王晓兰:如何应对水资源和能源需求挑战

时间:2011-08-11      来源:世界环保大会(WEC)      
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是地球正面临着严重的水资源危机,这主要是由于全球人口的迅速增长,食品、能源和淡水资源日益短 缺,有限的饮用水和工业用水的 供应阻碍了城市化的进程和经济 发展,在世界上有些地区由于水 质恶化,管网供水根本无法适应 ,据一些专家分析到2030年世界上淡水供应只能满足60%人口的需 求,届时全球将有11亿人口无法 获得干净的饮用水,群求面临着 水资源的破产!

我们中国的情况也不容乐观,虽然中国的水资源总量占全世 界的6%,但是由于人口庞大,人 均用水量只有世界平均水平的25% ,我们国家水源分布不均,刚才 郑教授也提到过,这样就使我们 国家大约有三亿人口无水可用, 在中国的661个城市中,有33%城市存在水资源匮乏的问题,也有 17%的城市存在严重匮乏的问题, 水质污染让供需之间的差距进一 步加大,在全国可用的地表水中 ,五分之一甚至于不能用于直接 的农业灌溉,我们中国的水资源问题也成了我们经济发展的障碍 。

现在经济的发展过程中,能源具有举轻若重的地位,同时也 是最大的水资源利用领域,随着 世界整体经济迅速发展,能源需 求也会暴涨,随即直接影响世界 的水源供应,能源生产过程中需 要消耗大量的淡水,因此如果能利用先进的技术,有效的管理, 保证这两者可持续发展是全球迫 切需要解决的问题,这也是我们 人类生存的两大支柱。要找到水 能平衡的发展方向,我们先来探 讨一下如何在能源生产过程中减少淡水资源的消耗。能源生产依 靠大量的淡水资源,比如说热电 厂的冷却,能源矿产开采以及燃 烧生产等都需要消耗大量淡水, 根据美国可再生能源实验室的研 究表明,火力发电和核能发电每天大概需要消耗1900亿加仑,每 天这样的水量,提高淡水使用效 率成为了能源生产可持续发展的 一个关键。

随着科技水平的不断发展,我们人类已经拥有了多种提高淡 水利用率或减少淡水资源的方式 方法,特别在耗水量巨大设施冷 却和冷凝过程中一些突破性的技 术正在发挥巨大的作用,比如我 们说用先进的脱盐技术可以把丰富的海水转化为淡水。

我们提到海水淡化,实际上中国在1982年就建立了第一家海 水淡化的工厂,海水淡化已被我 国定位大力扶持的产业,到2020 年,中国期望将海水淡化处理能 力提升到每天250万—300万立方 米,每年都要有9亿—11亿立方米 海水转化而来。

浑浊的渤海海水是解决水资源问题的唯一途径,在陶氏化学海水技术的变化下,日常水量在7200立方米以上,为电场的正常运转提供了可持续的水资源 。

废水回用是更加节约能源的技术,陶氏利用新的技术,在去 除残留的污染物以后,中水先在 冷却塔中使用,使水资源最大限 度的重复使用,在这个之前生产 基地每年有三百万吨的水再一次 性使用之后就被排掉了。

如何最大程度的降低水生产过程中的能耗,供水也需要消耗 大量的能量,从收集处理还有提 供饮用水都需要大量的能量,在 美国大概有4%电力用于供水和水 处理,电费大概占到75%,正是因 为这个化工工程在两个领域的重大进步,水处理的能耗被进一步 的降低。

水处理有三项关键的技术,他们就是反渗透,离子交换还有 超绿。

这张图(PPT)就是介绍了一下反渗透超绿膜技术,可以达到 不同水质的要求。反渗透膜可以 将水中各种物质包括盐水都去除 掉,为海水淡化提供技术的基础 。能耗是最大的成本,推动水透 过膜需要消耗的大量的能量。

降低海水淡化成本始终围绕着能源的回收再利用以及尽量降 低分离设备所消耗的机件能,在 以色列这个海水淡化厂通过淡化 通过地中海每天生产33万立方米 的饮用水满足以色列15%以上的用 水需求,因为利用了新的海水淡化工艺,其生产成本是每立方米 60—70美分,一般的海水淡化成本是80—90美分,最近这些年来陶氏通过不断的改进反渗透膜的 技术,降低了大约20%的成本。反 渗透膜还可以用于废水的处理和 回用,在奥运会期间陶氏反渗透 膜技术每天处理能力达到4.5万平 方米,这项技术帮助北京实现了废水回用率50%的奥运目标。

前面所提到的超绿和离子交换也是为开发水资源起到非常重 要的作用。许多市政饮用水工厂 都使用了超绿技术,其年净化能 力达到4.5亿吨。离子交换通过低 能耗方式为火电厂和核电厂提供 锅炉补给水以及废水排放等。

综上所述,我们可以看到,现在水处理的技术和给水排水基 础设施可以帮助我们预防疾病, 发展先进的工业经济,提高人类 的生活水平,技术的创新让我们 在最大的程度减少发电用水的同 时,继续不断为快速增长的人口有效提供能源和供应水源,能将 过去无法利用的水源比方说海水 ,市政工业废水转化成可持续利 用的水资源,我们相信在全人类 的共同努力下,我们一定能够最 终找到解决水资源危机和长久而有效的方法,谢谢大家!

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