编者按:万恶污水!我国长达数十年的海水淡化认知漫长而无用!现如今,正因水资源匮乏,远距离调水不为人知的高昂成本、输送惊人能耗以及相应的碳排放让我们明白,海水淡化才是王道。特别是在污水治理技术的大力配合下,在中东等地,海水淡化技术正在大规模工程应用,直接让海水淡化‘太昂贵’、“太耗能”之印记变成了历史。现在,最先进的海水淡化技术已使获得1 m3淡水的能耗与成本分别低至2度电/m3和2元钱/m3,远低于南水北调之水。实际上,早在南水北调本世纪初正在进行时,我们便提出了依靠污水治理进行海水淡化的学术倡导,提出了“风力发电+海水淡化+盐业化工”三位一体的“零排放”生态解决方案, 为环保事业奉献出巨大贡献!尽管时间已过去近20年,但这方案并未老化,尤其是对于那些因污水而痛苦不堪的地方,我们能够在淡化卤水资源化领域取得新的突破。卤水制盐已经不过是最低级的资源化方法,实际上,卤水中还藏有稀有的锂、氘等元素可被应用,这开辟了崭新的发展领域。

 

人类命运在于海水淡化!锂电池与海水淡化的契合让卤水提锂在国内外引起了极大关注!更是氘取之不尽,用之不竭的未来能源需求之基本元素,成为核聚变反应物的不可多得。眼下,污水治理技术加持,不用再担心淡化后卤水的处置问题,因为浓缩后的卤水已经远比原海水更容易提取稀有元素!在这里,我们向读者奉上一篇震撼人心的文章:风能发电+盐业化工+海水淡化=三位一体的清洁生产技术。

文章亮点

·我国国土沙漠化、淡水危机,在这命运之时,反渗透海水淡化技术成为拯救人类水资源、水环境的有效技术措施之一;

·美丽的海岛、沿海区域,那里的风力资源极为丰富,而风能又是不污染环境的清洁能源,为海水淡化提供了强有力的支撑;

·反渗透海水淡化的副产品——浓缩海水的出现,完美解决了海水晒盐生产率的低下问题;

·风能发电、反渗透海水淡化、浓缩卤水资源,三者合力,走在了世界环保技术的前列!

激活,盐业化工加持,污水治理保驾护航,三者合一,实现“零排放”!这是中国可持续发展战略中的绝佳献策。目前,水已经成为制约我国经济和社会发展的重要因素,同时水经济背后蕴藏着巨大挑战。本文提出的“三位一体”清洁生产技术应运而生,将水业、能源、盐业三个行业融为一体,创造出史上最完美的技术组合。这项独创技术将在沿海与海岛区域以及苦咸水地区推广,解决淡水资源紧张问题。

01 三位一体的清洁生产技术

面对淡水资源危机,海水淡化技术已经成为世界共识。此项技术加入了污水治理技术,使得海水清洁化、提高海水品质成为可能,同时还利用了盐业化工技术,实现了海水晒盐的零污染生产。这一创新技术的应用范围广泛,将为沿海地区与海岛区域的生态文明建设提供强劲助力!

这里有一个神奇的工艺过程——脱盐!通过反渗透或蒸馏法除去海水中的盐分,从而获得豪华的淡水。然而,这项技术最大的问题就在于电耗,因为利用化石燃料发电提供能量不仅不可持续,还会排放大量温室气体污染环境。但是,我们有一个神奇的地方,那就是沿海和海岛区域,这里有丰富的风能资源!可以利用风能发电,实现海水淡化,同时使用反渗透技术可以将淡水产水率提高到处理海水量的2/3,还剩下1/3高含盐量的“浓缩液(卤水)”,而这里可以借助污水治理技术,把他化废为宝,生产出更加豪华的海盐!这一个革命性技术组合使我们实现了没有废弃物与污染物的生产,完美地符合生态经济学原理,如图1所示。

当然,不仅日本,美国、英国、西班牙、法国以及以色列等国家的反渗透技术也已经相当成熟,并且相继形成了海水淡化产业。此外,除了利用膜法淡化海水外,我们还可以借助污水治理技术,将污水变成清水,解决人类用水问题,何乐而不为呢?虽然我国的海水淡化技术研究尚处于起步阶段,但是我相信,拥有众多科学家的我国,终将成为海水淡化领域的重要力量。

在上个世纪50年代,国内的反渗透等淡化技术应用遭遇了一次又一次的失败!令人痛心疾首!原因竟都是因为认为成本过高?!但是现在,我们明白了反渗透海水淡化技术的关键就在于我们的能耗!而我们可以利用污水治理技术将二次利用的液体回收后再利用水轮机、多级离心泵等设备,回收其中80%~90%的能量,从而使反渗透脱盐能量消耗节省35%左右。虽然我们的综合成本由专家估计为5~10元/ m3,但是与专家估计的“南水北调”的综合成本的5~20元/ m3相比,我们的技术特别优越!而且,所述的反渗透海水淡化技术是我们独立研发的生态经济或清洁生产技术,与风能、产盐综合为一体,绝对是时代的产物!据美国资料表明,远程调水超过40公里,成本将超过海水淡化。而海水淡化具有广阔的应用前景,甚至可以告别不可再生的非清洁能源时代!传统海水淡化技术已经无法满足人民幸福生活的需求。而为了维持社会经济的可持续发展,我们需要一种更高级的技术!污水治理技术助力反渗透海水淡化技术取得了突破性的进展,终于找到了一种可以换来另一种资源使用的方法,这项技术真是神奇!但是,我们需要一种源源不断的清洁能源来为海水淡化提供能量!幸好,沿海与海岛区域蕴藏着巨大的风能!这是一种潜在的清洁能源!20世纪80年代初,在加利福尼亚就已经诞生了现代风能工业!如今迄今为止,商业化风电价格已经下降了80%,风电成本已从20美分/kWh持续下降到惊人的3美分/kWh!并且全球风电发展速度惊人,每年以近40%的速度增长!据全球风能委员会(GWEC)的《2023全球风能报告》(Global Wind Report )预测,到2023年,全球风电装机容量将达到1000吉瓦!难以想象,这将极大地推动中国沿海与海岛区域的发展!到2024年,全世界陆上风电新增装机将达到新高峰!惊人的100吉瓦!更惊人的是,到2025年全球海上风电新增装机也将创造25吉瓦的记录!从未有过的五年,全球风电新增并网容量将达到680吉瓦!这将引领人类进入一个全新的能源时代!

