海冰淡化技術世界領先中國渤海灣可用海冰資源極豐富
2014-05-11 19:20:24
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據搜狐網2010年3月26日訊 今年1月以來環渤海地區的海冰成災讓人記憶猶新，而如今我國西南地區正在大面積蔓延的旱災令人扼腕。如果能讓有害的冰變成有用的水？……聽上去這似乎是個笑談。然而，*新的研究表明，經過近10年的努力，我國開展的海冰淡化技術研究已取得重大突破，居世界領先水平。這一重大突破在當今世界水資源日益緊缺的背景下，顯得尤為引人注目。海冰淡化技術，不僅可以讓海冰變害為利，而且有望使我國環渤海地區變為巨大的“水碗”。
北京師范大學教授顧衛和國家海洋環境監測中心海洋環境動力研究室主任陳偉斌等專家告訴記者，海冰淡化技術目前已經進入產業化前期的關鍵設備研制和綜合實驗階段，盡管離產業化應用已為時不遠，但仍面臨重重困難，亟待政府和企業支持。相關人士呼吁，應盡快推動渤海海冰淡化的產業化進程，使海冰資源真正成為環渤海地區的巨大“水碗”。
海冰淡化技術全球領先
專家認為，開發海冰作為淡水資源這一成果在世界上首次完成了陸基海冰采集、脫鹽、存儲和海冰水的農業應用實驗，具有原始創新性，達到高水平，為沿海地區社會經濟可持續發展提供技術支撐，是我國科技工作者根據中國國情開展的原始性創新研究，它不僅為增加我國淡水資源、土地資源的戰略儲備開辟了新路，還提出了化災害為資源的科研新理念。
記者2月下旬和3月初，曾兩次前往遼寧瓦房店市西陽鄉將軍石漁港，看到了正在實驗中的海冰淡化實驗裝置，只見采冰船在岸邊采集冰塊，蜿蜒的冰塊傳輸系統自海邊引出，一支引向一所碩大的蓄冰池，一支引向離心脫鹽機。
據國家海洋環境監測中心海洋環境動力研究室主任陳偉斌介紹，海冰淡化是1995年由現任的北京師范大學副校長史培軍等人提出來的新概念，而這一概念是國際上屬首創。它提出的背景是中國北方缺水，這種情況在經濟發達的環渤海地區尤其嚴重。
2000年前后，海冰淡化這一全新的概念得到了時任國務委員宋健的鼓勵和支持，海冰淡化研究作為一個探索性項目開始走上科研舞臺。2001年以來，在國家“863項目”的支持下，北京師范大學、國家海洋環境監測中心、天津大學、國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所、大連理工大學等單位聯合開展了一些探索性的工作，在海冰淡化研究方面取得了重要進展。
據專家介紹，在近兩三年的冬季，研究團隊在河北黃驊基地和遼寧瓦房店基地開展了海冰淡化中間實驗，完成了海冰從采集、輸送到脫鹽、存儲的完整工藝過程，獲得的海冰淡水鹽度為2‰以下，達到國家水源地的水質標準。目前研制出的岸邊采集設備每小時可采海冰200立方米，海上采集設備每小時可采海冰1000立方米。
至于海冰淡化后的儲存問題，技術人員也想好了途徑：⑴可以利用現有的淡水庫；⑵可以向海洋要地方，在海灣建淡水庫；⑶可以在海上建橡膠水庫，這種方式方便、靈活，建成后可以移動，哪里缺水就移到哪里。
產業化之路仍存桎梏
記者在采訪中了解到，目前海冰淡化即將“破繭化蝶”，但在產業化實驗過程中遭遇重重困難，影響了這項創新性項目的進展。
記者了解到，海冰淡化在產業化道路上遇到的障礙主要集中在以下幾方面：
