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“向日葵式”海水淡化:零能耗创新 膜法海水淡化厂产品水水质与饮用安全分析

2019年06月28日 网络整理

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“向日葵式”海水淡化:零能耗创新

我国很多地区缺水,海水和苦咸水淡化有很大的发展空间,但高能耗导致的高成本,是阻碍其推广应用的一大瓶颈。为了实现海水和苦咸水淡化的低能耗,2011年,在外企工作的彭志刚放弃了六七十万元的年薪待遇,在上海辞职创业,探索如何把他擅长的太阳能光热技术与海水淡化工程“嫁接”。

如今,低能耗的太阳能光热海水淡化站已在海南乐东县建成产水,更大规模的海水淡化站预计今年底在海南东方市竣工。“我们的近期目标,是实现海水淡化的零能耗。”彭志刚说。

抵押房产创业,曾为发工资犯愁

黝黑的皮肤,开朗的性格,是彭志刚给人的印象。“这几年我天天和太阳打交道,不晒得黑点,怎么好意思说自己是做太阳能的?”1996年从哈尔滨工业大学热能工程专业毕业后,他先后在多家外企工作,参与研发了太阳能光热发电项目。“我们小时候都玩过用放大镜聚焦太阳光,把热量集中在一点烧着纸片的游戏,太阳能光热发电的基本原理就是这个。”彭志刚解释说。

2011年,判断出我国将大力发展海水淡化产业的趋势后,他萌生了创业念头。能否把太阳能光热发电装置与海水淡化设备结合在一起,为后者提供可再生能源?

在得到大学同班同学的妻子“批准”后,彭志刚抵押了一套房产,注册成立上海骄英能源科技有限公司。他的几个老同事闻讯后对这个项目很看好,也加入创业团队,成为公司的股东。

在外企工作的上海人危应泽,曾在德国亚琛工业大学留学8年,与彭志刚交流后加入了研发团队,每月工资缩水至3500元,但他并不后悔。技术骨干赵洁莲毕业于柏林工业大学,回国后选择加入创业团队。“直到去年底,我们还在为每月发工资犯愁。”副总经理邵珏人感叹道。今年公司获得1000万元投资,驶上了发展的快车道。

利用太阳能把海水变蒸馏水

彭志刚回忆,公司成立之初,他在宝山顾村租了一栋带院子的民宅,把一块块工业级平面镜铺在院子里,利用菲涅尔光学原理将阳光聚焦反射到集热带上,使集热带里的水变成蒸汽。经过反复摸索,本不具备聚光功能的平面镜仿佛被施了魔法,能将钢材制成的集热带管道加热到500℃左右,攻克了“线性菲涅尔式太阳能聚光集热系统”的关键技术。创业团队还研制出一套追日系统,能根据太阳与地球的相对运动规律,使设备像向日葵那样,对太阳进行全自动跟踪。

据介绍,国际上海水淡化的主流技术方案有两个:热法和膜法。骄英公司采用的是热法技术,利用太阳能光热把集热带里的淡水变成蒸汽,随后将蒸汽的热量传递给海水淡化装置中的海水,使海水在负压条件下蒸发后冷却凝结,形成蒸馏水。为了降低热法蒸馏过程的能耗,创业团队对传统工艺进行改进,设计出适合太阳能的“低温多效海水蒸馏”工艺,让来自太阳的热量加热更多的海水。

有望为“一带一路”提供方案

2013年9月,骄英公司和一家海南企业共同投资建设的太阳能光热海水淡化站,在海南乐东县建成产水。这个年产蒸馏水约2000吨的示范工程,由480平方米的太阳能集热阵、集热带、低温高效海水淡化装置等组成,可满足100至150人一年的饮用水需求。2014年9月,海南东方市启动惠民工程,要求骄英公司建造占地30亩的太阳能光热海水淡化站,满足当地5万人的全年饮用水需求。“这应该是全球规模最大的新能源海水淡化工程,计划今年底竣工。”彭志刚说,“由于能耗少,水价会很便宜,一桶18.8升的蒸馏水预计售价4元左右。”

能否在技术上再进一步,实现海水淡化的“零能耗”?去年底,上海市科委启动了一项课题,由骄英公司和上海发电设备成套设计研究院承担,合作研发零能耗技术方案。如今,课题组已在实验室条件下取得成功,计划今年在海南乐东县基地安装一套太阳能光伏和风力发电设备,验证成果可行性。

上海发电设备成套设计研究院院长严宏强表示,这项课题如果取得成功,将使新能源和水资源利用有效结合,在“一带一路”战略的指引下,为21世纪海上丝绸之路沿线的岛屿、沿海城镇供应饮用水,并为丝绸之路经济带上的中亚地区提供苦咸水淡化的创新方案。

原标题:“向日葵式”海水淡化:零能耗创新

膜法海水淡化厂产品水水质与饮用安全分析

导读:水资源危机已是世界性问题,占世界人口总数40%以上的80多个国家和地区约16亿人口淡水资源不足。海水和苦咸水淡化是一种淡水资源生产的替代和增量技术,是解决淡水资源短缺的战略选择和重要措施之一。全球海水淡化产水的60%用于市政供水,而我国这一比例只有36.62%。对曹妃甸为期2年的水质监测结果表明,淡化厂产品水作为饮用水,其水质与城市自来水的水质相当,在饮用安全健康方面有些指标更优。淡化出厂水CCPP为4.8-6.5mg/L,符合WHO规定的4~10mg/L范围,水质稳定,不会对管网带来冲击。淡化厂产品水水质的实验测定及数据分析证明,淡化水的饮用是安全的,淡化水是优质饮用水。应加大淡化水饮用健康安全的宣传力度,消除不必要的疑虑,使社会公众和水务部门普遍接受淡化水。

1 典型膜法海水淡化水水质分析

目前,大多数国家没有相关的标准来规范用于饮用的海水淡化水。本文中海水淡化水水质参照我国现行的饮用水标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),各项指标按照《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750-2006)进行检测。

按照GB/T 5750对曹妃甸5万吨/日膜法海水淡化产品水(指经过后处理的出厂淡化水)的106项指标进行了检测,同时与标准要求进行了对照。结果表明,海水淡化产品水的常规指标全部符合《生活饮用水卫生标准》,而非常规指标中只有硼的值为0.9~0.91 mg/L,超过了国标0.5mg/L的限值。然而,在WHO的《饮用水水质导则》(第四版,2011年版)中,硼的最高含量限制为2.4 mg/L,并且在补充意见中说明对该值还可放松。欧美和日本则将硼的限值定为1.0 mg/L。

面对现在淡化水硼含量超过《生活饮用水卫生标准》的现状,在供水方面可采用与自来水掺混的办法将硼的浓度降低到0.5 mg/L以下;在技术方面可以通过研发除硼率高的反渗透膜、两级反渗透或后处理脱硼来降低产品水硼含量满足标准要求;在政策方面应与国际标准接轨,根据实际科学制定标准放宽硼的限值,消除淡化水直接作为饮用水源的障碍,推动淡化水进市政管网。

2 海水淡化水与城市自来水水质对比

通过对曹妃甸5万吨/日的膜法海水淡化厂产水进行每月一次、为期两年的长时间持续采样监测,得到了该淡化厂产水日常水质分析数据。针对《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中的42项常规指标,与深圳、南昌、上海和天津2014年11月的城市自来水水质数据(来自各城市水务集团或自来水公司网站发布的水质公告)进行对比,结果见表1。

表1海水淡化厂产水与城市自来水常规水质指标对比

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