发布于:2004-05-13 22:26:13
来自:水利工程/水土保持
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法之一:探寻新的水源
一个大部分被水覆盖的星球面临着水资源危机,这似乎是一种自相矛盾的说法。然而在地球上,这的确是事实。地球上97%的水是海水,既不能饮用解渴也不能灌溉农田。中东、加勒比海和地中海地区一些缺少淡水的国家常用海水淡化的办法(即从咸海水中提取可以饮用的淡水)来解决缺水问题。随着海水淡化费用的降低及淡水需求量的攀升,温带地区的国家也越来越多地把目光转向大海。
大型海水淡化设备出现在世界上淡水资源最丰富的国家之一--美国。作为旨在减少从枯竭的地下蓄水层抽水计划的一部分,佛罗里达州的水利官员计划建立一个日生产2500万加仑淡化水的工厂,依靠海水淡化来补充这个地区未来的淡水需求。休斯顿市也在寻求从墨西哥湾提取淡化水,以防将来淡水匮乏。
很多世纪以来,人们就曾采用蒸发等技术从海洋中提取淡水。人们将咸海水加热以促进蒸发,再收取和蒸镏蒸发后形成的水。海水蒸发后遗留下盐和其他杂质。这一工艺并不复杂,只是需要大量的热能,成本高昂,除少数像科威特和沙特阿拉伯等富裕的国家,其他国家都难以承受。为降低成本,现代海水淡化厂都在蒸发过程中回收热能。
一种叫作薄膜海水淡化的技术具有降低成本的潜能,可能会扩大海水淡化在世界范围内的影响。目前淡化水只占从自然中汲取淡水量的0.2%。薄膜海水淡化靠反向渗透作用:在此过程中,一层半渗透性薄膜被置于一定量的咸水和淡水之间;咸水在施加的高压作用使水分子(而不是盐和其他杂质)渗透到纯水的一面。就实质而言,这一方法是把淡水从咸水中"挤"出来。
在过去的几年中,大多数有关海水淡化的研究都集中在反向渗透方面,因为反向渗透淡化厂占用空间小并且节约能源。
尽管反向渗透水淡化厂可以节约能源,但最初使用的薄膜是由聚酰胺纤维或醋酸纤维素薄片制成的。它们不耐用,经常不到3年就报废了。这些材料极易遭受未处理水中所含污染物的腐蚀,特别是氯,它会使薄膜变硬;还有一些微生物,会堵塞薄膜。另一个问题是,过滤沉积物和细菌的预处理机制必须极端严格。目前的新一代超薄合成膜是由聚酰胺膜制成的,尽管仍会遭受污染物的腐蚀,但这种新薄膜更结实,过滤效果更好,可以使用10年之久。
技术改进固然重要,但这还不足以在全世界范围内推动海水淡化。未来10年内,无论能否继续实现技术改进,随着城市和其它消费者认识的深入,海水淡化都极有可能持续健康地增长。
现在,最乐观的估计是世界上约1%的饮用水不得由12500个海水淡化厂提供。毫无疑问,这只是个开端。不久,你杯中的水就可能源自大海。 方法之二:海上淡水输送
陆地上,管道可以低成本远距离运输淡水。要是在海洋上也能这样做就好了。一种可以在海上运水的办法是,使用拖船拖运密封的塑料或纤维水袋。
从1997年开始,英国的淡水贸易和运输有限公司就使用巨型聚氨酯袋从希腊大陆向附近的旅游岛屿运水,以满足旅游旺季游客对淡水的需求。总部设在挪威奥斯陆的淡水供应公司也使用纤维袋子从土耳其向塞浦路斯北部运水。
Aquarius公司已生产出8个790吨重和2个2200吨重的大袋子,后者每个可装50万加仑水,另外还生产了比现在使用的袋子大10倍的样品袋。Nordic公司也于去年开始生产容量为800万加仑的大袋子。
水袋比水箱价格低廉,但还存在一些技术问题,特别是生产如此巨大并能抵御海上航行碰撞的袋子很困难。向希腊的岛屿和寒浦路斯运送淡水只需拖运水袋不到60英里,但迄今已发生好几起水袋在运输途中破裂的事故。
另一家水袋制造商是美国加州的Spragg公司,它用加一种思路来解决水袋体积过大和海上拖运中的问题。该公司获得了一种拉锁的专利,锁齿超过1英寸,能将水袋像有棚拖车那样连接起来。这家公司已演示过这一技术,只是还未实现商业化。
迄今,这种方法只在向极度缺水、需求稳定并肯出高价的沿海地区运送淡水时使用过。对那些别无选择的地区来说,水袋也不失为一种很好的解决方法。
方法之三:减少用水需求
纽约市是一个消费大都市,但用水除外。通过修补漏水管道和更换几百万个节水马桶,纽约城现在每年都能节约数十亿加仑的水。
90年代初,由于人口快速增长和干旱年份频繁,纽约市严重缺水,每天需要额外供应9000万加仑的水,大概为全市总供水量的7%。市政官员在这种情况下没有选择再建泵水站,而是采取了一种比较廉价的办法:减少用水需求。
1994年起,市环保局开始招待一个为期三年的折价更换马桶计划,预算总额为2.95亿美元,共更换了150万个节水马桶(约为全市的1/3),每次冲水量由原来的5加仑减少到1.6加仑。市环保局估计,全市每天能节省7000万至9000万加仑水--可以装满6700个奥林匹克标准尺寸的游泳池。
但仅有节水马桶还不够,市政当局在执行上述计划的同时还对用水进行审计,这一工作今天仍在进行。以前,房主付水费的多少是根据房子的大小。但纽约1998年通过一项法律,开始根据用水量收费。此项法律规定自1998年起,所有的房屋必须
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