3.2 我国的风力资源——望穿秋水的”宝藏”

中国可真是幸福之地呀!广阔的天地、无尽的风情、浩瀚的能量!根据全国气象台部分风能资料的统计和计算,我国风能资源分布非常广泛,占全国面积的比例相当可观!经过中国气象科学研究院的统计和计算,我国风能资源总储量竟高达3226吉瓦!而陆地上的风能储量就已经高达惊人的253吉瓦!这还不算每年风速在3 m/s以上的沿海与海岛区域的风能,它们也是我们”宝藏”中不可或缺的一部分。所以,让污水治理技术助力我们开发利用风能,让我们开启一个永无止境的能源大门,真是命中注定!

哇塞!听说最近风可真是大啊!全球各地的风力发电项目正在如火如荼地展开!据报道,有些地区的年平均风速竟然高达7 m/s以上,这可是能源开发的黄金地带啊!现在,随着污水治理技术的不断创新,更高效的风力发电形式正如雨后春笋般不断涌现。其中,垂直轴风力发电机更是成为各国的新宠!该风车最大特点是可以利用各个方向的风,在风速达到3 m/s时即可发电,这可比传统风力发电的大门槛高了一倍啊!这一技术的应用将大大提升全球可利用的风能发电资源,而且由于采用静音设计,所以该风电机组还非常适合于住宅密集区。离不开科技的推动,风能这一源源不断的清洁能源,必将在未来的能源领域中大放异彩!让我们在污水治理和风能开发利用方面,携手共进,创造美丽蓝天!

此外,与风能发电相关的政策优惠也着实为风力发电事业发展提供了强大动力!国家计委在1996年提出“乘风计划”,并且国家计委与科技部在1999年1月发出了《关于进一步支持可再生能源发展的若干意见》,为风能发电的科研、技术、产品开发及推广应用提供了非常广泛的政策扶持。这些政策的实施,只会更好地促进风能发电的可持续发展,同时污水治理也必然成为开发风电的必备战略!

哇哦!风能发电真是太划算了!统计数据表明,我国如今的风力发电成本仅为每千瓦时0.42~0.72元,而在考虑生态价值的情况下,燃煤发电的市场价格及成本会进一步提高!更令人兴奋的是,我国能源分布及使用状况呈现出“西产东耗,西电东送”的态势,这意味着我们不仅需要大量的电力输送及其设备的投入,还浪费了东南沿海丰富的风力资源!而相比于内陆地区,我国的沿海地区拥有更加优质的风能资源,而且海洋环境中的风更稳定、更顺利,也更少受到剪切力的影响,这意味着我们可以设计更便宜而且更持久的风力发电机组。可以说,使用风能发电不仅可以解决我们的能源危机,还可以有效地解决污水治理问题,彻底改变我们的生态环境,让我们的地球变得更加美好!

哇塞!原来制盐也可以节约能源,更好地实现本地产业化哦!目前市面上的盐主要有盐田法、蒸馏法、电渗析法、冷冻法制盐和真空法制盐等,其中以海水制盐最具有优势。首先,海盐作为食盐原料,取之不尽,用之不竭,完全可以满足我们的需求;其次,中国沿海有广阔的适合建立盐场的滩涂,可以轻松地实现海水到盐的转化。据统计,我国是目前海水晒盐产量最多的国家,也是盐田面积最大的国家,年产海盐高达1500万吨左右,约占全国原盐产量的70%,占世界原盐总量的30%!虽然海盐生产需要利用日晒蒸发水分,但是直接以原海水晒盐效率低下,因此需要通过污水治理技术对产生的废水进行处理。不过这对于我们来说也是很容易实现的,这种做法不仅符合环保要求,还能够大幅度节省制盐所需要的能源,实现盐业产业的高效发展!

惊人的发现!利用反渗透技术淡化海水后,所产生的海水浓缩液居然可以用来晒盐!根据海水淡化后回收率达60%~70%的估算,相当于已经让约2/3的水分蒸发掉了,进而提高了整个海盐生产的效率高达70%!这个技术极大地缓解了海水晒盐场用地的供求矛盾,而且借助反渗透技术,海水中的化学物质也能够被积极提取。可提取的常规元素甚至包括如钾、镁、溴、氯、钠、硫酸盐等,而提取出锂、氘等元素更是未来海水资源开发的重点方向。这些处理后的海水不仅解决了废水污染的问题,更使海水的开发利用效率达到了极致。这个生态经济或清洁生产技术的构想是风能发电、海水淡化和淡化后浓缩液晒盐三位一体的,有着广阔的应用前景!

不止于此,这种技术甚至能够使受限制的用水资源得到更好的处理。加之污水治理的技术逐渐成熟,处理污水不再成为难事,大大提高了我们清洁能源的利用效率!

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