Каковы три основные проблемы, вызванные опреснением морской воды?
Поскольку глобальная проблема нехватки воды обостряется,технология опреснения морской водыпостепенно стала важным средством для многих прибрежных стран и регионов для решения проблемы нехватки питьевой воды. Удаляя соль из морской воды, технология опреснения морской воды может обеспечить надежные ресурсы пресной воды для миллионов жителей.
Однако, хотя опреснение морской воды кажется эффективным способом решения проблемы нехватки воды, процесс его применения также сопровождается некоторыми проблемами, которые нельзя игнорировать. В этой статье будут рассмотрены три основные проблемы, которые могут возникнуть в процессе опреснения морской воды: воздействие на окружающую среду, высокое потребление энергии и экономические затраты.
Три основные проблемы опреснения:
Выпуск 1 Воздействие на окружающую среду
● Сброс рассола
● Использование химикатов
● Долгосрочное воздействие на морскую экологию
Проблема 2 Высокое потребление энергии
● Масштаб потребления энергии
● Источники энергии и воздействие на окружающую среду
● Ограничения на возобновляемые источники энергии
Проблема 3 Экономическая стоимость
● Первоначальные инвестиции и эксплуатационные расходы
● Цены на воду и экономическая целесообразность
● Финансирование и распределение ресурсов
Вопрос 1 Воздействие на окружающую среду
Сброс рассола
В процессеопреснение морской воды, будь то обратный осмос или термическая дистилляция, будет производиться большое количество рассола (соли). Соленость этих рассолов обычно в 1,5-2 раза выше, чем у исходной морской воды, и он также может содержать химические добавки, тяжелые металлы и другие загрязняющие вещества. Сброс рассола (соли), полученного в процессе опреснения морской воды, является основной проблемой, которая оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Рассол - это сточные воды с высокой концентрацией соли и других растворенных веществ, оставшиеся после опреснения морской воды. Поскольку его соленость намного выше, чем у естественной морской воды, прямой сброс в океан окажет серьезное воздействие на морскую экосистему.
Сброс рассола не только увеличивает соленость принимающей воды, но также может содержать химикаты и тяжелые металлы, такие как антинакипные агенты, хлор и другие химические добавки, используемые в процессе обратного осмоса. Эти вещества потенциально токсичны для морских организмов и могут нарушить баланс морской экосистемы, что приведет к гибели или миграции рыб и других морских организмов. Кроме того, рассол высокой солености изменит плотность морской воды в зоне сброса, что приведет к неравномерному распределению слоев воды, что еще больше повлияет на среду обитания морских организмов.
Использование химических агентов
В процессе опреснения обычно требуются различные химические вещества для предотвращения образования накипи на трубах и оборудовании. К таким веществам относятся противонакипные средства, бактерициды и дезинфицирующие средства. Хотя они играют важную роль в процессе, их остаточные вещества могут оказывать неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, как только они попадают в морскую или наземную среду.
Например, хлор, как распространенное дезинфицирующее средство, широко используется в процессе опреснения для уничтожения микроорганизмов в морской воде. Однако хлор производит вредные побочные продукты, такие как трихлорметан (ТГМ) в морской воде. Эти соединения не только вредны для морской жизни, но и могут попадать в организм человека через пищевую цепь. Длительное воздействие может увеличить риск возникновения рака.
Долгосрочное воздействие на морскую экологию
Помимо вышеупомянутых прямых выбросов в морскую жизнь, долгосрочная эксплуатация опреснительных установок может также оказывать более широкое воздействие на экосистему близлежащих морей. Поскольку опреснительные установки обычно располагаются в прибрежных районах, их порты отбора проб воды и сброса сточных вод часто располагаются в прибрежных зонах, которые часто являются важными местами обитания и размножения морских организмов.
Длительный крупномасштабный забор и сброс воды может привести к изменению физических и химических свойств прибрежных вод, что еще больше повлияет на местные рыбные ресурсы и биоразнообразие. Кроме того, работа опреснительных установок может также увеличить шумовое и световое загрязнение в прилегающих районах, что еще больше нарушит модели поведения морских животных.
Проблема 2. Высокое потребление энергии
Масштаб потребления энергии
Еще одной серьезной проблемой опреснения морской воды является ее высокое энергопотребление. Независимо от того, используется ли технология обратного осмоса или технология термической дистилляции, процесс опреснения потребляет много энергии. Технология обратного осмоса основана на насосах высокого давления для проталкивания морской воды через полупроницаемую мембрану для удаления соли, в то время как термическая дистилляция требует нагрева и испарения морской воды, а затем конденсации пара в пресную воду. Оба процесса требуют огромных затрат энергии. Например, энергопотребление системы опреснения с обратным осмосом обычно составляет 3-4 кВт·ч на кубический метр пресной воды, в то время как энергопотребление технологии термической дистилляции выше и может достигать 10-15 кВт·ч на кубический метр. Поскольку морская вода содержит большое количество растворенной соли и других примесей, опреснять морскую воду сложно, что еще больше увеличивает потребление энергии.
