海水综合利用（精选9篇）
海水综合利用 篇1
我国沿海地区含11个省、区和直辖市, 陆地面积占国土总面积的15%, 有18000多公里的海岸线和6500多岛屿, 人口占全国的40%以上, 社会总产值占60%左右, 是我国人口最多、经济最发达的地区。而该地区的的可持续发展也面临着相当严峻的形势和问题, 土地、水和其他资源的日趋紧缺, 近海海域的污染和近海海洋环境质量的退化等, 严重制约了该地区经济和社会的发展。向占全球水总储量96.5%的海水要水, 要其他资源, 大力发展海水综合利用技术, 是解决沿海地区资源短缺和繁荣沿海经济的重要措施。电厂海水淡化浓海水综合利用循环经济结合电厂生产进行海水淡化, 并充分提取海水中的各项化学成份, 形成高效低耗、节能环保、资源综合利用的生产模式, 主要包括海水淡化和浓海水综合利用两方面。
海水淡化是指将3500mg/L的海水淡化至500mg/L以下的饮用水。目前, 应用于大规模海水淡化生产最多的两种成熟技术是低温多效蒸馏法 (LT-MED-TVC) 和海水反渗透膜法 (SWRO) 。世界上一亿多人口的地区靠海水淡化解决用水的问题, 实践表明海水淡化对沿海地区经济的发展将发挥其重要的作用。
结合电厂生产可大大降低海水淡化的生产成本, 提高电厂的能源利用效率。反渗透膜法海水淡化生产依靠高压泵使淡水通过反渗透膜制得淡水, 约需消耗4k W/h电能/吨水, 利用电厂厂用电资源进行膜法海水淡化生产可极大降低海水淡化的能源成本;低温多效蒸馏法是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发, 前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源, 并冷凝成为淡水。低温多效蒸馏法进行海水淡化主要消耗热能, 低温多效蒸馏法可充分利用电厂低品位蒸汽和乏热进行海水淡化生产, 可充分利用电厂的余热资源, 根据已投运的电厂海水淡化生产经验, 采用低温多效蒸馏法进行海水淡化生产可提高电厂热效率10%以上。
海水反渗透膜法生产的是普通工业淡水, 含盐量为300-500mg/L;低温多效蒸馏法生产的则是高品质的蒸馏水, 含盐量小于10 mg/L。我国沿海地区工业经济发达, 各种淡水消耗量极大, 一些地区 (如京、津、唐、广东及闽南沿海地区) 淡水资源日趋紧缺, 严重制约了该地区经济和社会的发展。两种海水淡化技术, 可分区分类提供普通淡水、高品质蒸馏水, 满足不同客户用水需求。同时能够避免各用户单独引水、制水, 造成制水成本增加和能源、土地资源的浪费。
浓海水综合利用就是从海水淡化浓海水中提取食盐、钾 (系列钾盐) 、溴 (溴素及深加工) 、镁 (氢氧化镁、系列镁肥、晶须硼酸镁) 等基础化工原料, 吃尽榨干海水中的宝贵资源, 实现海水淡化生产的零排放, 避免因苦卤排放对环境造成的影响, 其经济效益和社会效益显著, 利国利民。海水淡化副产的浓海水浓度大约是自然海水的两倍, 是非常好的制盐和盐化工原材料。传统的盐场利用海水淡化浓海水制盐可大大提高盐场的生产效率, 在保证盐场产量不变的前提下, 可节省约1/3的盐田用地, 为当地经济发展提供大量土地资源。浓海水制盐后苦卤用于提取溴素、氯化钾、氯化镁、硫酸镁等化工产品。综观国内发展现状, 我国苦卤综合利用技术按主要工艺和产品分类, 主要有“氯化钾-工业盐-硫酸镁-溴素-氯化镁联产技术”和“硫酸钾-工业盐-氯化镁联产技术”。
电厂海水淡化浓海水综合利用循环经济模式通过规模化的水电联产降低海水淡化生产成本, 不但推进海水淡化和海水资源利用事业的健康发展, 促进海洋经济产业链的形成, 还可以使沿海土地资源得到优化配置, 为区域经济发展提供空间, 实现资源、土地、环境的协调, 经济、社会、环境效益显著, 值得大力推广。S
参考文献
[1]高从堦, 陈国华.海水淡化技术与工程手册[M].化学工业出版社, ISBN7-5025-5206-5.
[2]林斯清.海水和苦咸水淡化[J].水处理技术, 2001 (21) :1.
海水综合利用 篇2
文章来源：转载 作者：王学兵 时间：2009-2-11 11:36:09 点击次数：724
文章编号：1005－6629(2008)04－0042－03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B 教材分析
本课程的内容是“海水资源的开发利用”，教材先通过海水资源的概况介绍使学生了解海水资源的利用广阔前景和重大的利用价值，然后具体从两个方面来感受海水资源的开发：一是海水资源中水的利用，二是海水资源中其他成分的开发利用，最后通过科学探究和实验来研究如何从海水中提取有用物质，初步了解一些开发的方法和开发过程中需要克服的科学难题，培养学生实事求是、细致入微的科学研究精神。教学设计思路
本着“先概括、后具体”的演绎教学思路，具体分三部分逐层递进：首先通过录像、图片和教师的讲述介绍，使学生从感性方面了解前景广阔的海水资源，初步认识海水资源的多样性、分散性、海水资源加工开发的技术性；接下来通过幻灯片展示海水综合利用联合工业体系的具体实例，拓展学生的学习思维和知识视野，进一步让学生明白海水资源同人类的生活有着日益紧密的联系，感概学好化学这门学科对人类贡献的重要性；最后完成课本“科学探究”和“实验4-2”部分，让学生充分参与实验方案的设计和模拟化工解决资源开发的问题，学生多了一份实际体验，将知识和感受具体化，认识知识原理和科学技术在资源开发中的重要作用。教学过程教学反思
围绕“化学方法在海水资源开发利用中的重要作用”这一教学重点来展开，这样既让学生感受到了海水资源的丰富巨大，有充分开发利用的必要性和重要价值，又将知识的落脚点回到学生非常熟悉的化学基础知识(氧化还原反应、非金属单质的置换、蒸馏实验、物质的检验实验等)，在学生书写化学方程式、动手操作实验的过程中，我做好了充分的指导，督促他们准确表达化学用语，规范操作化学实验。学生既感到亲切，又有充分的自信，加深了学生对新知识的接受度。
附件：学案(含答案)
［知识疏理］
1.海水资源的利用包括_________________、_____________海水淡化的方法主要有__________、______、_______。
2.如何在海水中提取Br2、I2?用我们已有的知识进行实验设计：
海水中提取溴单质：
海水中提取碘单质：
3.蒸馏操作过程：
(1)在蒸馏烧瓶中放少量_____，以防止____；
(2)蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过________，也不能少于_______；
(3)冷凝管中冷却水从____口进，______口出。
蒸馏是提纯或分离____________混合物的方法，此过程是__________变化。
4.［实验4-2］
(1)用____称量3.0g的干海带，刷去表面的附着物，用剪刀剪碎，用____润湿，放入_____中。点燃酒精灯，灼烧至完成成灰，停止加热，冷却。
(2)将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入少量蒸馏水，____、煮沸约2-3min，过滤。
(3)在滤液中滴加几滴_____，再加入1mL的_________，观察现象为_____________。加入几滴淀粉溶液，现象为______，说明_________。用离子方程式写出第三步的反应：_________，氧化剂还可以选用___________。
［学习训练］
A.基础训练
1.下列海洋资源中属于可再生资源的是()
A.海底石油、天然气 B.潮汐能
C.滨海砂矿 D.锰结核
2.下列哪种方法不能实现海水的淡化()
A.蒸馏法B.电渗析法
C.离子交换法D.电解法
3.下列属于海水化学资源利用的是()
A.海水淡化B.海水提盐
C.海水提溴D.海水发电
4.通入氯气，把海水中的溴化物氧化成单质溴，该反应的离子方程式为_____________；
5.将吸收溴单质的溶液加入过量的硫酸酸化，即可得溴单质，该反应的离子方程式为________；
6.把生成的溴从溶液中吹出，用纯碱(Na2CO3)溶液吸收(生成NaBr、NaBrO3、CO2)，这一过程的化学方程式为_______。