首先是體制上，創新性項目需要創新性體制扶持。據陳偉斌和顧衛等專家介紹，盡管海冰淡化項目前期曾受到國家科技部等部門的大力支持，且該項目現在已經發展到了科技和工業的結合點———即將應用階段，但體制上出現了斷層，既得不到科研部門的支持，也得不到產業部門的支持，使這個創新性項目目前遇到了許多困難。專家指出，*大的瓶頸是沒有實驗基地。近兩年來，為了找到一個理想的實驗基地，他們四處奔波，先后在河北黃驊和遼寧瓦房店建立了兩個臨時性基地，不僅花費了大量租金，還要自己修路、通電，困難重重。由于場地是租用的，設備是臨時的，給項目進展帶來很大困難。
第二個困難是缺少后續資金支持。由于尚處于實驗階段，技術沒有完全成熟，一些企業想投資卻又怕擔風險，而國家當初的扶持資金目前已經捉襟見肘，導致實驗經費不足。相關研究及技術人員迫切希望得到有關政府部門和企業家的大力支持。
第三，盡管社會各界對海冰淡化的認識已經從*初的質疑到目前的逐步認可，但總體上說了解還不多，認識還不足，需要引起全社會的重視。
鞍鋼方面表示出濃厚興趣
專家指出，我國為解決北方水資源短缺問題而采取的南水北調等手段只涉及到水資源再分配問題，并沒有提高水資源總量。要解決資源總量問題，就只有向海洋要淡水。目前，已有企業對海冰淡化表現出興趣。
環渤海地區是全球有冰海區沿岸經濟*發達地帶，也是我國北方*重要的經濟地區。但20世紀90年代以來，隨著環渤海地區經濟的飛速發展，人口的急劇增加，淡水資源緊缺已成為制約這一地區社會經濟可持續發展的嚴重障礙。按照聯合國年人均淡水量在500立方米以下就是缺水地區的標準，環渤海地區的人均資源量僅有100立方米至300立方米的大連、營口、盤錦、葫蘆島、唐山、天津、黃驊、威海、龍口等港口城市，均為淡水資源嚴重匱乏城市。
目前，環渤海地區是我國海冰資源豐富地區，海冰淡化這個環保、低碳的公益性科研項目已經進入研究的關鍵階段，“破繭化蝶”已經為時不遠，但許多工程問題有待解決，相關機構希冀社會各界伸出援手，為我國水資源開發利用領域做出有益貢獻。
顧衛向記者透露，目前，遼寧省正在加快沿海經濟帶發展，而海冰淡化是經濟可持續發展的一項重要支柱。他說，鞍鋼集團在遼寧營口鲅魚圈建有分廠，每天用水缺口在2.5萬噸左右，目前他們已經與其進行洽談，鞍鋼方面表現出濃厚的興趣。
海冰淡化工藝流程
海冰淡化從工藝上來說，包括采集、輸送、脫鹽、存儲等四大流程。海冰采集分為岸邊采集和海上采集兩種形式，海冰輸送分為傳動輸送和氣動輸送兩種形式。
目前研究人員根據海冰微結構特點，利用離心原理對冰體內的鹵水胞進行分離，利用控溫方法擴充冰內的鹽水通道，攻克了海冰固態淡化的關鍵技術，自主研制出了海冰離心脫鹽機、海冰控溫凍融脫鹽裝置、海冰重力脫鹽裝置、海冰融水反滲透脫鹽設備，完成了從海冰采集、輸送到脫鹽、存儲的完整工藝過程，獲得的海冰淡水鹽度為2‰以下，達到國家水源地的水質標準。
海冰由固體淡水冰晶與液體鹽水鹵胞所構成，是固、液兩相共存的復合體。海冰淡化其實就是實現淡水冰晶與鹽水鹵胞的分離過程。研究人員根據海冰的內部結構特征，先后提出了微波法、混合法、擠壓法、重力法、離心法等海冰脫鹽方法。經反復實驗，專家認為按現有技術水平和能力，可用于大規模海冰淡化工程的脫鹽方法是海冰重力脫鹽和海冰離心脫鹽方法。
海冰重力脫鹽是利用海冰內部存在的鹵管，經過自然升溫過程使濃鹵水沿重力方向自然排出，從而實現淡水冰晶與鹵水的分離。這種基于自然能源利用的脫鹽方法，能耗較少、成本低廉、環境友好，脫鹽率可達到85%以上，便于沿岸大規模海冰淡化工程使用。
海冰離心脫鹽是利用海冰內部固體淡水冰晶與液體濃鹵水相間分布的特點，通過剖分過程和旋轉過程，使濃鹵水沿離心力方向被強制排出，從而實現淡水冰晶與濃鹵水胞的分離。海冰離心脫鹽雖然需消耗電能，但設備移動性強，脫鹽率可達到95%以上，便于工廠化大規模海冰淡化。目前研制的海冰離心脫鹽設備每小時可處理5噸海冰，脫鹽后的海冰鹽度為1.5‰左右，效果顯著。