海水淡化:从海水到玻璃

了解海水淡化是如何进行的,这项技术可以将海水转化为饮用水,并保证全世界数百万人的供水

一杯水

Melody Ayres-Griffiths 的“MAG - 海水淡化厂”(CC BY 2.0)

海水淡化是一种物理化学的水处理过程,可去除盐水和微咸水中存在的过量矿物盐、微生物和其他固体颗粒,以获得可饮用的饮用水。

可以使用两种常规方法进行水淡化:热蒸馏或反渗透。热蒸馏试图模仿雨水的自然循环。使用化石能源或太阳能,液态水被加热——蒸发过程将水从液态转变为气态,固体颗粒被保留,而水蒸气被冷却系统捕获。当温度较低时,水蒸气会凝结,恢复为液态。

另一方面,反渗透试图使该过程与渗透的自然现象相反。在本质上,渗透是流体通过半透膜从浓度较低的介质转移到浓度较高的介质,以寻求两种流体之间的平衡。反渗透需要泵系统能够施加比自然界中发现的压力更大的压力以克服自然流动方向。这样,浓度最高的咸水或微咸水会向浓度最低的介质移动。半透膜只允许液体通过,保留固体颗粒,使海水淡化。

适用性

国际可再生​​能源机构(Irena)在其关于海水淡化和可再生能源的报告(使用可再生能源的海水淡化),海水淡化是中东、北非和一些加勒比海岛屿解渴和灌溉的最大水源。根据该网站上提供的信息 国际海水淡化协会 (IDA),世界上每天有超过 3 亿人通过海水淡化得到供应。

至少有150个国家使用海水淡化方法进行定期供应,特别是沙漠地区或中东和北非等供应困难的国家。该技术的领先者之一是以色列,该国人口消耗的约 80% 的饮用水来自海洋。

联合国在其关于水和能源的报告中提出,海水淡化和淡化海水的抽水为某些地区带来了改善,但指出这项技术在较贫困地区不可行,特别是在大规模用水方面,例如农业和地点离海水淡化厂太远的情况。主要障碍是海水淡化过程和抽水到很远的地区都需要大量能量才能运行,这使得该方法不适合这些情况。

伊雷娜指出,除此过程的能源成本较高外,海水淡化一般以化石能源为来源,不可持续,价格变动频繁,运输难度大。该组织还辩称,随着可再生能源变得更便宜,应该应用这些。使用太阳能和从废水中回收能源是联合国和 Irena 提出的降低海水淡化成本的替代方案。其他合适的能源是风能和地热能。

与海水淡化废水相关的另一个问题是,当它直接排放到海洋中时,会对海洋生态系统产生负面影响。哦 太平洋研究所美国加利福尼亚州的一家独立研究机构研究了加利福尼亚州旧金山和蒙特雷湾的海水淡化造成的影响。

根据报告 加利福尼亚海水淡化的关键问题:海洋影响, 废水的盐分浓度远高于海水中的自然浓度,并且含有对某些海洋生物有毒的残留物,例如水处理中加入的化学添加剂和腐蚀过程中释放的重金属发生在管道内部。对于使用热蒸馏的装置,仍然存在废水温度远高于海水的额外问题。

通过开发降低能源消耗和最小化环境影响的新技术,海水淡化可以成为解决世界各地水资源短缺问题的替代方案,有助于提高数百万人的生活质量。



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