7.海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中制取镁，可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳，②在引入的海水中加石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物，③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物，④将得到的产物熔融后电解。关于从海水中提取镁，下列说法不正确的是()
A.此法的优点之一是原料来源丰富
B.进行①、②、③步骤的目的是从海水中提取氯化镁
C.第④步电解制镁是由于镁是很活泼的金属
D.以上制取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应
B.提高训练
8.人造光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)是盐化工生产的中间产物。以光卤石为原料制得金属镁，需下列步骤：
①过滤，②溶解，③加入适量 Ca(OH)2，④蒸发，⑤用盐酸溶解，⑥电解熔融MgCl2，⑦在HCl气流中强热；正确的顺序是()
A.⑤③①②④⑥⑦B.②③①⑤④⑦⑥
C.②④①③⑦⑥⑤ D.⑤③①④②⑥⑦
9.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘无离子的形式存在。实验中从海藻提取碘的流程如下图所示
(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①____；写出过程②中有关反应的化学方程式___________。
(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为()
A.酒精、四氯化碳 B.四氯化碳、苯
C.汽油、醋酸 D.汽油、甘油
(3)为使海藻灰中的碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是__________。
10.随着现代科学的不断发展，生产和生活所需淡水日益增多，甚至超过人类所能支配的淡水量，使地球上淡水资源发生危机，这就把海水淡化问题提到了科学家的面前。磺化煤(代表式NaR)是一种钠型离子交换树脂,它能使海水中的Ca2+、Mg2+交换除去。
现代海水的淡化方法：使海水按顺序通过两种离子交换树脂，其流程如图所示。
(1)最早用于海水淡化的方法是蒸馏法，其原理是______________________。
(2)现有氢型阳离子交换树脂(HR)和羟型阴离子交换树脂(ROH)，则离子交换柱中应分别装入的离子交换树脂(填其代表式)为： A柱：_______，B柱_____。
(3)说明按上述顺序装柱的理由是_________。
学案答案
［知识疏理］
1.海水淡化海水直接利用于冷却蒸馏法电渗析法离子交换法
2.海水浓缩→苦卤→氯气→溴或碘
3.(1)碎瓷片暴沸(2)2/31/3(3)下上可互溶的液体物理
4.(1)托盘天平酒精坩埚
(2)搅拌
(3)稀硫酸双氧水溶液颜色变深淀粉变蓝有碘单质生成 H2O2+2I-=I2+2OH-氯气
［学习训练］
A.基础训练
1.B2.D3.B C4.Cl2+2Br-=2Cl-+Br25.Br-+BrO3-+6H+=Br2+3H2O6.3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO27.D
B.提高训练
8.B。提纯光卤石制备MgCl2的步骤为：先将光卤石溶解于水，因为KCl、MgCl2均易溶于水，先后沉淀Mg2+；Mg(OH)2的溶解度比Ca(OH)2更小，故加入适量的Ca(OH)过滤后得Mg(OH)2，洗涤后溶于适量的盐酸发生反应：Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O，蒸发溶液得MgCl2·6H2O，由于加热MgCl2·6H2O的过程中，会有部分MgCl2又与H2O反应生成Mg(OH)2。而MgCl2与H2O的反应是一个可逆反应： MgCl2+2H2O
Mg(OH)2+2HCl。根据平衡移动原理，在HCl气氛中加热MgCl2·6H2O，使MgCl2与H2O的反应得到抑制，故能得到纯净的MgCl2。
9.(1)过滤;2NaI+Cl2 2NaCl+I2(2)B(3)漏斗、分液漏斗
10.(1)蒸馏原理：加热蒸发海水，盐不挥发而留在残余物中，水蒸气经冷凝而得淡水。
(2)HR ROH
海水综合利用 篇3
1海水综合利用产业发展概述
海水综合利用产业作为战略性新兴产业, 越来越受到党和国家的高度重视。自“九五”末期, 国家海洋局着手研究制定海水淡化和利用的相关政策法规;温家宝、曾培炎、邹家华、韩启德、吴阶平等国家领导或作过批示、指示, 或亲临视察海水淡化工程;国家层面相继出台了一系列规划方案, 指导海水综合利用业科技创新方向, 促进产业持续健康发展 (表1) 。
我国海水综合利用科技创新主要集中于3个方面:一是海水代替淡水直接作为工业用水和生活杂用水的相关技术的突破, 主要涉及工业冷却用水、洗涤、除尘、冲灰、冲渣、化盐制碱、印染等多个领域;二是对海水淡化技术的研发与应用, 通过应用相关技术, 海水经淡化后, 提供高质淡水, 供高压锅炉用, 淡化水经矿化作饮用水;三是海水综合利用技术, 即海水制盐、从海水提取钾、镁等并制成相关化工原料。
*据相关资料整理而得.
2产业创新发展重点领域
2.1海水淡化
海水淡化产业重点主要有两个:一是以海水淡化水作为城镇居民和海岛居民生活用水;二是以企业为主企业生产和生活所需的淡化水, 尤其是以海水淡化水作为锅炉补水的高纯工业用水。产业创新主要集中于发展低温多效蒸馏技术、反渗透技术、海水净化技术、防生物附着技术、设备及管道的防腐蚀技术和利用后的海水处理技术。
2.2海水直接利用
海水直接利用主要在电力、化工等行业用作冷却用水, 要结合沿海高用水行业的节水改造和新建项目, 鼓励应用海水直流冷却和循环冷却技术, 建设海水循环冷却示范工程。如利用热电厂海水冷却排放的温排水开展海水养殖, 实现资源的循环利用和综合利用, 建立封闭型循环海水养殖示范项目, 避免或减少养殖排水对海域的污染。扩大海水直接利用领域, 推广海水源热泵技术, 鼓励电力、钢铁、石化、化工等行业利用海水脱硫、冲灰、冲渣。建设一批海水抽水站、配水库、输送管道等设施, 逐步扩大大生活用海水的使用范围。
2.3在海水化学资源综合利用
重点攻关、强化示范, 攻克浓海水制盐、提钾、提溴、提镁和提锂及其深加工等产业化技术;以循环经济的理念重点发展海水“一水多用”模式, 把海水循环冷却、余热海水利用、海水淡化以及化学资源利用有机结合起来, 延伸海水利用产业链, 实现资源综合利用。
2.4利用新能源发展海水淡化
海水淡化技术所需能源主要来自石油、煤炭等化石燃料。传统的化石燃料是不可再生能源, 随着海水淡化规模的不断扩大, 势必给环境带来新的压力。从世界能源利用趋势看, 传统化石燃料的替代型能源主要有风能、波浪能、太阳能、地热能、海洋能寄生物质能等。加强新能源海水淡化技术的研究也是产业创新的重点之一。
3产业创新发展方向
3.1规模化
目前国内不断建设万吨级低温多效海水淡化工程, 正在积极探索规模化利用海水进行生产。预计“十二五”期间, 我国海水淡化将达到150万～200万t/d, 是现有产能的三四倍, 投资规模将达到200亿元左右[1]。
3.2科技化
加大科技投入, 加强科技创新, 推动产业科技化, 海水利用实现“资源—产品—再生资源”的清洁生产模式是今后产业发展的又一重要方式, 不仅提高资源利用率, 同时实现节能减排, 把海水资源开发利用对自然环境的影响尽可能降低到最小的程度。
3.3产业化
目前我国正将海水利用产业同电力、养殖海水、海洋化工等产业相结合, 创建循环经济产业链, 加速其产业化的发展。预计“十二五”期间, 我国有望大规模启动海水淡化产业市场。到2020年, 我国海水利用装备国产化率达到90%以上, 海水利用产业将实现跨越式发展。
3.4多样化
