[科普中国]-海水资源

简介

海水约占地球表面积的71%,具有十分巨大的开发潜力。仅以海水资源为例，海水水资源的利用和海水化学资源的利用具有非常广阔的前景。海水资源开发，或海水综合利用技术，包括海水直接利用、海水淡化和海水中化学资源的提取。

海水淡化海水淡化技术研究始于20世纪20年代，40年代进入应用领域，60年代大幅度增长，并逐渐形成规模，70年代中期全球海水淡化装置已可产淡水200万m3，1980年达728万m3，80年代末期达1329万m3。

海水淡化装置主要分布在三种类型的区域。一是沿海干旱地区，如中东的科威特、沙特阿拉伯、阿联酋等国；二是淡水供应困难的海岛，如美国的佛罗里达群岛、中国的西沙群岛；三是人口密集、工业集中、淡水紧缺的沿海城市，如美国的圣迭戈、中国的香港等。

现在广泛采用的海水淡化方法主要包括：蒸馏法、反渗透法、电渗析法和冰冻法等。

海水蒸馏淡化法该法是用于海水淡化较为成功可行的主要方法之一，几十年来一直保持优势。其优点，一是不受原水浓度的限制，适宜于用海水做原料；二是淡化水纯度高，含盐量通常小于10，而其他方法一次脱盐难以达到这个指标；三是适用于大规模建厂，可达到百万吨级规模。存在的问题是：一是结垢严重，使传热系数降低，效率下降；二是对设备腐蚀较重，使其寿命缩短；三是排放的浓盐水影响近岸生态。总之，蒸馏法海水淡化原理简单，设备不复杂，制约因素主要是成本较高。由于采用的设备、流程及能源不同又可分为以下几种方法。

①多级闪蒸(MS)海水淡化法

该法技术上成熟，成为地区性稳定供水主要水源。

②多效蒸发海水淡化法(ME)

该工艺耗能低，经济效益高。目前采用低温多效蒸发工艺的厂家居多。

③压汽蒸馏海水淡化(VC)

该海水淡化工艺是海水蒸馏淡化系统中的后起之秀。

海水反渗透淡化法(RO)该法在压力推动下使薄膜脱盐，除用于海水脱盐外，还广泛用于苦咸水的淡化。反渗透淡化发展迅速，其装机容量仅次于海水蒸馏而居第二位。

海水电渗析淡化(FD)电渗析脱盐，是含盐水在直流电场作用下，发生离子迁移，阴阳离子分别通过阴阳离子交换膜，达到脱去溶液盐分的目的。电渗析的优点是工艺简单，易于普及和实现自动化，缺点是耗能较高，其运行费用大体与反渗透法相当。装置的容量多为几立方米至几百立方米，属中小型。多用于舰船、海岛。

冰冻法海水淡化该法利用降温的原理，从食盐水中析出冰晶，而后融化获得淡水。该法不需要高温，也不会产生高温带来的腐蚀，从理论上讲优于蒸馏法。为了提高效率，通过热交换器进行热的重新利用，装置容量一般小于1000m3。冷冻法运行安全可靠、无污染、水质好，将进入海水淡化市场。

海水直接利用目前，海水直接利用主要包括：利用海水代替淡水做工业用水；滨海城市的生活用水，如冲厕、冲道路、消防用水等。2

海水代替淡水做工业冷却水根据统计，城市用水中约70%是工业用水，而工业用水中大约70%是冷却用水。世界发达国家大都将冷却水量大的电力、化工、钢铁、石油等企业布设在滨海地区，利用海水做冷却水。日本1980年仅电力冷却使用的海水量就达1000亿m3，美国2000年工业用水量二分之一由海水解决，西欧六国2000年海水年用量达2500亿m3。

海水化学资源海水化学资源是指海水中所含具有经济价值的化学物质。3作为地球上最大的连续矿体的海洋水体，其中蕴含着几乎所有的化学元素，它们在海水中的浓度大小不一，但是总量都很可观，因为海水的总量是十分巨大的这些化学元素，有些已开始被人类所利用，是现时的资源，有些虽暂时未被人类所利用甚至还未被发现，但随着科技的进步和人类对资源的需求，终有一天会被人类发现和开发利用，它们是潜在的资源 现时的海水化学资源主要是海盐以及其他的一些化学元素

海盐资源海水的总体积大约为13.7×10 km3，海水中含有的化学元素达80种之多，储存着几乎是取之不尽的化工原料。海水总含盐量高达5×10t之多，这为人类提供了极其丰富的资源：随着社会经济和科学技术的发展，人们为着解决和化工原料日趋紧张的矛盾，海盐资源的综合开发利用已处于特别引人注目的地位：海水的主要成分有Na、Mg、Ca、K、Cl、SO4，这6种成分占海水成分的99．5%以上。通常所说的海盐主要指钠盐、镁盐、钾盐和钙盐，钠盐在海盐中产量最大，应用最广泛，人们把氯化钠称为百味之王，化工之母，其次还有硫酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠；镁盐主要是包括氯化镁、氧化镁、硫酸镁、碳酸镁；钾盐主要包括氯化钾、硫酸钾；钙盐主要为碳酸钙、硫酸钙二氯化钠在海水中的含量约3.5%左右；镁的含量仅次于氯化钠，海水中的镁总量约2000×10t；溴也是最为重要的化工原料源之一。

海水中其他化学元素海水中溶存着80多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的开发价值据计算，每立方千米海水中含有3750×10t固体物质，其中除氯化钠约3000×10t、镁约450×10t外，钾、溴、碘、钍、钼、铀等元素也不少。若把每立方千米海水中的物质提炼出来，其价值约等于10亿美元。目前海水提溴和提镁在国外已形成产业，海水提钾、碘、铀、重水等尚处于研究阶段。

海水资源利用区该区是指为开发利用海水资源或直接利用地下卤水需要划定的海域，包括盐田区、特殊工业用水区和一般工业用水区等。4盐田区应鼓励盐、碱、盐化工合理布局，协调发展，相互促进；重点保证国家大型盐场建设用海需要。限制盐田面积的发展，以改进工艺、更新设备、革新技术、提高质量、降低成本、提高单产、增加效益等项措施解决盐业发展用海；严格控制盐田区的海洋污染，原料海水质量执行不低于二类海水水质标准。特殊工业用水区是指从事食品加工、海水淡化或从海水中提取供人食用的其他化学元素等的海域，执行不低于二类海水水质标准。一般工业用水区是指利用海水做冷却水、冲刷库场等的海域，执行不低于三类海水水质标准。