苦咸水可利用性分析

1 沧州水资源严峻的现状及苦咸水开发的意义　　

沧州市地处河北省的东南部，黑龙港流域下游，是全国水资源严重匮乏的地区之一。全市多年平均水资源总量为12.6亿m³，人均水资源　192 m³　，亩均　108 m³　，为全省平均值的50%，为全国平均值的8% 和6%。人均水资源比世界水资源最紧缺的以色列还少50%， 远低于　500 m³　的极度缺水标准，年缺水近　5亿m³　。严重的资源型缺水,制约了农业、工业和整个国民经济的可持续发展。为维持人民生活及工农业的发展要求，不得不大量超采深层地下水，导致生态环境恶化，地下水位不断下降，地面沉降、咸水层下移，深层地下水水质变差。地下水位下降使农村饮用水井干涸，带来了严重的人畜饮水安全问题，造成城市和农村之间、工业和农业之间、用水户之间的争水矛盾不断扩大加深，影响到人与自然之间、人与人之间的和谐相处及和谐社会的构建与发展。解决水资源匮乏问题是保障沧州经济、社会和环境全面、协调、可持续发展的重大战略措施，设计开发新型给水技术，利用苦咸水，缓解水危机，为社会和城乡人民提供安全、可靠、卫生的生产、生活用水，是当前国内外给水领域的一个重大课题。据《21世纪中国可持续发展水资源战略研究》报告，到2010年，我国需水量7 300亿m³，而可供的水量为6 200～6 　500 m³　，缺水量约1 000亿m³。缺水最严重的为东部沿海地区、西部苦咸水地区和内陆大中型城市。随着我国经济社会的发展，预计2030年我国人口达到高峰时，淡水资源紧缺的形势将更加严峻。因此，研究开发利用非传统水资源（海水、苦咸水、中水）实用技术，适度开发苦咸水已是当务之急。　　

2 苦咸水淡化原理及方法　　

苦咸水是在漫长的地质历史时期里和复杂的地理环境中由多种因素综合作用下形成与演变的，其中古地理环境、古气候条件、海侵活动、地质构造和水文地质条件等起了重要作用。　　

苦咸水的淡化实际上就是盐水淡化 ,使盐水脱盐淡化或者经处理后达到饮用水标准。苦咸水淡化方法有许多种,主要是蒸馏法、电渗析法和反渗透法。目前苦咸水淡化大多采用反渗透法和电渗析法,主要是反渗透法。虽然现有淡化容量的70 %是蒸馏法,主要是多级闪蒸,然而这种局面正在变化,反渗透法以其低投资和低能耗,大有后来者居上的趋势。　　

（1）蒸馏法就是把苦咸水或海水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法是最早采用的淡化法,其主要优点是结构较简单、操作容易、所得淡水水质好。蒸馏法有许多种,如多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、膜蒸馏等。

（2）电渗析法是利用离子交换膜在电场作用下,分离盐水中的阴、阳离子,从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移,通过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。在外加直流电场的作用下,水中的离子作定向迁移(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过) ,使一种水中大部分离子迁移到另一种水中去。该技术已比较成熟,具有工艺简单、除盐率高、制水成本低、操作方便、不污染环境等主要优点,但存在对水质要求较严格、需对原水进行预处理等缺点。　

（3）　反渗透法是用一种选择透过性膜将一个容器分为两半,在膜的两侧同时分别加入纯水和盐水,使膜两侧的液面一样高,过了一定时间会发生盐水侧的液面在升高,纯水侧的液面在下降,这是由于水分子透过半透膜向盐水侧迁移的结果,这种现象称为渗透。能够对水或溶液具有选择透过性的膜称为半透膜。如果在浓溶液一边加上适当的压力,则可使渗透停止。当稀溶液向浓溶液的渗透停止时的压力称为渗透压。反渗透则是在浓溶液一边加上比自然渗透更高的压力,扭转自然渗透方向,把溶液中的离子压到半透膜的另一边,这与自然界的正常渗透过程相反,故称之为“反渗透”,这种装置称为反渗透装置。　　

3 沧州苦咸水淡化利用的可行性分析　　

3.1 沧州苦咸水存储量大　　

沧州市地下水有咸水区总面积8 　563km　²,水资源量为10.598 　9亿m³　 ，可开采量7.430 　3亿m³　 。其中矿化度2～　3 g　/L的微咸水分布面积4 　563 km　²,水资源量5.675 　4亿m³　 ,可开采量4.038 　8亿m³　；矿化度3～　5 g　/L的半咸水分布面积2 　085 km　²,水资源量2.587亿m³ ,可开采量1.761亿m³；矿化度大于　5 g　/L的咸水分布面积1 　915 km　²,水资源量2.336 　5亿m³　,可开采量1.630 　5亿m³　。沧州市微咸水、咸水利用改造的试验研究始于20世纪70年代，最初是利用微咸水、咸水抗旱灌溉，综合治理旱涝碱咸。近几年，采用咸水淡化技术解决工业大量用水和农村饮水获得成功，而且用于咸水养殖也是可行的，为开发利用微咸水、咸水提供了科学依据。

