地下苦咸水利用的綜述

張正磊 劉萍 周偉偉

摘 要：水資源日益嚴(yán)峻，非常規(guī)水源苦咸水的利用成為解決水資源短缺的有效途徑。文章介紹了山東地區(qū)苦咸水的成因及分布，化學(xué)特征和危害，分析了苦咸水淡化的四種主要方法，并從能耗、淡化效果以及投資維護(hù)費(fèi)用三個(gè)方面對(duì)這四種方法進(jìn)行了對(duì)比。

關(guān)鍵詞：苦咸水;淡化

一、苦咸水概述

山東省大數(shù)土地下的水都帶有鹽分，以Mg2+和SO42-等鹽為主，有一種苦澀的味道，因此得名——苦咸水。這種水在不靠近黃河的地方更常見(jiàn)，整個(gè)省經(jīng)常吃又苦又澀的水接近一千萬(wàn)人，這其中吃非常苦非常澀的人數(shù)也達(dá)到了。[1]

苦咸水危害：現(xiàn)實(shí)生活中如果一個(gè)人長(zhǎng)期吃這種又苦又澀的水，將會(huì)對(duì)健康有極大的危害，比如拉肚子等腸胃方面的疾病，有些對(duì)水中高密度離子敏感的人還會(huì)發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)，更甚者會(huì)得結(jié)石和患癌，對(duì)我們的生活造成很大的影響。另外，我省以重工業(yè)為主，對(duì)水質(zhì)的要求比較高，而苦咸水恰恰無(wú)法滿足這些工業(yè)對(duì)用水水質(zhì)的要求，從而直接影響了我省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。最重要的是我省是個(gè)農(nóng)業(yè)大省，這種水對(duì)土壤有很大的弊端，非常不利于農(nóng)業(yè)灌溉，長(zhǎng)期用于農(nóng)業(yè)會(huì)造成產(chǎn)量降低，影響農(nóng)作物生產(chǎn)，甚至枯萎。[2]

由此可見(jiàn)，無(wú)論從水資源的利用角度，還是從保證水質(zhì)安全角度，對(duì)苦咸水進(jìn)行淡化處理均具有緊迫性和必要性。

二、苦咸水處理的主要方法

這種又苦又咸的水處理與淡化的方式主要有四種，即蒸餾、電滲析、反滲透、納濾。另外還有一些不常用的如膜蒸餾、離子交換等方式。

（一）蒸餾法

這種方法非常簡(jiǎn)單易懂，即對(duì)這種又苦又澀的水加溫，超過(guò)沸騰點(diǎn)之后的水蒸氣收集，試紙?jiān)倮鋮s為水。其裝置也很簡(jiǎn)單，通過(guò)這種方法得到的水質(zhì)比較好。顯而易見(jiàn)，萬(wàn)事沒(méi)有絕對(duì)的好處，這種方法符合同樣的道理。即當(dāng)水不斷被蒸發(fā)的時(shí)候，這種水中的離子會(huì)慢慢的在容器上結(jié)垢，影響使用功能。蒸餾法規(guī)模越大，成本越低，規(guī)模小反而成本高。

（二）電滲析法

該方法的原理是在外部通電的情況下讓水中的離子朝著特定的方向移動(dòng)，并通過(guò)具有特殊選擇性的離子交換膜，這種膜可以有目的的更換，從而達(dá)到我們想要的結(jié)果。電滲析法水的利用率一般為50%，除鹽率一般為50%～75%，比較適合低鹽苦咸水的淡化。

（三）反滲透法

反滲透法跟滲透法的原理相近，但是通過(guò)人為的施加壓力，改變自然滲透的方向，故而得名。我國(guó)反滲透膜技術(shù)發(fā)展較晚，但目前為止我國(guó)反滲透工藝水平已經(jīng)接近國(guó)外先進(jìn)水平，只是膜和組器技術(shù)仍有很大差距。

（四）納濾

納濾嚴(yán)格上說(shuō)也是反滲透的一種，只是施加的壓力較小。并且其膜的孔徑介于超濾和反滲透之間。其去除有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量的級(jí)別在300～900之間，可以更好的凈化。通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)，我們可以解決很多問(wèn)題，比如反滲透法處理又苦又澀的水時(shí)廢水產(chǎn)量多、能量消耗大、花費(fèi)高等問(wèn)題。為我們處理又苦又澀的水，指明了新的方向和天地。

三、山東省內(nèi)應(yīng)用苦咸水淡化方法的比較

下面以山東地區(qū)已經(jīng)使用的項(xiàng)目為實(shí)例，從兩個(gè)方面進(jìn)行分析，以期為各地區(qū)選擇合適的方法提供依據(jù)。

（一）能源消耗對(duì)比

我們選取濃度在4000mg/L左右的又苦又澀的水來(lái)進(jìn)行處理中能量消耗的對(duì)比。蒸餾法的能耗大約在12左右，是最高的;電滲析法次之大概為5;納濾最低為1.4。單位（kW·h/m3）

由此可知，蒸餾法能耗最高，電滲析法次之，納濾技術(shù)最節(jié)能。

（二）淡化效果對(duì)比

四種方法對(duì)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)去除率分別是100%、64～93%、95～99.8%和40～90%，蒸餾和反滲透對(duì)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)的去除效率最高，納濾效果較差。電滲析對(duì)有機(jī)物和微生物無(wú)法實(shí)現(xiàn)去除效果。

（三）設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用對(duì)比

蒸餾法投資高，維護(hù)費(fèi)用高，適宜規(guī)模大的;電滲析法投資低，維護(hù)費(fèi)用低。因此可以得出電滲析法適合經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)的苦咸水淡化，反滲透和納濾適合被經(jīng)濟(jì)稍發(fā)達(dá)地區(qū)采用，蒸餾法更適合海水的大規(guī)模利用。

四、苦咸水淡化技術(shù)的發(fā)展與展望

近年來(lái)苦咸水的處理正在努力提高工程中，為了達(dá)到我們低能高效并且廣泛應(yīng)用的目的，我們今后的路還很長(zhǎng)：

首先，通過(guò)前文的對(duì)比和分析易知納濾處理的方法應(yīng)該是我們今后發(fā)展的方向，但是質(zhì)量好效果佳的納濾膜價(jià)格較高，因而限制了其在國(guó)內(nèi)的推廣。我們要明確方向，大力發(fā)展該技術(shù)的發(fā)展。

其次，目前苦咸水處理工程中對(duì)于廢液的應(yīng)用和處理是個(gè)難題。一般用來(lái)養(yǎng)殖魚(yú)蝦或者采用組合工藝流程，降低廢液的產(chǎn)量，提高效率。因此今后需要對(duì)該綜合應(yīng)用進(jìn)行全方面的研究。

最后，在我國(guó)不發(fā)達(dá)的地區(qū)多含有這種又苦又澀的水，該地區(qū)一般都有較豐富的太陽(yáng)能資源，因此這指導(dǎo)我們發(fā)展以太陽(yáng)能為動(dòng)力的納濾技術(shù)將會(huì)有廣闊的市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李青霞，徐紅蔚，王秀敬.山東省咸水資源開(kāi)發(fā)利用與治理措施研究[J].山東水利，2008（7）：23-24.

[2]趙亭月，鄭繼勝，韓云龍.淺述劣質(zhì)水處理技術(shù)的發(fā)展[J].山東水利，2002（7）：20.

作者簡(jiǎn)介：張正磊（1963-），男，漢族，山東平度市人，本科，副教授，研究方向：給排水工程技術(shù)。