水是人類賴以生存和發展不可或缺的資源。隨著經濟的迅猛發展、人口的急劇膨脹和生活水平的不斷提高,世界各國對水的需求也日益增加。
可是,世界上的淡水資源非常有限。當今全球共有100多個國家麵臨缺水,其中嚴重缺水的達20多個。而世界用水量仍以每年4%的速度遞增,水源不足已影響了人類的生存環境和生產水平的提高。
為了解決水的問題,人類使用了很多方法。海水淡化就是其中的一種。海水淡化實際上是采取化學方法,將海水中的淡水與其內溶存的鹽類和化學元素分離開來。
目前,海水淡化的方法已有幾十種,其中主要的有蒸餾法、電滲透法、冷凍法、膜分離法等。蒸餾法是目前應用最多的淡化海水方法。進入20世紀80年代中期後,其產水量依然占總脫鹽裝置的60%以上。這種方法是先把海水加熱、煮沸產生蒸汽,再把蒸汽冷激下來變成蒸餾水。依據所用能源、設備及流程不同,蒸餾又分為太陽能蒸餾、立式長管蒸餾、蒸汽壓迫蒸餾、多級閃急蒸餾等多種。此外,以上方法的組合,也日益受到重視。用組合方法製造的淡水約占整個蒸餾法的一半。
現在,海水淡化的成本還很高,所以探索新的經濟的海水淡化方法始終是各國主攻的目標。太陽能法目前是一些國家重點研究的一種海水淡化方法。日本新能源產業技術綜合開發機構於1990年7月開始試驗“太陽能發電河口水淡化係統”。該係統由直流輸出65千瓦的太陽電池和電滲析法河口水淡化裝置構成,作為具有太陽電池發電特性和電滲析技術脫鹽特點的獨立係統被開發使用。除了研製和開發新的海水淡化方法外,對現有的淡化方法進行多種形式的組合,也是當前海水淡化的發展方向。
淡化方法的主要組合形式有三種:即方法本身的組合及方法之間的組合,發電——淡化組合和發電——淡化——綜合利用組合。尤其是後者,將是今後發展的趨勢。
沙特阿拉伯在中東乃至世界都是成功應用海水淡化技術的典範。沙特海水淡化廠基本都是沿海灣和紅海岸建的。20世紀80年代初,該國第一個大型海水淡化聯合企業在西部的吉達地區建成投產,不僅解決了西部地區的缺水問題,也解決了全國1/3地區的用電問題。緊接著,又在東部朱拜勒地區建立了世界最大的海水淡化廠,日產淡化水13.18億升,發電165萬千瓦。同時,還修建了世界上最長的直徑為1.5米、長為466千米的海水淡化輸送管道,將淡化水從東部送到首都利雅得及其附近地區。目前,沙特有23個大型現代化海水淡化工廠,產量由1970年的日產0.2273億升淡化水增加到1995年的23.16億升,同時發電360萬千瓦。下一步,沙特將再建造六個新的采用現代最新技術設備建設的大型海水淡化廠。屆時,沙特海水淡化廠的總日產量將達到36.37億升。
至1958年來,我國研究海水淡化技術取得了巨大的成就在蒸餾淡化方麵,100立方米/日多級閃蒸擴試獲得成功,日產5~50噸不同規模的多級閃蒸及壓汽式艦船用蒸餾淡化裝置已在工廠係列化生產,陸用負壓低溫壓汽式30立方米/日海水淡化裝置已經投入使用。我國用於苦鹹水脫鹽的反滲透膜研製成功,投入批量生產,並廣泛應用於工業純水、高純木的製備,食品、製藥和化學工業的濃縮、分離、提純、水處理等化工過程。應用反滲透技術,先後出現了板框式、管式、卷式和中空纖維式等海水淡化裝置,有些已進入了大規模的工業應用階段。我國的電滲析淡化技術已基本成熟,現在使用電滲析淡化裝置的部門已逾千家。
大海裏的“草原”和“森林”
據統計,海洋裏約1萬多種植物,不過絕大多數都是低等的葉狀植物,也就是海藻和海洋菌類。這些藻和菌類,大的如參天大樹,小的肉眼幾乎看不到。它們有的漂浮於海麵,形成遼闊的海上草原;有的生長於海底,形成繁茂的海底森林。
在北大西洋中心,就有一塊馬尾藻形成的海上草原。由於這裏風平浪靜,水流微弱,飄浮的馬尾藻不能遠遊,便在這裏定居下來,並不斷繁衍,覆蓋了大約450萬平方公裏的海麵,遠遠看去真像是一片遼闊無邊的草原。於是這片海域有了“馬尾藻海”的稱號。
海洋植物不但可以構成一片片海上草原,而且那些長得高大的海藻,還可以形成巨大的海底森林。長在海底的藻類,不像陸地上的植物那樣,紮根於土壤。而是用假根附著在海底或岩石上,直接從海水裏獲得營養物質。在南太平洋沿岸生長的“海藻樹”,高3~15米,粗如人腿,退潮時才露出上部的枝葉。在北美洲的一些沿海地區,生長著一種“棕櫚”,長在海底岩石上,不怕風浪衝擊,高達90餘米。有一種巨藻,是藻類之王,高幾十米到百餘米,有的甚至達到500米,其“葉片”就有40~100厘米長,它的壽命有12年之久。就是這些巨藻形成了海底森林。