3.2 起步较早，已经取得阶段性成果　　

沧州地区在利用苦咸水方面起步较早。河北省水利科学研究所在沧州南皮试区，利用浅层微咸水和咸水灌溉，实行旱涝碱咸综合治理，取得了重要成果，试验研究表明：旱季作物灌溉咸水可显著增产，据1980-1989年10年定位研究，用矿化度4～6g/L和2～3g/L的咸水、微咸水灌溉，小麦、玉米两茬产量分别为　6961.5 kg　/hm2和　8355 kg　/hm2，比不灌的可增产1.2～1.6 倍；咸淡水轮灌，小麦初期用淡水灌溉，拔节以后用咸水灌溉,小麦单产达　4549.5 kg　/hm2，仅比全用淡水的低2.2；咸淡水混灌,用4～6 g/L咸水和小于　1 g　/L的深层碱性淡水灌溉，小麦、玉米平均产量为　8355 kg　/hm2，比用4～6 g/L的咸水灌溉的增产20%，比不灌的增产163%。试区10年来减少盐碱地面积854hm2，减少了92%，根层土壤没有发生积盐，排盐量13 　945 kg　/hm2，地下水明显淡化，淡水面积从20%增加到50%，地下淡水资源净增84 　000 m3　/hm2。为黑龙港运东地区浅层地下咸水、微咸水的利用改造，增辟水源发展灌溉，提供了配套技术和科学依据。

3.3 农业利用苦咸水已著有成效　　

水利科技推广人员经大量的试验研究，通过工程技术措施使其化害为利、变废为宝，探索出了咸淡混浇与管道输水一体化的成功模式。这就是在深井旁边打浅井，深井的淡水与浅井的咸水按比例混合使用，根据当地不同条件探索出了“罐混式”、“塔混式”、“直混式”三种模式，而且配备“两表”、“两阀”(即水表、压力表、控制阀、排气阀)，并相机加密和延长输水管道。据测算，采用咸淡混浇灌溉，可节省1／3的钱(由原来浇一亩地30多元降为20多元)，节约深层淡水1／3(浅井出水量是深井出水量的l／3)，节省浇地时间1／3(由原来浇一亩地1.5小时减少为1小时)，省电1／3(由原来浇一亩地用电45度左右减少为30度左右)。　　

3.4 局部解决了农村饮用水难的问题　　

黄骅市中排村咸水淡化技术为全市农村饮用水问题迈出了具有里程碑的一步，探索出了一条有咸水区寻求淡水资源的有效途径。目前已在黄骅、海兴、沧县、东光、吴桥、盐山、孟村、南皮、青县等县市发展了132处咸水淡化点，解决了10万余人的饮水困难。咸水淡化主要利用电渗析脱盐淡化苦咸水技术及配套设备，可把含盐量3～　5g　/L的苦咸水，通过淡化工艺脱盐、降氟、净化、变成小于　1 g　/L的淡水，达到国家规定的饮用水标准。每台设备每小时可出淡水3～　5 m³　。苦咸水淡化站每处投资12万元，可解决1 000～2 000人的饮水问题。每m³ 淡化水成本3元，每个农民每年水费20元左右。使黄骅、海兴等沿海一带农民结束了世世代代吃苦咸水的历史。咸水淡化是解决农村饮水困难的一条投资少、见效快、成本低的新路子。减少了深层水开采，节省了淡水资源。咸水淡化设备排出的浓盐水又可用于水产养殖。

3.5上级政策导向正确积极，投入资金巨大　　

河北省政府和沧州市政府一直把开发和利用好水资源作为一项长期和艰巨的任务来抓。河北省发改委明确指出，“十一五”期间，河北将实施苦咸水利用工程。“十一五”期间，将完善激励政策，加大对苦咸水利用的扶持力度。加大公共财政资金支持，省级技改贴息、资源节约、科技三项费用等专项资金支持苦咸水开发、示范和推广，引导社会资金投向。有这样的政策扶持，沧州的苦咸水利用进程将飞速发展。

4 结论和建议　　

沧州地区水资源严重短缺，已严重影响到经济社会的可持续发展，要充分利用沧州的苦咸水资源，推进苦咸水利用的全面开展，通过大力发展苦咸水利用工程，改善沧州的水资源状况、水生态、水文化和水景观，促进沧州可持续发展。　　

我们要积极开展国际交流与合作，引进先进技术和设备，学习各国在苦咸水利用方面的好经验，购买国际先进技术装备，多渠道筹集资金。另外还要加大开发和利用苦咸水的宣传力度，确保苦咸水利用向着健康正确的方向发展。