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廢棄的鹽水:生態問題還是經濟機遇?

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廢棄的鹽水:生態問題還是經濟機遇?

發布日期:2019-03-19 00:00 來源:http://www.q2pz.com 點擊:

廢棄的鹽水:生態問題還是經濟機遇?

來源:中國水網

全球97%的水資源是海水,淡水只有1%。由于氣候變化和人口增長導致淡水資源承受的壓力逐步攀升,越來越多的國家開始建造海水淡化廠,將海水變成飲用水,供工業和農業使用。

然而,最近一份來自聯合國大學水資源、環境與健康研究所(UNU-INWEH)、荷蘭瓦赫寧根大學和韓國光州科技研究院的研究報告卻顯示,海水淡化過程中產生的富含化學物質的鹽水可能會帶來不小的環境影響。

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距離以色列沿岸300公尺,鹽水在地中海排出。圖片來源: Hagai Nativ / Alamy

研究人員表示,海水淡化廠每生產一升淡水,平均就要產出1.5升鹽水。盡管由于原料海水的鹽度、淡化方法和當地條件不同,這個數據可能有所差異,但據研究人員估計,全球所有海水淡化廠每天會產出1.42億立方米的鹽水。這個數字比上一次評估增長了50%。

報告指出,由于目前大約80%淡化產生的濃鹽水都是在距離海岸10公里的范圍內產生的,所以通常的做法是將它們直接排進海洋或者地表水、下水道和水井中。

報告警告稱,這種濃鹽水會給海洋生物和海洋生態系統帶來巨大風險,因為它會大幅增加流入海域的海水鹽度,并且生產過程中使用的含有銅、氯等有毒化學物質的防垢劑和防污劑也會造成海洋污染。

本報告首席作者、瓦赫寧根大學的愛德華·瓊斯表示:“濃鹽水排入水體后沉降在底部,會消耗接受水體中的溶解氧。高鹽度和溶解氧水平下降會對底棲生物(如生活在海底的蠕蟲、蛤蜊、螃蟹、龍蝦和海綿動物等)產生深遠的影響,進而通過整個食物鏈的產生傳導效應。

研究人員表示,在全球海水淡化廠數量大幅增長的今天,應該對其產生的濃鹽水進行更好地處理。上世紀60年代海水淡化廠剛開始出現的時候數量并不多,主要集中在中東國家,而如今全球177個國家有16000多座海水淡化廠已經投入使用。

行業趨勢

然而,莫特·麥克唐納工程咨詢公司的海水淡化專家喬納森·畢肖普卻認為,聯合國的這份文件將兩種海水淡化的方式混為一談,誤解了目前的行業走向。

他解釋道,目前主要有兩種不同的海水淡化技術。較為傳統的蒸餾法將海水反復加熱沸騰和冷凝,其除鹽效果顯著,而且不需要其他太多的操作環節。

但是,這個過程非常耗電,大約有75%的水最終都會以鹽度稍高的溫水排出。中東地區大多使用的是蒸餾法,因為那里歷來能源成本較低,而且海水淡化廠通常都是與發電廠聯產。

第二種方法是反滲透法。這種20世紀90年代開始廣泛采用的方法利用機械加壓通過半透除去水中的鹽分,大大提高了淡化效率,電力消耗僅為蒸餾法的四分之一。這個過程使用的是冷水,所以排出的鹽水也不是溫熱的,但是其中的鹽分要比原料海水多50%。

畢肖普說道:“我認為,當然是更現代的反滲透海水淡化廠產出的鹽水更容易管理。我們觀察過這類工廠排水口附近的水流和構造,你很容易就會發現,排水口附近的擾流很快就與海水融為一體。而從熱處理淡化工廠排出的大量溫鹽水則會產生巨大的影響,這與電廠排出的熱水是一個道理。”

因此,新建海水淡化廠排入海洋的溫鹽水總量不一定會升高。蒸餾法工藝每生產一立方米淡水產生的鹽水是反滲透技術的4倍。

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鹽水從墨西哥下加利福尼亞圣拉蒙的海水淡化廠排出。圖片來源:Alan Harper

畢肖普指出,中東以外已經沒有國家建設新的蒸餾法海水淡化廠了。而即便是中東地區也開始逐步告別熱處理技術,比如阿曼和阿拉伯聯合酋長國就已表示將停止新建此類工廠。

IDTechEX咨詢公司董事長彼得·哈羅普博士認為,鹽水破壞野生動物生存環境目前并不是一個特別嚴重的問題。不過他也補充說:“未來我們也的確應該關注這個問題,應該出臺更嚴格的法規,遏止不負責任的鹽水排放。”

他指出,鹽水與海水并不能很快融合在一起,但是我們可以通過創新方法來解決這個問題,例如在波浪或潮汐發電廠旁建造海水淡化廠,這樣就可以加速水流攪動,加快鹽水混合速度。

其他的利用方式

聯合國研究人員沒有指出的是,對于水產養殖和農業來說,廢鹽水帶來的環境問題反而意味著經濟機遇。

聯合國大學水資源、環境與健康研究所助理院長曼蘇爾·卡迪爾博士表示:“淡化廠排出的廢鹽水用于水產養殖可使魚類生物量提高3倍。此外,人們還利用這種水培育膳食補充劑螺旋藻,灌溉牧草灌木和作物(雖然后者可能會導致土地鹽堿化)。

位于迪拜的國際生物堿農業中心(ICBA)目前正在對上述鹽水利用模式進行研究。ICBA中心專門研究耐鹽物種的農學家狄俄尼索斯·阿格里克·萊拉博士解釋說,像羅非魚和海鯛魚這些魚類可以在鹽水中“茁壯成長”。魚類排泄物能夠豐富水質,而這些水又可以用來澆灌海甜菜和海蓬子等耐鹽植物。海蓬子是一種用途廣泛的鹽生植物(耐鹽水植物),可作為蔬菜、動物飼料和生物燃料原料。

她說,水產養殖與農業相結合的機制可以提升食物產量,改善營養含量,并且保障民生。

然而,萊拉補充說,鹽水副產品的質量取決于海水淡化技術和原料海水的質量。在用來飼養和種植將用于人類消費和作為動物飼料的魚類和作物之前,應該檢查廢鹽水中的重金屬和其他化學品含量。

聯合國報告建議,還可以將鹽水中含有的鹽和金屬(包括鎂、石膏、氯化鈉、鈣、鉀、氯、溴和鋰)提取出來用于商業用途。現在回收這些資源成本很高,但技術進步可能會改變這種情況。卡迪爾稱,生產大量鹽水的國家可能會因此而受益。

哈羅普樂觀地認為,隨著太陽能成本降低,將礦物成分從鹽水中分離出來將變得具有經濟可行性。 他說:“技術正在大跨步向前發展,廉價電力可以讓提取鹽水中的成分變得具有可行性。”

畢曉普指出,與鹽水排放相比,電力使用對環境的影響要大得多。如果社會能夠提高用水效率,如減少初級消耗,在可行的情況下重復利用(例如工業用水),以及通過先進的廢水處理工藝回收來制造飲用水和非飲用水,那么這兩種情況的環境影響都可以大大減少。他補充說,用最高的標準處理再生水仍然比海水淡化能耗更低。

他說:“大家通常會提到的一點是,或許可以對廢水善加利用。但我的觀點是,我們應該首先集中精力降低能耗,然后努力充分利用循環水,鼓勵提高飲用水的使用效率。”


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