要发展还是要环保:海水淡化暗藏环境隐忧

2011-8-02 18:00 来源: 科学时报
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  对于人类来说,围绕着海水淡化工程,要发展还是要环保,这的确是一场关乎生存的博弈。

  日前,位于加州圣地亚哥市、美国西部最大的海水淡化项目获得批准。然而在此之前,曾经历了长达3年的争议。

  支持者认为,该项目有巨大潜力,可减少饮用水缺乏的压力;但批评人士则认为海水脱盐项目存在巨大的环境隐患,不仅耗费大量能源,其取水管道还会把海中的鱼虾、浮游生物卷入机器,高盐度的卤水排放还会对海洋生物产生威胁,而且大型的淡化设备也影响海岸的美观。

  尽管目前该项目获得了建设许可,然而环保人士表示将会继续提出抗议,反对派律师马克・冈萨雷斯说:“项目方马上会面临两场官司,我们正在提请另外两家加州管理机构出面阻止项目进行。”

  从中我们可以看出,从环保角度来看,海水淡化至少带来两方面的问题:高能耗与对海洋生态的破坏。

  能量回收与清洁能源利用

  海水淡化面临的一个重要问题,就是它要耗费大量能源。生产一方淡化水,大体要花四度电。这也使海水淡化的成本比较高。针对这个问题,目前主要有两种解决思路。

  一是使用能量回收装置。中国科学院长春应化所研究员、高分子分离膜材料课题组组长张所波告诉《科学时报》记者,这一方法主要运用于反渗透法中浓盐水余压能量的回收,是降低能耗的一种重要方式。浓盐水从渗透膜后返回的时候,还带有很大的动能,让它驱动一个装置,这个装置再回过头来提供高压泵所需的能量,最终实现能量的充分利用,从而大幅降低海水淡化的制水能耗和制水成本。世界上海水淡化装置规模领先的以色列阿什克隆海水淡化处理厂,日产淡水33万吨,采用能量回收装置后能量回收率达到97%,节省电耗40%。

  二是使用清洁能源。王鹏告诉记者,使用风能等清洁能源是未来海水淡化在能源利用、环境和谐方面的发展方向。以风能为例,海上风资源丰富,具有风速大、相对稳定的特点。随着技术的进步,风能也逐渐成为海水淡化的重要能源选择。风能海水淡化主要有两种途径,一是直接利用风力机输出的机械能进行海水淡化,二是利用风力发电机组先将风能转化为电能,然后利用电能进行海水淡化。以澳大利亚西海岸城市柏斯附近的一个新建海水淡化厂为例,该厂使用附近风力发电厂出产的可再生能源――风电,除此之外该厂的现代化海水进水系统和废水排水系统均能把对海洋生物的影响降到最低,是未来建设环境友好型海水淡化厂的典范。

  海水淡化的浓盐水处理

  海水淡化的剩余废物处理问题,也是很多环保人士关注的问题。

  美国加州大学圣巴巴拉分校环境工程系教授斯蒂芬・麦克莱恩告诉记者,国际上海水淡化留下的废物通常是排回海洋。因为海洋容量很大,只要不是死海湾,有足够的洋流循环交换,就问题不大。然而在很多内海或海湾,海水循环不活跃,因此大型海水淡化厂的选址需要进行认真的环境影响评价,否则会对海洋生态造成影响。

  目前我国大型的海水淡化厂主要分布在环渤海地区。在日前召开的2011青岛国际海水淡化与水再利用大会上,有专家提醒,我国环渤海地区属于内海,海水流速慢,不具备海水淡化后浓盐水向深海排放的条件。

  我国著名的环保专家、天津市环保局总工程师包景岭曾撰文指出,渤海近海海滩地势平缓,且水深较浅,海水交换能力较差。渤海主要生物适宜生存的盐度上限是33‰~36‰,当盐度超过40‰时,一些生物将会死亡。近年来,由于入海径流的减少已经导致渤海湾海水盐度升高了11‰~15‰。如果把高浓度盐水直接排入渤海湾,必将影响渤海海域的生态环境,可能会使部分对盐度敏感的海洋生物如鱼卵、仔鱼死亡。另外,海水淡化温排水对近岸海域水温升高的影响还会导致某些浮游生物急剧繁殖和高度密集,可能出现赤潮现象,造成海洋生物大量死亡。

  王鹏也告诉记者,沙特的海水淡化工厂主要是把浓盐水通过高压泵排入深水区10多米。但是,环渤海与中东的海域不一样,中东海域海水流速快,直接外排浓盐水影响还不大,环渤海水循环太慢,浓盐水排放后直接影响生物的生存。

  针对这一情况,专家建议,把海水淡化和盐化工结合起来,从海水淡化留下的浓盐水中提取盐、化工原料等。然而,由于盐场一般都建在沿海比较荒凉的滩涂,海水淡化为了减少输送距离,一般都在人口密集的地方,所以二者的结合目前进展并不理想。

  中国水利企业协会脱盐分会秘书长郭有智表示,目前我国大部分海水淡化公司仅关注海水预处理、淡化脱盐这两个工艺,对淡化后浓盐水的处理并不关注。同时,由于土地紧张,没有足够的土地面积进行摊晒制盐,如果采用蒸发制盐的方法,吨盐的成本就要达到350元以上,比井、矿盐的生产成本都高。郭有智建议,国家应当对浓海水制盐给予补贴,弥补蒸发制盐的高成本,鼓励资源利用。

  王鹏也表示,我国不同于中东,中东石油资源丰富,对浓海水中钾、溴、镁、锂等物资并不珍惜,而这些物质在我国还是紧缺的矿物资源,从环境保护和资源利用的角度,都需要利用。由于这些化学成分在浓盐水中的浓度约为海水的2倍,获取相同数量化学物质的处理量仅为海水直接处理量的一半,可显著降低提取成本。此外,对浓海水进行化学物质提取不需要预处理设备,可节约投资和工程造价,并且浓盐水的温度、流量参数稳定,便于矿物资源的提取。

  发展与环保的博弈

  对于人类来说,围绕着海水淡化工程,要发展还是要环保,这的确是一场关乎生存的博弈。

  目前,国际上海水淡化领域技术领先的国家,包括西班牙、沙特等已经制定出了海水淡化对环境影响的综合评估机制,从该国海水淡化装置的现状出发,结合盐水性质、环境评价方法、海洋监测和条约等,对浓盐水排放系统的设计提出建议。

  在圣地亚哥海水淡化项目的论争中,旧金山著名环保组织塞拉俱乐部的海岸项目主任曾说:“显然,人类对于淡水的需求是存在的,但是当前出现一个误区,就是为了建设海水淡化工厂,全然不顾及环境保护的问题。”

  环保主义者的抗议最终发挥了作用。近日,圣地亚哥水资源管理机构规定,项目建设者波塞冬公司必须保证其产生的浓盐水含毒量在一定标准之下。同时,在南加州建设一片面积为55.4英亩的湿地,作为鱼类及其他生物的栖息地,以此来弥补该项目对于海洋生物的伤害,部分恢复海岸区域的美丽。