都渴望修得大道。而作为一个文艺青年,他只想跟绝色榜上的各位仙子妖女公主们一起探讨一下人生和理想。
  • 永恒之风云

    永恒之风云

    纵横四海,披靡天下。”来吧。“一起跟我进入这不一样的世界吧.....
  • 汉魂:冰与火

    汉魂:冰与火

    “汉”,天河、宇宙银河之意也,《诗经》云:“维天有汉,监亦有光。”曾被击败,曾被凌辱,曾被屠杀,从不曾屈服,也不曾毁灭,繁荣至今
  • 废物逆天:至尊狂后

    废物逆天:至尊狂后

    她本是二十一世纪的雇佣兵女王,挥手便是风雨,因一场爆炸重生,她本是惊艳才绝的络家嫡女,却惨遭恶毒妹妹废了经脉,瞬间变废柴,因此被家族嫌弃,被世人嘲笑,络玥淡然一笑,眸子里充满不屑,话语如此轻松:“修为没了没关系,再修炼便是,总有一天我会将毁我之人踩在脚下,受尽折磨!”当她变成她,她要代替她站在这世界的巅峰之上!如王者一般睥睨这嘲笑过她的人!俯瞰这天下!
  • 婚后试爱

    婚后试爱

    “我要结婚的对象就是她!”像是宣誓一般,他把她的手高高地举起。从此,她的生活因为他的这句话发生了天翻地覆的改变。原本以为,他当年受的屈辱能在她的身上报回来,却不想到最后竟成了找虐。“你不是告诉我,你已经22岁了吗?这个90年是怎么回事!”呵呵,我……那个……是我的虚岁。”“韩筱雪,你的虚岁可真够虚的!
  • 麹头陀传

    麹头陀传

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 惊世主宰

    惊世主宰

    悲催的少年一出生就遭雷劈,而且是被劈得外焦里嫩,却意外生存了下来;一场因美女相赠香囊而引起的死亡风波,却让他觉醒了一缕独特的记忆,从此弃文从武!天道不容,吾便逆转苍天,吾命不由天;重重身世谜团,万年大劫降临,破碎的荒古三大千世界,不容武者冲破的天道禁制,究竟蕴藏着怎样的惊天之秘?少年将一路冲破解开,成就惊世主宰……