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觀察室

應(yīng)盡快建立太陽能海水淡化示范工程

來源：中國科學(xué)報 | 0評論 | 5877查看 | 2015-09-08 11:52:00

　　日前，我國首個太陽能光熱海水淡化示范基地在海南省建設(shè)完工，上海驕英成為國內(nèi)率先開發(fā)太陽能光熱海水淡化技術(shù)的能源科技有限公司。

　　很多人或許會有疑問，天津的超市，貨架上擺滿海水淡化后的瓶裝水，價格與普通礦泉水差不多。舟山、大連等地也都建有海水淡化的市政工程，居民家的水龍頭里流出的是淡化后的海水，海南的“首個示范基地”從何而來？

　　殊不知，但凡市場上出售的淡化海水，無一例外都是用膜反滲透法制取的。

　　“傳統(tǒng)的海水淡化需要的技術(shù)大體分為兩類——膜法和熱法?！北本├砉ご髮W(xué)教授、熱能工程研究所所長鄭宏飛向《中國科學(xué)報》記者解釋說。

　　在太陽能海水淡化領(lǐng)域鉆研近20年的鄭宏飛，對太陽能海水淡化技術(shù)情有獨鐘，而現(xiàn)實是“市場上大家喝到的淡化海水全部是利用膜滲透方法制取的，利用太陽能加熱蒸餾的熱法始終難以推向市場”。

　　究其原因，鄭宏飛認(rèn)為，盡管太陽能海水淡化技術(shù)本身已不是難題，但由于材料價格昂貴，利用熱法制取的淡水價格成本偏高，阻礙了研究進(jìn)展和市場接受度。他同時指出，作為更適合分布式發(fā)展的熱法，提高經(jīng)濟(jì)性、盡早建立示范工程是發(fā)展太陽能海水淡化的重要途徑。

　　自身優(yōu)勢難取代

　　反滲透膜海水淡化是一種現(xiàn)代的海水淡化技術(shù)。反滲透膜生產(chǎn)者萊特萊德環(huán)境工程有限公司負(fù)責(zé)人向記者介紹，在反滲透膜技術(shù)中，海水在高壓下穿過過濾膜，受到過濾膜孔大小的限制，一些不需要的物質(zhì)將被留在高壓的一邊。這種技術(shù)所需能量僅僅是給海水加壓。

　　盡管如此，鄭宏飛告訴記者，為了獲得較高的產(chǎn)出率，反滲透膜技術(shù)依然是高耗能并且昂貴的。

　　“滲透膜需要1到2年更換一次，由于自主技術(shù)不過關(guān)，我國使用的滲透膜全部由國外進(jìn)口，因電能消耗巨大而造成運營成本昂貴?！编嵑觑w認(rèn)為，滲透法受電價影響較大?！叭绻麤]有低電價的照顧，其淡化海水的成本并不低廉?！?/div>

　　反滲透法對海水的利用率也低于太陽能淡化方式，滲透法只能將廢棄海水濃度由3.5%提高到最多8.5%左右，“再提高一點都很困難，因為反滲透壓過大會造成能耗過高。但是利用太陽能淡化技術(shù)則可以使出水含鹽率達(dá)到20%，鹽水結(jié)晶率為25%。”也就是說，經(jīng)過太陽能淡化技術(shù)產(chǎn)生的廢棄海水，不需要經(jīng)過太多晾曬就可以產(chǎn)出鹽。

　　反滲透方法的不足之處還在于海水不能直接滲透，需要進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，添加一些化學(xué)處理劑。萊特萊德負(fù)責(zé)人表示，過濾膜的孔非常細(xì)小，海水必須經(jīng)過沉淀、有機(jī)物去除等環(huán)節(jié)的預(yù)處理，才能通過滲透壓來提純。

　　而利用蒸發(fā)冷凝原理的太陽能淡化技術(shù)，則對海水的濃度、溫度要求不高，控制管理也非常簡單，特別適合中小型分布式系統(tǒng)采用。

　　“太陽能是清潔能源，可持續(xù)、可再生，太陽能海水淡化技術(shù)不但節(jié)能環(huán)保、運行成本比較低，太陽能集熱器的效率也很高，用太陽能給海水淡化供熱技術(shù)成熟?！痹?015太陽能海水淡化專題研討會上，大連理工大學(xué)教授郭亞麗說。

　　成本太高成瓶頸

　　既然太陽能海水淡化優(yōu)勢明顯，為何我國的此項技術(shù)仍沒有獲得商業(yè)化？太陽能豐富、苦咸水聚集的地區(qū)為何沒有享受到此項技術(shù)的好處？

　　“與滲透膜的投入比起來，太陽能淡化方法中用到的器件成本更加昂貴?！比R特萊德負(fù)責(zé)人說，這也是許多企業(yè)未曾涉足太陽能淡化技術(shù)的原因之一。

　　這得到了鄭宏飛的坦率認(rèn)可：“太陽能海水淡化的主要器件包括集熱器、換熱器和淡化器，而集熱器中真空管的成本占系統(tǒng)總價的一半以上?！?/div>

　　通過太陽能淡化系統(tǒng)產(chǎn)出的淡水，每噸售價達(dá)到20元左右，這比人們?nèi)粘Ｊ褂玫淖詠硭畠r格高出兩至三倍，也大大高于膜滲透法制取的淡水價格。

　　為了降低各組件成本，提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，鄭宏飛提出了多種方案，而最近的研究——聚光直接加熱式，似乎契合了對此項技術(shù)的所有訴求。

　　據(jù)介紹，聚光直接加熱式無需冗長管路，減少了管路投資與熱損失；用陶瓷粒子或其他方法功能化海水，使得海水直接吸收太陽光，利用強(qiáng)光直接蒸發(fā)海水，省略了換熱器，減少了傳熱環(huán)節(jié)，提高了聚熱效率，將有望成為未來具有重要前景的太陽能海水淡化技術(shù)。

　　此外，功能粒子在水中運動并相互碰撞，從而磨掉蒸騰器表面的結(jié)垢，徹底解決高溫加熱海水的結(jié)垢問題；聚光接收器的換熱部分，即與海水接觸的部件全部可以用非金屬材料制造，比如接受太陽光而使海水蒸發(fā)的加熱管可以用石英玻璃制造，從而提高整個系統(tǒng)的抗腐蝕性；末端海水處理裝置采用傳統(tǒng)的海水淡化系統(tǒng)，技術(shù)成熟，效率高，同時可以規(guī)?；?。

　　“把太陽能集熱器和淡化器合二為一，直接將成本降低了一半?！币驗榇隧椉夹g(shù)的申報，鄭宏飛于近日得到國家自然科學(xué)基金支持，獲得數(shù)十萬元研究經(jīng)費。

　　示范工程盼建立

　　“太陽能海水淡化的研究發(fā)展不是要擠掉反滲透，而是作為技術(shù)補充，依據(jù)不同地域的特點，提供更多選擇?！编嵑觑w說。

　　如今，世界上利用太陽能海水淡化技術(shù)最多的地區(qū)集中在沙特等中東國家，大量的光照和充裕的資金是他們的優(yōu)勢。但在鄭宏飛看來，技術(shù)的先進(jìn)不代表技術(shù)方案同樣先進(jìn)：“國外多采用太陽能集熱器驅(qū)動多級閃蒸或低溫多效系統(tǒng)，把

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