如今，在這座島嶼上，“海水”變成“淡水”不再是一種奢望。經(jīng)過(guò)科研人員的潛心研發(fā)，一種低能耗、低成本的太陽(yáng)能光熱海水淡化技術(shù)正穩(wěn)步推廣，這里充足的陽(yáng)光和充沛的海水隨之“變”成珍貴的淡水。
破解缺水之困
海南地處我國(guó)熱帶和亞熱帶地區(qū)，雖然擁有良好的水利條件，但空間分布不均，中部及東北部雨量多，西南部雨量少，加之天然存續(xù)能力弱，全島區(qū)域性、季節(jié)性降水差異明顯。尤其是位于西南部地區(qū)的樂(lè)東、昌江等地，受降水量偏少的影響，缺水一直是待解的課題。
《海南省水務(wù)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，全省水安全保障能力與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求還存在不小差距，工程性、功能性缺水問(wèn)題突出，水務(wù)建設(shè)歷史欠賬較多，亟待構(gòu)建合理高效的水網(wǎng)保障體系。
海南周邊擁有1823公里的海岸線，海洋資源蘊(yùn)藏巨大開發(fā)潛能，在海水淡化方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
為了解決水資源短缺的難題，海南省開始將目光投向環(huán)繞四周的海水。2011年印發(fā)的《海南省“十二五”規(guī)劃綱要》明確，要大力發(fā)展現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)體系，支持發(fā)展海水淡化等新興產(chǎn)業(yè)。
2016年，《海南省“十三五”規(guī)劃綱要》進(jìn)一步明確，要大力培育海洋新興產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)海水淡化等高新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所淡化室副主任趙河立表示，海水淡化是對(duì)水資源的重要補(bǔ)充，可有效緩解水資源短缺問(wèn)題，對(duì)改善海南水資源結(jié)構(gòu)，提高安全保障水平，構(gòu)建多水源保障格局將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
“太陽(yáng)能版”的神奇功效
2013年，一個(gè)“太陽(yáng)能光熱海水淡化站示范工程”，在樂(lè)東黎族自治縣尖峰鎮(zhèn)建成投產(chǎn)，日產(chǎn)淡水30噸。這是我國(guó)首個(gè)太陽(yáng)能光熱海水淡化項(xiàng)目，填補(bǔ)了研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化等方面的空白。自此，太陽(yáng)能光熱海水淡化技術(shù)逐漸走進(jìn)人們的視野。
趙河立說(shuō)：“目前在我國(guó)達(dá)到商業(yè)規(guī)模的海水淡化技術(shù)主要為反滲透法和蒸餾法，也就是常說(shuō)的‘膜法’和‘熱法’。”淡化所與驕英公司聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索和研究，成功將太陽(yáng)能光熱技術(shù)用于蒸餾法海水淡化工藝，創(chuàng)造性地研發(fā)出一種全新的環(huán)保低碳海水淡化裝置——太陽(yáng)能光熱海水淡化系統(tǒng)。
記者在工程現(xiàn)場(chǎng)看到，沿海的廠區(qū)空地上擺放著數(shù)排密密麻麻的反射鏡，中間一根集熱管帶高高豎起，熾熱的陽(yáng)光通過(guò)鏡面反射到集熱帶上，散發(fā)著刺眼的亮光。
“這些反射鏡有一個(gè)神奇的‘技能’——可以跟蹤太陽(yáng)能軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)，就像向日葵一樣，最大限度地將太陽(yáng)熱能聚集起來(lái)。”
這套精致而動(dòng)感的裝置，又叫“線性菲涅爾式太陽(yáng)能聚光集熱系統(tǒng)”。太陽(yáng)能光熱將集熱帶中的淡水變成蒸汽，隨后把蒸汽的熱量傳遞給海水淡化設(shè)備中的海水，使海水在負(fù)壓條件下蒸發(fā)后冷卻凝結(jié)，形成蒸餾水。
為了降低熱法蒸餾過(guò)程中的能耗，淡化所全程負(fù)責(zé)光熱系統(tǒng)與低溫多效海水淡化技術(shù)的整合與調(diào)控。趙河立解釋，與普通蒸餾法不同，低溫多效蒸餾技術(shù)可以更加充分利用有效蒸汽。隨著多效蒸汽在裝置中持續(xù)流動(dòng)，高溫作用下噴灑出的海水被迅速蒸餾，并同步輸出可直接飲用的淡水。