我国已基本实现海水资源多样化, 海水淡化、海水直接利用、海水提取化工原料、印染、灌溉等海水利用技术正被广泛使用, “海水空调”也进行局部试验成功, 并取得了很好的社会经济效益。随着科学技术的进步, 海水利用将进一步多样化。
4海水利用产业存在的主要问题
4.1海水淡化成本较高
海水淡化的吨水成本已达到5元左右, 但相对于偏低的自来水价格仍然偏高。海水淡化的成本偏高受技术方法、装置规模、工程投资、能源价格等多方面因素影响。当前海水淡化规模未达到经济规模, 国家发改委在海水淡化高技术产业示范专项中要求, 反渗透装置规模不低于5 000 t/d, 蒸馏法装置规模不低于 10 000 t/d。海水淡化设备几乎完全依靠进口, 大大增加了淡化成本。国产机电产品平均成本水平比国外低25%左右, 如果实现设备国产化, 国产淡化水装置工程费用将比国外同类产品降低20%～30%左右, 相应淡化成本可降低10%～15%[2]。基础能源价格、环境保护等因素的对制水成本影响也很大。
4.2海水综合利用产业规模较小
产业规模偏小, 与发达国家相比差距较大。我国海水淡化日产量仅占世界的0.05%, 海水作冷却水用量仅占世界的4.9%, 海水化学资源综合利用的附加值、品种和规模等方面都与国外有较大的差距。
4.3缺乏统筹规划和宏观指导
重要性认识不足, 长期重陆轻海;缺乏统筹规划和宏观指导、缺乏激励政策和规范指导。狭义的水资源观限制了海水的利用。如缺乏完善的阻燃法规, 影响到溴系阻燃剂的发展;对陆地镁矿资源和海水 (主要是苦卤) 镁资源开发利用上的不同看法, 厚陆薄海, 致使几十年来苦卤镁资源的开发主要还是停留在氯化镁这个产品上。
4.4科技投入不足, 海水淡化与产业结合不紧密
我国海水资源开发利用正处于技术迅速成长、需要规模示范和催化培育产业形成的关键时期。然而, 目前国家对海水资源开发利用的投入主要为科研领域, 对示范工程的资金投入不足, 且科研机构与产业界的结合又不够紧密。如镁系产品的开发停留在低水平的主要原因是对其在苦卤化学资源综合利用中的作用认识不足、投入不够, 致使我国镁系产品的开发与国外的差距越来越大。
4.5应用基础技术研究不够, 缺乏技术创新支撑
在钾系、溴系和镁系产品开发中存在应用基础技术研究不够的问题。不管是用离子交换法, 还是用复分解转化法, 在技术和工艺方面都还有大量的基础工作要做。尤其是高附加值的镁系产品开发基础技术尤为缺乏。
5现代海水综合利用产业发展战略
我国海水利用技术已基本成熟, 海水利用产业已具有一定的基础和规模, 但产业规模仍较小、发展速度较慢、综合配套不完善, 需要政府给予进一步的引导和扶持。
5.1加强宏观组织领导
5.1.1 编制地方级海水利用专项规划
按照科学统筹、因地制宜的基本原则, 在遵循我国海水利用专项规划的基础上, 结合实际, 编制和实施地方海水利用专项规划, 全面分析沿海省、市、自治区海水利用面临的形势、任务, 明确海水利用的发展目标、发展重点、区域布局, 规划一批重点海水利用项目, 确定促进各沿海省、市、自治区海水利用持续发展的政策与措施。
5.1.2 加强宣传力度, 提高海水利用重要性认识
充分利用广播、电视、报刊、杂志、互联网等媒体形式, 广泛宣传, 倡导以使用淡化水为主的节水生活方式, 加强公众的水资源忧患意识、从战略的高度充分认识海水利用的重要性和紧迫性。各级政府、企业单位要积极宣传海水利用的重要性和战略意义, 加强技术培训和交流, 因地制宜地发展海水利用产业。
5.2建立长效管理体制
(1) 采取有力措施, 推进海水淡化厂的建设和装备制造业的发展。
在明确淡化厂布局规划的前提下, 市政府鼓励社会资金以市场化的方式投资海水淡化厂的建设和运营, 并鼓励使用国产海水淡化成套装置, 以达到降低水价的目的。同时积极到日本、美国招商引资, 吸引国外海水淡化装置生产企业投资, 通过市场吸引外资, 促进青岛市海水淡化产业基地的建设。
(2) 改革现行水价体制, 形成新的水价形成机制。
遵循国务院关于改革水价的相关规定, 合理调整水价及其结构, 按照保本微利的原则, 实行水价改革, 建立反映资源稀缺性的价格调整基金和价格调整机制, 完善面向全社会的成本核算体系, 形成新型动态水价机制, 促进海水淡化水的生产和使用。
(3) 鼓励海水淡化进入市政供水管网。
对于有条件的地方, 要鼓励和支持海水淡化水进入市政供水管网;允许淡化海水以成本加合理利润的价格作为市政用水, 甚至可采取分质供水方式, 但各级政府对公益性海水淡化工程及配套的供水管网建设给予资金支持或政策倾斜。市政公益性项目, 在投资、土地等方面应享有一定的优惠政策。
(4) 完善海水利用业市场机制, 规范行业内竞争行为。
加快海水利用产业发展, 市场机制和国家支持两者缺一不可。必须完善市场机制, 增强人们竞争意识、效率意识和开拓创新意识, 规范行业竞争行为, 保证海水利用业的健康发展。
5.3建立强大的资金支持体系
(1) 拓宽融资渠道, 加大投入力度。
逐步建立国家、地方、企业多元化、多渠道稳定可靠的海水开发利用投入保障体系。政府应设立海水利用的专项资金, 吸引社会各类资金, 建立海水利用产业发展基金, 重点支持海水利用重点工程, 加大海水利用科技创新及科研成果的转化和海水利用行业相关政策的研究制定投入, 确保海水利用产业化的顺利进行。
(2) 实施有效的财税政策, 扶持海水利用业发展。
积极制定优惠政策, 鼓励沿海企业开发利用海水资源。如对海水淡化生产企业购置生产设备和技术改造适当降低营业税, 并给予贴息贷款;对海水利用企业、海水利用技术开发及专业设备生产厂家, 给予一定期限的免征所得税的优惠政策[3], 实际发生额扣除的同时, 允许再按实际发生额的50%在税前加计扣除, 允许实行加速折旧[4]。
5.4建立创新科技支撑体系
(1) 依靠科技进步, 加大海水利用技术自主创新力度。
加快海水利用技术研发—示范—产业化步伐, 开展海水淡化关键技术攻关, 增强自主研发力度。强化自主创新和引进、消化吸收二次创新;加大海水利用基础理论与前沿技术的研究;加强国际海水淡化技术交流与合作;加快建设海水利用重点实验室、国家海水利用产业化基地和装备制造基地、国家海水工程技术研究中心等科技基础条件平台;充分发挥海水利用企业的创新主体地位, 加速海水利用技术成果的转化和推广。
(2) 促进产、学、研结合, 加快海水利用创新与成果转化。
充分发挥政府组织协调作用, 采用以资产为纽带、利益共享、风险共担、政府政策扶持的市场化运作方式, 引导和促进产、学、研结合的健康发展。进一步强化海水利用“政产学研用”的协同作用, 建立有效的合作机制, 通过政策环境优化、加大科技投入、科技成果转化、联合攻关及合作研发等方式, 实现海水利用自主技术创新各环节的有机对接和融合, 加快推进海水利用产业化发展。建立海水利用科技创新协调推进组为产、学、研结合工作的组织领导核心, 促进政府、涉海企业、涉海科教机构和社会中介组织间的协同合作, 形成上下左右联动, 共同推动海水利用科技创新。加强“政产学研用”的紧密结合, 促进海水利用产业化。
摘要：海水利用业是战略性新兴产业, 今后产业创新发展将呈现规模化、科技化、产业化、多样化趋势, 我国海水利用技术已基本成熟, 海水利用产业已有一定的基础和规模, 但产业规模仍较小、发展速度较慢、综合配套不完善, 需要政府给予进一步的引导和扶持。
关键词：海水综合利用,发展,战略
参考文献
[1]郑杨.海水利用:发展潜力巨大的朝阳产业[J].经济日报, 2008-04-26 (7) .
[2]青岛市发展改革委员会.青岛市海水淡化产业发展规划[EB/OL]. (2005-12) [2012-10-11].ht-tp://wenku.baidu.com/view/6cc42a4ae45c3b3567e c8ba9.html
[3]李爱春.加快我国海水利用产业化发展之我见[J].技术与市场, 2008 (6) :42-44.
海水综合利用 篇4
海水资源的开发利用教学设计与实践
1 教学目标 [知识与技能] (1) 了解海水化学资源和海水资源的开发利用. (2) 初步学会从海水中提溴和海带中提碘的实验操作方法. [过程与方法] (1)通过海水提溴、提碘方案的讨论和学生实验,让学生了解海水化学资源开发的.原理,学会具体问题具体分析的方法.