● Технология обратного осмоса: Это наиболее распространенный метод опреснения морской воды. Его суть заключается в использовании высокого давления для продавливания морской воды через полупроницаемую мембрану для достижения опреснения. Чтобы преодолеть осмотическое давление, система обратного осмоса обычно должна применять давление до 60-80 бар, что означает большой расход электроэнергии. По статистике, опреснение обратным осмосом потребляет в среднем 3-4 кВт·ч электроэнергии на каждый кубический метр произведенной пресной воды.
● Технология термической дистилляции: включая многоступенчатую флэш-дистилляцию (ВБГ) и многоэффектную дистилляцию (МЕД). Эти технологии испаряют морскую воду путем ее нагревания, а затем конденсируют ее в пресную воду. Потребление энергии в процессе термической дистилляции в основном происходит за счет тепловой энергии. В среднем для производства одного кубического метра пресной воды требуется около 10-15 кВт·ч тепловой энергии, эквивалентной электричеству.
Источники энергии и воздействие на окружающую среду
Высокое потребление энергии не только увеличивает эксплуатационные расходы опреснения, но и оказывает дополнительное давление на окружающую среду. Большинство опреснительных установок используют ископаемое топливо для выработки электроэнергии, а сжигание ископаемого топлива выделяет большое количество парниковых газов и загрязняющих веществ, таких как углекислый газ, диоксид серы и оксиды азота. Выброс этих газов не только усугубляет глобальное изменение климата, но и приводит к ухудшению качества воздуха, что в свою очередь влияет на здоровье человека и стабильность экосистемы.
Кроме того, в некоторых регионах, возможно, придется увеличить мощности по производству электроэнергии для удовлетворения энергетических потребностей опреснительных установок из-за недостаточного энергоснабжения, что еще больше усугубляет напряженность в сфере энергетических ресурсов и загрязнение окружающей среды.
Ограничения на возобновляемые источники энергии
Хотя некоторые опреснительные установки начали изучать использование возобновляемой энергии (например, солнечной и ветровой энергии) для снижения энергопотребления и воздействия на окружающую среду, применение возобновляемой энергии все еще ограничено из-за технических и экономических ограничений. Например, эффективность солнечных опреснительных систем ограничена климатическими условиями и географическим положением, в то время как использование ветровой энергии требует масштабных инвестиций в инфраструктуру. Эти факторы ограничивают широкое применение возобновляемой энергии в области опреснения.
Вопрос 3 Экономическая стоимость
Первоначальные инвестиции и эксплуатационные расходы
Экономическая стоимость опреснения является важным фактором, ограничивающим его широкое применение. Строительство опреснительного завода требует огромных первоначальных инвестиций, включая приобретение земли, закупку оборудования, строительство трубопровода и строительство соответствующей инфраструктуры. Эти первоначальные инвестиции обычно составляют от сотен миллионов до миллиардов долларов в зависимости от размера завода и выбранной технологии.
Помимо высоких первоначальных инвестиций, ежедневные эксплуатационные расходыопреснениетакже очень высоки. Эксплуатационные расходы включают в себя расходы на электроэнергию, закупку химикатов, обслуживание оборудования и расходы на человеческие ресурсы. Поскольку опреснение в значительной степени зависит от оборудования и технологий, любой отказ оборудования или модернизация технологий может привести к дополнительным эксплуатационным расходам.
Цены на воду и экономическая целесообразность
Высокая стоимость опреснения в конечном итоге отразится на цене воды. По сравнению с традиционными поверхностными или грунтовыми водами стоимость опресненной воды намного выше, что может быть недоступно для некоторых экономически неблагополучных регионов. Например, в некоторых странах Ближнего Востока стоимость опресненной воды может достигать 1-2 долларов США за кубический метр, что может быть трудно продвигать в развивающихся странах.
Кроме того, экономическая целесообразность проектов опреснения также зависит от многих факторов, включая цены на энергоносители, стоимость химикатов, стоимость рабочей силы и изменения рыночного спроса. Колебания любого из этих факторов могут повлиять на рентабельность проектов опреснения и, следовательно, на их долгосрочную устойчивость.
Финансирование и распределение ресурсов
Как разумно распределить средства и ресурсы, когда средства и ресурсы ограничены, также является щекотливым вопросом. Хотя опреснение может решить проблему нехватки воды, его высокая стоимость и требования к энергопотреблению могут повлиять на распределение средств и ресурсов для других важных инфраструктурных проектов. Например, правительству может потребоваться пойти на компромиссы между проектами водоснабжения и другими общественными услугами (такими как образование и здравоохранение), что может вызвать социальные и политические споры.