“太陽(yáng)能光熱海水淡化技術(shù)的應(yīng)用，需要兩個(gè)必不可少的條件，分別是太陽(yáng)能和海水。”趙河立說(shuō)，海南地理位置特殊，既有充足的光照，又有豐富的海水資源，兩個(gè)條件完美兼具，應(yīng)用前景廣闊。
“引海止渴”有望成現(xiàn)實(shí)
不容忽視的是，成本問(wèn)題是當(dāng)前制約海水淡化實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要瓶頸。在現(xiàn)行水價(jià)體系下，海水淡化成本較高，與自來(lái)水價(jià)格相比缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。
數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)海水淡化產(chǎn)水成本為4元／噸～6元／噸，其中能源成本占生產(chǎn)成本的比例達(dá)50％左右。“與常規(guī)的海水淡化技術(shù)相比，太陽(yáng)能光熱淡化技術(shù)節(jié)約了能源成本，使得產(chǎn)水價(jià)格大幅降低，僅為3．7元／噸左右。”趙河立說(shuō)。
由于能耗成本低，樂(lè)東太陽(yáng)能光熱海水淡化站出產(chǎn)的水價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯。在未鋪設(shè)自來(lái)水管道的偏遠(yuǎn)農(nóng)村，海水淡化站為村民就地配送桶裝水，價(jià)格實(shí)惠，村民接受度也高。
樂(lè)東太陽(yáng)能光熱海水淡化站示范工程建成5年來(lái)，裝置運(yùn)行和產(chǎn)水品質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)受住了熱帶海島地區(qū)高溫、高濕、高鹽和強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等惡劣氣候的考驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了“線性菲涅爾式太陽(yáng)能聚光集熱”“線性菲涅爾太陽(yáng)能光熱蒸汽”與“低溫多效海水蒸餾”淡化工藝技術(shù)的可靠性，為實(shí)施產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。
在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，驕英公司先后與淡化所、國(guó)電投上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院等單位開展合作，在太陽(yáng)能光熱海水淡化示范工程的基礎(chǔ)上，加快推進(jìn)海水產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
憑借多方面優(yōu)勢(shì)，太陽(yáng)能光熱海水淡化技術(shù)目前已在海南多地推廣，有望助其“引海止渴”。
2015年，海南省東方市啟動(dòng)太陽(yáng)能光熱海水淡化供水惠民工程，彭志剛團(tuán)隊(duì)開始著手籌建占地約30畝的太陽(yáng)能光熱海水淡化站，屆時(shí)可滿足約5萬(wàn)居民的飲用水需求。該項(xiàng)目列入國(guó)家發(fā)改委節(jié)能循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源節(jié)約重大項(xiàng)目2015年中央預(yù)算內(nèi)投資計(jì)劃。
“2018年，我們還獲得了海南省40個(gè)同類型項(xiàng)目的立項(xiàng)批文，力爭(zhēng)到‘十三五’末全部建成。”彭志剛說(shuō)，這些低能耗、低成本的太陽(yáng)能光熱海水淡化項(xiàng)目，可以滿足180萬(wàn)～200萬(wàn)人的飲用水需求，補(bǔ)足海南島淡水資源緊缺的發(fā)展短板。
低溫多效海水淡化處理技術(shù)與太陽(yáng)能光熱技術(shù)的結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)了海水淡化工藝的重要突破，也為眾多同類型缺水地區(qū)開發(fā)利用海水資源提供了可借鑒的方案。