作 者：徐守兵 作者单位：金陵中学,江苏南京,210005刊 名：化学教学英文刊名：EDUCATION IN CHEMISTRY年，卷(期)：“”(12)分类号：G633.8关键词：
海水综合利用 篇5
陈岳飞现场宣读了国家标准化管理委员对同意成立全国海洋标准化技术委员会海水淡化及综合利用分技术委员会的意见,秘书处承担单位为国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所,韩家新任主任委员, 武杰任秘书长。
高从堦院士表示,海水淡化及综合利用是重要的战略性新兴产业。“十二五”期间,我国大力发展海水淡化。随着我国海水淡化技术的日益成熟,海水淡化关键设备和成套装置的自主研发、设计和制造具备了一定基础,工程的投资成本和运营成本呈下降趋势,拥有了规模化应用和产业化发展的基本条件。海水淡化产业的快速发展对标准化工作提出了更新、更高的要求。标准化工作对于海水淡化及综合利用的科研创新和产业发展具有重要的支撑和引领作用,是推动科技创新、提高生产和工程建设质量、提升管理和服务品质、规范市场秩序的重要保障,是实现海水淡化及综合利用产业提质增效、推动行业转型升级的必然要求, 更是扩大我国海水淡化及综合利用领域的国际影响力、 提升国际竞争力的重要抓手。
辛红梅表示,近年来,为了解决我国水资源短缺问题,海水淡化产业作为我国战略性新兴产业进入了快速发展阶段。国家出台了一系列政策措施,推动海水淡化产业发展。海水淡化及综合利用标准是推动本领域科研成果产品化和市场化、提高海水淡化及综合利用产品和装备质量、实现海水淡化产业规范化管理和运行、推动海水淡化装备和产品“走出去”的重要基础性和保障性工作,也是海水淡化利用产业竞争的一个制高点。2014年,国家标准委联合国家海洋局等发布了 《战略性新兴产业标准化发展规划》,海水淡化与综合利用标准化是其中一项重要内容。成立海水淡化与综合利用分技术委员会,能够进一步加强海水淡化及综合利用标准化工作,提高海水淡化与综合利用技术的核心竞争力,对我国海水淡化与综合利用产业健康、有序、快速发展具有重要的意义。辛红梅特别强调,海水淡化与综合利用分技术委员会要提高本专业领域标准国际化水平,积极参加或组织标准化国际活动,推动与 “一带一路”沿线国家之间的标准互认,推动研制本专业领域的国际标准,以标准“走出去”带动我国海水淡化产品、技术、装备、服务“走出去”。
海水综合利用 篇6
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术, 可以增加淡水总量, 且不受时空和气候影响, 水质好、价格渐趋合理。简而言之, 从海水中取得淡水的过程就是海水淡化。
我国政府高度重视海水淡化工作, 采取了一系列措施推动海水淡化产业发展。国家发改委印发《关于公布海水淡化产业发展试点单位名单 (第一批) 的通知》, 多个城市、工业园区及海岛等入选, 并提出要大力发展海水淡化产业。这是2012 年底国家出台《海水淡化产业“十二五”发展规划》后的首个配套政策。天津滨海新区入选试点园区。
本项目基于全面提升我国海水淡化与综合利用科技创新能力、掌握国际领先技术、构建世界一流的创新体系的目的进行建设, 以科技创新驱动产业发展, 以基地为中心, 集聚海水淡化及相关产业, 形成产值千亿的产业链群, 成为世界海水淡化与综合利用技术的创新引擎及国际海水淡化与综合利用产业高地。
一、规划设计
项目设计秉承“绿色、节能、舒适”的宗旨, 强调规划落地性, 按照国家相关标准, 创造富有时代感并符合海水淡化与综合利用基地功能的建筑空间。
1.1 总体布局
项目规划总建筑面积为223850 平方米, 其中地上建筑面积1827270 平方米, 地下建筑面积为36580平方米。近期用地面积为217910 平方米, 预留用地面积为34196 平方米。容积率为0.86, 建筑密度37.4% 本项目规划分为三个相对独立的建筑区域:办公研发区、试验生产区、生活服务区;东南侧是预留发展用地。各个功能分区相对独立, 又联系方便。试验生产区位于地块北侧, 有独立出入口。且方便到达其他各个功能分区;科研办公区位于南侧主轴, 可以辐射联系各个生产试验部分和研究室;生活服务区布置在场地的西南角, 服务于整个园区的员工、研究人员, 配套设计了园区倒班宿舍、食堂等设施。并与场地西侧的综合生活服务区邻近, 利于提升园区员工人员的居住生活品质。
1.2 功能结构
项目以园区中部南北向轴线为中轴, 规划形成“一湾六岛” 的整体格局。“一湾”位于整个园区的中部偏南位置, 以海水淡化科创中心为地标, 科创中心南侧主要由检测中心、成果展示中心、信息中心、云计算与交易中心、勘查设计院、会议中心、培训中心等功能对称式分布, 北侧由6 栋试验研究室综合办公楼形成围合空间, 与海水淡化科创中心联系紧密。研究室综合办公楼北部围绕这“一湾”布置了六大试验生产区, 分别为:海水淡化技术研究室, 海水直接利用研究室, 海岛中心、海水净化与再利用技术研究室, 海水化学资源利用技术研究室, 膜技术与应用研究室, 防腐涂料中试试验室。
办公研发区相对集中, 使得各个研究室综合楼与相应的实验室之间联系便捷, 同时减少了试验生产对办公的影响。功能布置考虑到降低试验生产对场地西侧的综合生活服务区的影响, 将具有较高危害性的防腐涂料中试试验室布置在场地的东北角, 远离生活、办公区。海水直接利用研究室中的药剂生产中试试验室也具有较高的危险性, 因此布置在场地的西北角, 减少对生活服务区及办公研发区的影响。
二、建筑设计
2.1 设计概念
本项目的建筑设计理念紧紧围绕海洋文化, 从中提取各种元素应用于设计之中, 使建筑形象更加符合企业文化。
研发办公区建筑, 采用白色主色调, 突出海洋文化特色。通过裙房和形体的组合抽象并演变, 建筑神似在海洋中扬帆行进的帆船。立面局部采用玻璃幕墙, 与外墙形成虚实对比。玻璃幕墙的造型上下错动, 横向起伏, 犹如海面的波浪。
试验生产区的主要立面墙体向外倾斜, 顶部略有弧度, 造型上模仿了贝壳的形象, 同时在结构上, 也比较利于厂房形成大跨度空间。
园区建筑远观简洁大方, 浑然天成;近观层层叠叠、晶莹剔透, 纹理精细, 展现了一种清雅的独特魅力。
2.2 科研办公区设计
科创中心作为园区的标志性建筑位于轴线的正中。勘查设计院、检测中心、培训中心和信息中心位于科创中心的左右两侧, 突出科创中心的建筑主体位置, 同时形成了具有仪式感和向心性的广场空间。云计算与交易中心、会议中心和成果展示中心作为以上主体建筑的裙房2 层布置在建筑底部形成围合空间。海水淡化技术研究室、海岛中心、海水净化再利用技术研究室、海水化学资源利用技术研究室、膜技术与应用研究室位于科创中心的北侧, 层数为5 层, 各研究室通过屋顶的联接形成整体, 围合在科创中心一侧, 突出了科创中心的主楼地位, 同时与科创中心联系方便。
2.3 试验生产区设计
试验生产区分为六大组团, 建筑构成尊重海水淡化工艺需求, 严格保证每栋试验建筑的平面尺寸和空间高度, 通过建筑群体的平行、嵌套、围合等布置方式, 打造“园中园”式交往空间, 为园区各类人群营造人性化工作空间, 提高工作积极性和效率。
2.4 生活服务区设计
生活服务区采用简洁现代的建筑风格。与科研研发建筑风格相协调, 统一中有变化, 使园区的整体风格统一完整。
宿舍沿厂区西南角布置了3 栋, 整体呈围合结构, 共享庭院, 与办公区、研发区相对独立, 保证生活品质。
食堂位于宿舍区的东南侧, 2 层建筑, 建筑面积约3000 平方米, 服务于整个园区。食堂位置临近科研办公区, 便于科研办公人员就餐。
2.5 天际轮廓线设计
园区以海水淡化科创中心为基地标志性建筑, 高度为52 米 (12 层) 。北侧综合办公楼整体设计, 高度为24 米 (5 层) , 烘托出海水淡化科创中心的主楼地位。南侧的东西两组高层建筑均为40 米 (9 层) , 在烘托核心主楼的同时, 围合出中央景观广场, 体现园区现代科研基地的高端形象。试验生产区按工艺需求设置不同高度, 形成优美的天际轮廓线。
三、景观设计
3.1 设计思想
景观设计以人本主义观为主导思想, 以水体设计为点睛之笔, 使景观设计和建筑相互融合, 相辅相成。使环境成为公司文化的延续。景观设计以中心广场为主要景观中心, 科研办公区, 生活服务区, 试验生产区分别形成次要景观节点, 景观围绕园区文化的内涵, 营造出“五境”即“品味高雅的文化环境, 严谨开放的交流环境, 催人奋进的工作环境, 舒适宜人的休闲环境, 和谐统一的生态环境”。
3.2 设计节点
1. 主入口广场区:主入口广场占地近11000 平方米, 是园区的主要景观轴线, 这里与城市道路紧密相连, 它不仅是园区防灾疏散的重要场地, 也是外来客人进入园区的第一印象场所, 是园区对外的一个形象展示。设计采取简洁、大方的设计思路。水体设计与建筑设计结合, 建筑与人与景观水体相得益彰, 融为一体。景观铺装布置在空间上采取了射线型对称的形式, 凸现主楼海水淡化科创中心的主体性。整个广场的植物布局也同样采取中轴线对称的形式, 在强化轴线的同时, 体现出植物景观统一和谐的美感。
2. 其他区域
运用简约的设计构图手法, 主要以植物造景为主, 搭配适量的流畅园路、体现休闲功能的仿木花架、木质坐凳等, 为员工提供休闲散步的场所。简洁的空间形式, 既符合现代信息快捷、高效的特点, 又蕴含了中国传统空间的含蓄、宁静
结语
绿色、节能元素是以往产业园区、研发试验基地项目最为忽视但又十分重要的一个因素, 本案通过规划、建筑、景观的设计手法, 使绿色生态元素渗透到整个园区之中。并在园区规划中, 集约利用土地, 高效利用资源, 合理布局功能结构, 建立园区内的低碳节能生态环境体系。
我国海水利用现状与展望 篇7
关键词：海水利用,海水淡化,需求分析,综合管理
“水是生命之源、生产之要、生态之基”。 地球的海水储量约13.5亿km3, 占全球各类水总量的97.47%。为解决淡水资源短缺问题、应对水资源危机, 世界许多沿海国家及地区积极开展海水淡化和综合利用, 并开展了海水利用工程建设及海水淡化技术研发工作[1]。世界上许多国家通过海水淡化提供了可靠品质的淡水, 为解决区域水资源短缺问题找到了一条有效途径。如阿联酋饮用水主要是海水淡化水, 以色列70%的饮用水来自于海水淡化水, 意大利西西里岛500万居民饮用水源的40%来自海水淡化水。
我国是海洋大国, 拥有渤海、黄海、东海、南海四大海域, 有1.8万km的海岸线。随着经济社会的发展, 我国淡水资源日趋紧缺, 如何利用海水资源缓解水危机是我国长期以来十分关注的问题[2,3,4,5]。近年来, 我国政府加大了对海水淡化和综合利用发展的扶持力度, 相继制定出台了《全国海水利用规划》, 在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中提出“积极开展海水淡化和海水直接利用”。《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》 (中发[2011]1号) (以下简称2011年中央1号文件) 中再次提出“积极开展海水淡化和综合利用”。海水淡化是我国解决水资源短缺问题的战略途径, 且已成为华北沿海城市及经济区域饮用水的重要补充。目前, 海水利用已成为我国沿海地区解决水资源短缺问题的重要开源方式, 在天津、河北、浙江、辽宁和山东等地得到了一定规模的应用, 主要领域是电力、钢铁、石化和化工及海岛市政供水[6,7]。
1海水利用现状及存在的问题
分析我国海水利用的规模与行业分布、管理体制与规划、政策措施等现状, 总结海水利用发展取得的成绩与经验, 剖析目前存在的问题与制约因素。
1.1海水利用现状
据统计[8], 截至2011年底, 我国已建成海水淡化装置73套, 日海水淡化能力64.3万m3, 其中在2010—2011年这2年间新建海水淡化厂7座, 新增产能11.9万m3/d, 海水淡化均采用反渗透技术 (SWRO) 。在现有的73套海水淡化装置中, 63套采用SWRO技术, 产能44.06万m3/d;7套采用多效蒸馏技术 (MED) , 产能19.6万m3/d;1套采用多级闪蒸技术 (MSF) , 产能6 000 m3/d;1套采用机械压汽蒸馏技术 (MVC) , 产能60 m3/d;1套采用电渗析技术 (ED) , 产能200 m3/d。在所有海水淡化装置中, 用于电力行业的海水淡化厂共18座, 产能占43%;用于市政行业供水项目的36座, 产能占26.4%。现有的MED海水淡化项目主要用于电力行业, 其产能占MED总产能的69.1%。反渗透海水淡化技术应用于市政供水项目中具有较大的优势, 多数项目都采用该技术。
国务院在2008年的《国务院关于机构设置的通知》 (国发[2008]11号) (“三定”方案) 中将海水淡化和直接利用纳入非传统水源开发利用, 由水利部指导非传统水源开发工作。2011年中央1号文件明确提出全面加快水利基础设施建设, 加强水资源配置工程建设, 大力推进和积极开展海水淡化和综合利用工作。2012年4月国务院办公厅发布的《关于加快发展海水淡化产业的意见》 (国办发[2012]13号) 明确了海水淡化产业发展过程中各部委间的组织协调关系, 由发改委牵头, 负责综合协调和指导推动, 包括水利部在内多部门参与, 共同推进海水淡化产业健康快速发展。
1.2存在问题与制约因素
我国海水利用经过50多年的发展, 取得了显著的成绩, 人们对海水利用的认识逐步提高, 在国家政策的鼓励下, 行业企业积极开展海水淡化和综合利用, 使海水利用的规模不断扩大, 应用水平稳步提升。目前, 在我国发展海水利用已具备一定的基础, 但同时也存在诸多问题与制约因素[9,10]。
a. 现有扶持政策在执行过程中存在配套与支撑细则不完善等问题, 实施细则亟待完善。海水利用工程的扶持政策明显不足, 工程建设进度明显滞后, 具有准公益性质的海水利用工程属于民生性质的水源工程, 缺乏相应的扶持政策和投入渠道;经营性的海水利用工程项目从一开始就完全按照市场化方式运作, 与传统水源相比, 在价格上亦不具有优势。
b. 海水利用尚未真正纳入水资源统一配置。海水淡化已作为补充淡水资源的有效手段, 海水直接利用对淡水的替代作用和应急水源作用明显。对于有条件开展海水淡化和利用海水作为水源工程的建设项目, 未能纳入水资源配置工程建设的范畴, 非常规水源工程建设明显滞后。因此, 作为水资源“开源渠道”的海水利用, 理应纳入水资源的统一规划与配置, 这是经济社会发展的客观需求, 也是行业内专家学者的共同呼声。
c. 海水淡化工程化技术和产业配套在大型化、超大型化项目建设方面存在差距。我国海水淡化工程化技术和产业支撑与国际先进水平相比, 既有优势也有短板, 在关键技术与设备方面具有较好的产业支撑, 目前国内参与国外工程配套程度越来越高, 但在大型化项目方面的工程经验明显不足。此外, 海水淡化与供水输送、配水技术, 以及饮水安全评价等方面, 存在标准和规范缺位的问题, 如:淡化海水进入市政供水管网会产生“黄水”、“红水”等现象, 对淡化海水的入网及应用造成了障碍。
d. 公众认识存在误区。目前, 人们对海水淡化作为淡水资源的重要补充和战略储备, 特别作为应对全球气候变化, 提高供水安全保障的重大战略举措缺乏认同和共识。
2海水利用需求分析
2010年, 我国沿海11省 (自治区、直辖市) GDP总量245 944亿元, 总人口57 688万人, 土地面积129.2万km2。沿海地区国土面积占全国的13.5%、人口占全国的43.0%, 创造了全国56.3%的GDP, 人均GDP达到全国的1.42倍, 在我国经济社会生活中占有举足轻重的战略地位[11]。在多年平均来水条件下, 现状年我国沿海地区缺水总量177亿m3, 主要缺水地区集中于北方沿海 (天津、河北、辽宁和山东等地区) , 缺水量达148.8亿m3。
面对北方沿海地区资源型缺水和南方沿海部分地区水质型缺水和工程型缺水的严峻形势, 除加大再生水回用、雨水集蓄利用等非常规水源利用外, 积极开展海水淡化和综合利用既紧迫又任重道远, 未来将会成为优化沿海地区供水结构、保证沿海城市供水安全, 化解沿海地区水资源危机的一项重要措施。通过对沿海地区经济社会和产业发展进行预测以及用水效率进行分析, 结合全国水资源综合规划、全国节水型社会建设“十二五”规划成果和实施最严格水资源管理的要求, 预测我国沿海地区海水淡化利用需求量;结合电力、石化、钢铁等行业相关规划目标, 预测海水直接利用需求量。我国海水利用需求预测见表1。
注:折淡量为直接利用海水折合替代淡水的量, 按海水直接利用量的2%~4%计。
预测至2015年和2030年我国沿海地区海水淡化利用需求总量分别为8.37亿m3/a和14.43亿m3/a, 分别占沿海地区需水量的0.32%和0.52%, 占全国总需水量的0.13%和0.21%;预测至2015年和2030年我国沿海地区海水直接利用需求总量分别为832亿m3/a和1 789亿m3/a, 折淡量分别为30亿m3/a和64亿m3/a。
3战略目标与重点区域及领域布局
针对我国沿海地区水资源短缺状况, 区域发展战略、经济发展水平、产业结构布局与特点, 以及各地区现有海水利用基础条件, 提出了我国海水利用发展的主要目标和重点区域及领域布局建议。
3.1战略目标
a. 到2015年和2030年, 我国沿海地区海水淡化利用量分别达到8.37亿m3/a和14.43亿m3/a;对海岛新增供水量的贡献率分别达到50%和75%以上, 对沿海缺水地区新增工业供水量的贡献率达到15%和25%以上, 有效缓解沿海严重缺水地区水资源短缺的矛盾。到2015年和2030年, 我国沿海地区海水直接利用量分别达到832亿m3/a (折淡量30亿m3/a) 和1789亿m3/a (折淡量64亿m3/a) 。
b. 选择沿海严重缺水城市和地下水超采严重地区, 建设一批海水淡化和海水直接利用重点示范工程。到2015年建成2个日产5万~10万m3的国家级海水淡化示范工程和20个日产万吨级海水淡化示范工程;建成2个10万m3/h的海水循环冷却示范工程以及5个海水冲厕示范小区。
c. 加强关键技术研发, 提高海水利用装备国产化水平和市场竞争力。到2015年海水淡化和利用产业化原材料、装备制造自主创新率达到70%以上;2030年达到90%以上, 其中关键技术、材料的研发和制造能力达到国际先进水平。
3.2发展模式
a. 统一配置, 统筹兼顾。国家和地方政府水利主管部门, 要创新海水淡化水资源管理体制和机制, 将海水淡化水作为淡水资源的重要补充, 纳入水利规划进行统一配置与管理。积极发展和实施海水利用工程, 强化其在沿海区域水资源配置中的调节和补充作用, 鼓励近海地区逐步扩大海水利用规模, 促进经济社会长期平稳较快发展。
b. 政策激励, 多元融资。国家相关部委应根据其职能分工及海水利用发展的实际需求, 适时出台鼓励海水利用发展的财政、税务和金融等激励政策、淡化海水进入市政供水管网的支持政策。鼓励金融机构在风险可控和商业运作可持续的前提下, 加大对海水淡化项目的信贷支持力度;引导社会资金和民间资本合理、规范地进入海水淡化产业。
c. 自主创新, 强化示范。加大海水利用关键技术和核心部件研发力度, 鼓励开发海水利用新技术, 增强自主创新能力和配套能力;对我国目前难以掌握的关键技术允许引进和消化吸收, 鼓励在此基础上进一步创新和开发。根据不同海域和地区、行业、企业的实际情况, 自主设计和建设运营一批海水利用重点示范工程。
3.3重点区域及领域布局
根据沿海区域水资源特点和海水资源分布特征, 将我国海水利用重点区域分为北方沿海地区、南方沿海地区和海岛地区, 合理布局, 突出重点, 加强海水淡化和综合利用工程建设, 逐步形成海水淡化和综合利用与沿海经济社会发展相适应的发展格局。
a. 北方沿海地区。北方沿海地区海水利用的发展重点是:大力发展海水淡化, 大规模发展海水直接利用;创建海水利用综合示范区和示范城市。在天津、大连、青岛等城市, 大力发展大中型规模的海水淡化和海水直接利用, 鼓励发展海水利用装备 (产品) 制造业, 培育海水利用产业链;并在北方沿海省级辖区内的中等城市 (如唐山、沧州、营口等) , 组织开展针对性强、目标明确、各具特色的海水利用示范工程。此外, 从保证水资源供给安全可靠的战略高度, 研究近海特大型缺水城市 (如北京) 利用淡化海水作为补充居民生活饮用水的重要水源, 进一步优化用水结构, 进行重大海水淡化工程可行性方案的比选与论证。目前北京市已完成从曹妃甸工业区向北京输淡化海水的可行性研究和项目论证, 产能的中期目标是100万m3/d, 远期目标是300万m3/d。
b. 南方沿海地区。南方沿海重点发展地区主要为东海区域和南海沿海区域, 包括上海、深圳、厦门、泉州、宁波、舟山等重点城市。南方沿海地区海水利用的重中之重是依托区域经济实力强、产业发展水平高的优势, 结合区域产业发展和结构调整, 在电力、石油和化工等行业大力发展和推广海水利用。通过利用淡化海水作为优质工艺用水, 海水作为工业冷却水、大生活用水等, 有效替代淡水资源, 并作为应急备用水源, 在优化水资源结构的同时, 解决这些地区的水质型缺水和季节性缺水问题。
c. 海岛。以辽宁长海、山东长岛、浙江舟山、广东南澳、福建东山、海南三沙和广西涠洲岛等为重点发展岛屿。海岛海水利用的发展重点是根据发展需求, 建设规模适中的海水淡化工程, 重点解决乡、镇以上行政建制海岛上军民的淡水资源短缺问题;建立战略储备水源, 因地制宜利用风能、太阳能、潮汐能, 积极推进新能源与海水淡化耦合技术的发展与应用;大力推广海水冲厕。
4结 语
香港特别行政区的海水利用技术 篇8
一、香港概况
香港位于我国南海之滨, 珠江口东侧, 主要包括香港岛、九龙半岛和新界三部分。它北与深圳经济特区毗邻, 西与澳门相望。介于深圳河以南, 22°9′~22°37′N、113°52′~114°32′E之间, 全境面积1 071 km2。香港全境多石山、岩岛和港湾, 大小岛屿 (约230个) 星罗棋布, 平地窄小, 约占总面积的1/4, 其余为山地与丘陵。
香港地处亚热带, 属于亚热带气候, 受低压型影响, 年均雨量为2 224.7 mm, 偶尔高出3 100 mm。虽然香港降雨量充沛, 却属于水源性水资源缺乏地区, 原因是缺少天然湖泊和河流, 而且地下水源也不充裕。香港地区, 水系规模有限。严格来说除了与广东交界的深圳河外, 多为短小河流, 其长度一般不超过5 km, 只能称为溪涧, 不能称作江河。从水源观点看, 较大规模并且较长时期有水流的只有城门河、石上河和林村河等。香港地质由火成岩、沉积岩与变质岩三大类岩石组成。现在突露在香港大部分地区的是火成岩, 其中以花岗岩为主, 分布极广, 约占香港总面积的1/3, 造成香港地区以山地丘陵为主、低地较少的地貌特征, 这种特征不利于储存地下水。
香港现有人口约694万, 平均每日需要供应337万m3水才能保证其蓬勃发展的工业、服务业以及市民的生活用水。对于境内既没有任何大型河流或湖泊, 地质特征又不利于贮存地下水的香港来说, 每天供应如此大量的淡水绝非易事。为此, 香港水务署制定了《全面水资源管理计划》, 实施了多项有效措施开拓水源。首先利用香港雨量较丰的优势来收集雨水, 目前香港土地总面积的1/3已被发展为集水区, 建设了良好的引水道和贮水库系统发展;其次是由临近的广东省输入淡水, 这一部分水占香港用水量的七成;最让世人瞩目的开源技术是采用海水代替淡水作为生活用水, 目前香港的海水利用技术位于世界前列, 其海水冲厕规模居世界之最。
二、香港的海水利用技术
(一) 香港的海水冲厕技术
1. 香港海水冲厕规模
20世纪50年代后期, 随着香港的不断发展和人口增多, 淡水需求量不断增加。当时香港并未就供应淡水问题与广东省有关方面签订协议。面对香港淡水供应不足的问题, 香港水务工程师开始把注意力转到海水冲厕方面。最初抽取海水只供应政府办公大楼及政府房舍冲厕使用, 从70年代开始扩展至整个市区及多个新市镇, 修建了由海水抽水站、海水配水库及海水输水管组成的多个海水供应系统, 海水供应系统与淡水供应系统同时并存, 各自操作。
截至2006年底, 香港拥有海水抽水站29个, 装机容量173万m3/d, 主要有荃湾海水抽水站 (12.1万m3/d) 、长沙湾海水抽水站 (9.7万m3/d) 、茶果岭海水抽水站 (17万m3/d) 和大环海水抽水站 (10.9万m3/d) 。海水配水库45座, 总容量为30万m3, 海水管总长度1 553 km (直径20~1 200 mm) 。在港总人口694万之中, 获取海水供应的人数为555万人, 占总人口的80%。据统计, 冲厕用水每日每人约70 L, 冲厕用海水最高能减少住宅用水40%。全港平均每日耗用海水量80万m3/d, 年耗用海水量为2.63亿m3, 节省淡水效果十分明显。
2. 香港海水冲厕供水系统
香港海水冲厕供水系统中的设备防腐、海生物防治、管道防腐等方面的技术问题已基本得到解决, 海水供应系统如图1所示。在香港利用海水冲厕近五十年的过程中, 未引起任何水污染或污水处理方面的问题。
海水冲厕过程如下:海水先经过格栅, 以除掉较大的杂质, 然后加氯消毒, 投入氯的剂量为2~3 mg/L。若海水中溶解氧含量太低, 则在抽水站增设曝气设备。最后用泵将经过上述处理的海水输往配水库和用户。
为防止配水库和输水管内海生物附着和繁殖, 抽水泵站设有电解海水产生次氯酸钠的装置。如月供海水量为50万m3的大埔海水抽水站内就设有两台37 k W次氯酸钠发生器, 每小时最高产氯量为8 kg。
大规模供应海水时, 首先要考虑的问题是防止海水的腐蚀。香港的解决办法是:对于直接与海水接触的泵部件均采用不锈钢材料;至于输送海水的管材, 直径600 mm以上的用内衬抗硫酸盐混凝土的钢管, 直径600 mm以下的采用UPVC管或内衬抗硫酸盐混凝土的球墨铸铁管, 户内管采用UPVC管。
3. 香港的污水处理系统
(1) 香港主要污水处理厂
香港冲厕后的海水经市政下水道和污水混合后, 进入污水处理厂处理, 最后排入大海。香港的污水处理厂主要有昂船洲污水处理厂、沙田污水处理厂、石湖庐水处理厂、元朗水处理厂、大埔水处理厂、西贡水处理厂、赤柱水处理厂, 其中昂船洲污水处理厂采用化学辅助一级处理, 其他污水处理厂采用二级生化处理法。
(2) 香港的二级生化处理工艺
一般认为海水的进入会对二级生化处理带来严重影响, 但香港采用此法几十年未发现任何问题。沙田污水处理厂是香港最大的二级污水处理厂, 位于沙田马料水厂街, 为沙田及马料山区60多万市民提供污水处理的服务。沙田污水处理厂的第一期和第二期分别于1982年及1986年落成启用。第二期建成后, 沙田污水处理厂的处理能力为250 000 m3/d。为应付人口的增长, 第三期的扩建工程于2001年展开, 扩建工程包括建造10座初级沉淀池、10座曝氧池、20座最后沉淀池、污泥消化缸及污泥脱水设施等, 第三期主要扩建部分已于2005年落成启用。当第三期的扩建余下工程完成后, 沙田污水处理厂每天可处理340 000 m3的污水。沙田二级生化处理工艺流程过程如图2所示。
(1) 隔筛及沉砂。污水经污水输送管道送到进水口, 开始污水处理程序, 超过6 mm的固体废物首先利用机械式的隔筛清除, 而沙砾则在氧旋沉砂槽沉淀。
(2) 初级沉淀。污水进入初级沉淀池, 大约50%的悬浮固体会沉淀成为初级污泥并由链刮式刮排收集及带走。
(3) 二级 (生物) 处理。压缩空气不断地输送到曝氧池, 为微生物提供所需的氧气, 这些微生物会分解污水的污染物。污水在曝氧池中的停留时间大约6~8 h。
(4) 最后沉淀。污水从曝氧池流出后被引进最后沉淀池, 在曝氧池内产生的活性污泥会在此沉淀和分离出来。部分活性污泥会回流到曝氧池以便维持所需的微生物数量, 剩余的活性污泥则经浓缩后进入污泥消化缸处理。
(5) 污泥消化。初级污泥连同浓缩后的过剩活性污泥被泵至污泥消化缸进行无氧消化程序。在无氧消化的过程中会产生甲烷气, 是再生能源, 可用来生产电力供应厂内使用, 达到节省能源的目的。
(6) 污泥脱水。消化后的污泥首先以离心式脱水机脱水, 再运往堆积区弃置。
(7) 排放标准。沙田污水处理厂的排放标准见表1。
4. 香港海水冲厕经济比较
香港于20世纪50年代末采用海水冲厕的主要原因是节约淡水。而后期至今进一步扩大海水冲厕用海水供应系统则是根据经济分析得出的结论。近年来, 来自广东的淡水供应量日增, 污水处理厂亦相继建成。冲厕水可以选择淡水、海水或经处理的污水, 在确定新区和已建社区的冲厕水供应系统时, 通过经济分析确定选择哪一种水做冲厕水水源。
香港水务署根据1983年沙田新城镇的发展规划, 按该镇人口为79.4万人、工业占地140.5 hm2并考虑了扩建, 确定沙田镇冲厕水 (包括少量的冲洗水) 需水量为72 000 m3/d, 供水系统的设计能力为90 000 m3/d。对于利用三种水源 (即经三级处理后的污水、淡水、海水) 进行了较为全面的经济分析, 经济分析的结果如表2所示, 可以看出, 海水冲厕系统的经济性最好。
备注:费用以1985年价格为基准;冲厕需水量=72 000 m3/d.
5. 香港海水冲厕的有关政策和法规
为了发展利用海水冲厕技术, 香港以法规的形式做了严格规定。在香港凡未经批准而使用淡水冲厕的均视为非法。凡有海水供应的地区, 不准使用淡水冲厕, 必须接受海水冲厕的安排。冲厕用海水不做计量, 免费供应。凡冲厕用水须另设独立贮水箱。所有建筑物在建造时必须建有地下海水贮槽以及将海水供至建筑物顶部贮槽的供水系统。建筑物内设有独立的耐海水腐蚀的冲厕管道系统。冲厕水箱必须为无阀虹吸式, 另需在容易接触的位置装设断流阀, 以便控制水箱的供水。使用海水冲厕用海水的系统, 其喉管及装置须以适宜使用海水的材料建造, 对独立贮水箱的进水管直径、贮水量以及使用的材料作了细致的规定。
香港政府为了节约水资源, 大力推行海水冲厕技术, 除了规定冲厕用海水免费供应外, 对居民使用淡水采取分级收费制度。政府将水费分为四级, 按每4个月用水量计算。第一级为每人12 m3, 是维持健康和卫生所需的最低用水量, 这一级用水是完全免费的;第二级为31 m3, 这一级用水按照生产成本扣除政府补贴收费;第三级为4.5 m3, 这一级用水按完全生产成本收费;第四级为惩罚性收费, 比第三级高40%。香港的梯级水费制度向公众传递了明确的信息, 即鼓励他们节约用水。
6. 海水冲厕系统新技术的研发
香港的海水冲厕系统从海水取水、输送、防止海洋生物附着、防海水腐蚀、冲厕后海水后处理几方面都得到了成功。尽管如此, 香港水务署仍对海水冲厕系统新技术进行了持续的研发和改进。为了减少海水供应系统的跑冒滴漏, 正在进行弹性座封闸阀的应用研究。为了提升海水澄清池的出水水质和出水量, 在沙田供水厂正在进行斜管澄清池的应用研究。为保证在水务设施中使用高效率电动机, 香港水务署正在开展有关低电压电动机的最低效能项目研究。在坚尼地城海水供应站使用变速水泵, 以探讨典型供水系统中最具能源效益的泵水模式。
香港水务署使用数码绘图系统来收集、储存和处理供水网络地域空间数据, 此系统使部门内外的资讯流通非常便利。除此以外, 香港水务署正在开发新的地理资讯技术和网络应用技术, 这些新技术的开发既能使水务实现高效率的管理, 又能使用户更加便利地得到供水网络的有关数据资料。
(二) 香港其他海水利用技术
1. 海水作消防用水
香港条例规定, 除对化学物料泄露的冲洗或室内自动灭火系统必须使用淡水作为消防水源外, 准许用海水作为消防用水。对于大型工厂, 灭火时需水量大的可用泵直接抽取海水, 但在非使用时间, 应该用淡水将管道内海水冲净, 以避免管道中海生物生长。
2. 海水作空调冷却水
香港夏季炎热, 商业楼和写字楼一般采用中央空调系统。从20世纪70年代开始采用海水作空调冷却水, 冷却方式有直接冷却和循环冷却两种, 后者需每周更换1次海水。
3. 海水淡化
为解决淡水短缺问题, 香港政府非常重视海水淡化技术, 很早便开始投入研究。1971年, 研制出实验室内的海水淡化设备。1977年, 建成了18.18万m3/d大型海水淡化厂, 并入给水管网, 对外供水。但由于当时技术落后, 处理成本高, 只作后备应急水源。1982年该装置停用, 1991年被拆除, 但这并未影响香港政府开发海水淡化技术的决心。为开拓水源, 香港政府目前正积极研发反渗透膜法海水淡化技术, 以期通过技术改进, 降低膜法海水淡化成本, 实现工业化, 现已进入试验评估阶段, 以确定香港的海水环境和气候是否适合应用此项技术。2005年已在屯门区完成了试验, 现在, 实验场地已迁往鸭脷州, 目的是在不同的海水环境下作进一步的测试。
三、香港海水利用对我们的启示
香港特别行政区的实践证明, 海水利用, 尤其是海水冲厕是缓解当地水资源短缺局面的有效途径。香港的海水利用技术和经验对我国其他沿海城市和地区的水资源开发和水务管理有重要的参考价值。
(一) 加大宣传力度, 增强公众的海水利用意识
由于宣传力度不够, 公众对水资源短缺及节水意识比较淡薄, 对海水利用尚没有全面和正确的认识, 因此, 应采取各种途径和不同形式加强全民“水资源意识”的教育, 加大海水利用的宣传力度, 保证海水冲厕技术和其他海水利用技术被公众广泛接受。
(二) 完善相关法规和政策, 吸引社会各界参与
海水冲厕系统的建设属于公益性市政基础设施, 涉及到政府各部门、房地产开发商等企业单位, 同时与老百姓的生活息息相关, 因此需要社会各界提高认识, 共同协作, 积极推动该项技术的应用。
为了吸引社会各界参与该项事业, 使海水冲厕在资源节约和经济上的优势得以体现, 应尽快制定配套法规及优惠政策。沿海城市或地区政府宏观调控部门要把海水利用纳入城市总体规划, 制定海水利用的总体规划、政策和法规。可借鉴香港的经验, 海水供水系统的建设由政府直接拨款, 居民免费使用海水冲厕。对于积极推广海水冲厕的建筑开发商, 可考虑对其采取一定的税费减免。
(三) 加大支持力度, 对海水冲厕成套技术进行持续的研发
海水冲厕技术是一项综合技术, 涉及海水取水技术、海水输送技术、海水净化技术、冲厕后海水的处理技术、供水、贮水、卫生洁具等系统的防腐蚀和防海洋生物附着技术, 城市排水系统、污水处理构筑物及设备的防腐技术, 系统规划及成套设备的集成技术等。因此, 加大支持力度, 对海水冲厕成套技术进行持续的研发是该技术得以推广应用的前提条件。
(四) 加快海水冲厕示范工程建设
海水综合利用 篇9
我国是一个海洋大国, 拥有渤海、黄海、东海、南海四大海域, 海岸线长达1.8万多公里。海水利用是解决我国水资源短缺现状的有效途径。但随着海水利用产业的不断发展, 海水利用对海洋环境的影响逐步受到人们的关注。本文对我国海水利用现状及其对海洋环境的影响进行了分析, 希望对促进我国海水利用产业的健康发展有一定的推动作用。
1 我国海水利用现状
我国的海水利用技术主要可以分为直接利用 (海水冷却、大生活用水、海水脱硫、海水灌溉) 、海水淡化、海水化学资源提取等。据2010年统计, 我国海水直接利用量在488.0亿m3, 其中, 工业冷却水的用量最大, 占到了总海水利用量的90%以上。截止到2010年年底, 我国已经建成的海水淡化装置68套, 日淡化海水能力可达58.54万m3。其中, 反渗透技术占到了65.4%, 而低温多效技术占到33.5%, 多级闪蒸、电渗析和压汽蒸馏等技术能够占到1.1%。而海水化学资源提取技术也在我国经过了近50a的发展和积累, 已在山东、河北、天津等地形成了规模化的浓海水化学资源提取工程。
我国2008年国发[2008]11号文件中指出:要将海水淡化和直接利用纳入到非传统水源开发利用中, 由水利部门指导非传统水源开发工作。在2011年, 中央1号文件中明确提出了全面加快水利基础设施建设, 加强水资源配置工程建设, 大力推进和积极开展海水淡化和综合利用工作。2012年, 国务院发布了《关于加快发展海水淡化产业的意见》, 从而明确了海水淡化产业发展过程中各部委之间的组织协调关系, 并且由发改委牵头, 负责综合协调和指导推动, 包括水利部在内多部门参与, 共同推进海水淡化产业健康快速的发展。
尽管我国已对海水利用的发展提起了高度的重视, 但海水利用实施过程中也存在一定的问题和制约因素。其中海水利用工程对海洋环境的影响问题, 日益受到人们的关注, 成为海水利用技术推广过程中的研究热点之一。
2 海水利用对海洋环境的影响
海水利用的优势和经济效益有目共睹, 但海水利用对海洋环境的影响也不可小觑。
工业冷却用水是海水直接用水中所占比例最高的。海水直流冷却技术存在取水量大, 工程投资大, 排污量大和温排水污染等非常突出的问题。其中, 海水作为工业冷却用水对海洋环境主要的影响表现在高温水的输入以及一些生产过程中药剂使用后的污染。水温升高, 容易造成溶解氧含量的降低, 使水生生物缺氧、新陈代谢紊乱, 从而改变生物的生理和行为特征;还会导致海水密度和粘度降低, 出现水分层的现象, 导致海水中悬浮物沉淀速率加快;还会导致海水蒸发, 造成水蒸气压力增加。另外, 海水冷却过程中会使用缓蚀剂、阻垢分散剂、菌藻抑制剂等化学药剂, 残留的药剂排入海水中也会对海洋生态环境造成一定程度的影响。
大生活用海水做为海水直接利用的重要分支, 逐步受到人们的重视。大生活用海水是指将海水作为城、镇的生活用水, 如冲厕、景观、洗涮用水等。通常大生活用海水的排水方式主要分为处理后通过城市污水管道排放和直接排放两种方式。经过处理后的大生活用水排海, 其污染影响与普通污水一样, 甚至如果处理方式好的话, 影响会非常微小, 但是该类水中的盐度较高, 如果进行技术改进则会增加投资, 因此工程规模会有所限制。而直接排入海水中的大生活用水, 会因污染物种类繁多并且成分相对复杂, 对海洋生态造成一定的影响, 例如海水的富营养化, 海水的物理化学性质发生改变等。
海水淡化技术对海洋环境的影响也值得进一步探究。膜法海水淡化工艺会产生大量的浓盐水, 排入海中, 会对海水的水质以及生物造成一定的影响。如高温浓盐水会降低生物体内酶的活性, 影响其繁殖能力和新陈代谢。同时, 对盐度变化敏感的浮游生物也会由于水体含盐量的突然增加而导致死亡。另外, 海水淡化工程中的化学药剂残留, 如次氯酸钠、氯化铁、硫酸、盐酸等也会污染海洋环境, 需要进行必要的监测及防治措施。
3 结语
海水利用是解决我国水资源短缺的重要途径, 但其对环境的影响不容小觑。因此在研究与开发更多更好的海水利用工艺技术的同时, 应当重视海水利用后的排放水问题, 加强海域环境的调查与监测, 并有针对性的采取防治措施, 使其对海洋环境的影响有效降低, 促进海水利用产业的健康发展。
参考文献
[1]付玉.我国海水淡化产业化发展阶段及特点研究[J].海洋发展战略研究动态, 2009 (7) :16.
[2]周洪军.我国海水利用业发展现状与问题研究[J].海洋信息, 2009 (4) :21.