海水资源在环境工程中的应用

≥∂≥≤∞≤∞≥≤°∞科学视野地球上海水总体积约为≅可以说是取之不尽!用之不竭的资源∀面对目前全球特别是我国的水资源危机如何对这一巨大资源实现有效的综合利用以缓解淡水资源的紧张局面一直广受人们关注∀由于海水的含盐量高使其作为水资源应用受到许多限制∀目前的海水直接利用技术主要有海水淡化!海水冷却!海水冲厕等∀前者主要技术包括多级闪蒸≥ƒ!反渗透和多效蒸发∞⁄等≈在中东及美国等经济发达国家已实现大规模应用≈∀由于认识和成本问题海水直接利用技术在我国仍处于小规模应用阶段∀据统计采用海水做工业冷却水可节省城市工业用淡水总量的∗以海水替代淡水作为城市生活用水能节省城市生活用淡水的∗≈∀以海水做工业冷却水在我国青岛!大连等沿海城市已有一定规模利用但不够普遍海水冲厕在香港已实现大规模应用冲厕水使用海水而在我国大陆还处于试验应用阶段∀为了昀大限度地开发应用海水及海水资源近年来国内外学者针对海水组成的特点对海水及海水资源应用于环境工程中脱硫!处理废污水等技术分别进行了应用研究取得了许多实用性成果∀海水用于烟气脱硫世纪年代发展起来的海水烟气脱硫技术利用天然海水作为烟气中≥的吸收剂其理论脱硫率可达≈∀自从世界上第一座海水烟气脱硫装置年在印度孟买建成以来≈已在欧洲!亚洲等安装了多台海水脱硫装置我国的深圳西部电厂!福建后石电厂均采用了海水脱硫工艺≈∀海水脱硫的基本工艺和原理海水通常显弱碱性碱度约∗海水脱硫即利用了其天然碱度≤!≤等来吸收烟气中的≥∀目前所见报道的海水脱硫工艺基本相似≈∗工艺流程见图∀工艺过程为经过除尘处理及气气换热器降温后的烟气由塔底进入脱硫吸收塔中在塔内与由塔顶均匀喷洒的海水逆向充分接触混合海水吸收烟气中的≥生成≥脱硫后的海水进入曝气池海水恢复系统与大量海水混合并鼓入空气氧化其中的≥使其转变为海水中稳定存在的≥同时海水中的≤!≤中和生成的≤在鼓入空气作用下从海水中逸出使海水得以恢复重新排入大海∀脱硫工艺中发生的主要化学反应为吸收≥过程≥ψ≥ψ≥海水恢复过程≥ψ≥≤ψ≤≤ψ≤海水资源在环境工程中的应用∗ΥΤΙΛΙΖΑΤΙΟΝΟΦΣΕΑΩΑΤΕΡΙΝΕΝςΙΡΟΝΜΕΝΤΑΛΕΝ2ΓΙΝΕΕΡΙΝΓ单宝田侯海军杜春梅王修林中国海洋大学青岛青岛市环境保护局崂山分局山东省自然科学基金资助项目∞号∀第一作者单宝田出生于年高级工程师主要从事环境科学与工程技术研究∀∞∏∏收稿日期修回日期曝气池海水排海海水空气图海水脱硫工艺流程洁净烟气烟气ψ除尘器ψ气气换热器吸收塔{ζψζ海洋科学年第卷第期除单纯利用海水进行脱硫外美国比奇特尔公司采用海水与石灰结合工艺脱硫效率也达到以上≈在石灰法脱硫工艺中海水可以作为≤!≤≤源使脱硫吸附剂重新得到活化从而提高吸附剂利用率和脱硫效率≈∀海水烟气脱硫的工艺特点与传统脱硫工艺比较海水脱硫工艺具有脱硫效率高大于!工艺简单!无二次污染!投资及运行费用低等特点≈∀但是相关报道也指出了应用该工艺还需注意的几个问题采用海水脱硫工艺时应燃烧中!低含硫煤必须保证烟气的除尘效果防止烟尘污染海水水质确定采用海水脱硫工艺前需对附近海域海水碱度进行年度累计检测分析确定是否满足脱硫工艺需要海水恢复过程中必须以大量海水稀释脱硫海水一方面降低其中≥分压防止≥的解吸再释放另一方面使脱硫后海水较低的值得到一定恢复利于在曝气作用下≥向≥的转化≈∀海水在废污水处理中的应用城市污水海洋处置城市生活污水的海洋处置技术是将经一定程度处理的污水通过远离岸边并固定于海床上的扩散器均匀地排入海中利用海洋固有的自净能力来降低污染物浓度∀海水的自净能力是稀释!扩散!光氧化!物理化学沉淀!吸附!生物降解!自然消毒杀菌等多种过程共同作用的结果≈∀因此虽然污水海洋处置是对海水昀大量昀直接的利用但从严格意义上说并不是单纯利用了海水而是利用了海洋这一巨大生态系是广义上的海水利用∀目前许多国家的沿海城市都建有污水海洋处置工程美国东西海岸共建有污水排海工程多处英国大型污水排海工程也有多处∀国外近百年的工程实践表明污水海洋处置工程是一条解决沿海地区特别是沿海城市水污染问题的有效途径≈∗∀为昀大限度地降低对海洋环境的影响污水排放方式已由世纪末不加任何预处理的近岸直接排放到世纪中期的一级处理远距离深海排放再到世纪年代以后欧盟国家!美国等强调的二级甚至更高级处理后排海随着排海污水处理程度的提高其对海洋环境的影响越来越小深海排放逐步成为沿海地区污水昀终处理的主要方式∀应该指出的是采用污水海洋处置工程绝不等同于污水的近岸自流排放必须对受纳海域的海洋环境容量进行科学的规划和计算论证应该以不改变海域原有使用功能为前提同时进入污水排海工程系统的污水应是经一定程度处理的以天然有机物为主的城市生活污水或类城市生活污水含有有毒有害物质的工业废水必须经适当处理达标后进入城市污水管网∀海水及海水资源用于废水处理海水直接用于废水处理主要利用其中所含的大量和≤等离子在碱性条件下生成及≤沉淀这种沉淀物是优良的絮凝剂能有效去除废水中的悬浮颗粒物!胶体物质及可溶性的磷酸盐等≈∗∀利用棉布煮练废水自身的碱性海水对棉布煮练废水中的悬浮物具有较好的吸附!絮凝作用并有一定的脱色!除臭能力处理水可以循环利用于印染工艺≈∀在废水生化处理中一定比例的海水有利于改善活性污泥的生长与沉淀性能≈∗∀用生化法处理以海水稀释的炼焦废水的实验结果表明海水有助于污泥的沉降≈冲厕海水进入城市污水处理厂后对污水生化处理影响的研究结果也表明当污水中海水含量小于时随着污水盐度的提高污泥产率系数逐渐增大沉降性能也越来越好污泥容积指数逐渐降低污泥出现膨胀的≥∂临界点显著降低海水的存在不会对城市污水处理造成明显影响当海水量超过时由于海水盐度效应对生物菌体的影响将导致污染物去除效率的下降∀但是海水直接用于废水处理存在的问题是为保证足够量的等有效离子浓度海水需与废水进行较大体积比混合必然导致处理设施容积过大增加基建投资费用海水中其它组分同时被带入水中主要为≤增加废水盐度大量直接利用海水对处理设施的防腐要求较高应用范围仅限于沿海取用海水方便的地区∀而利用主要成分为镁盐和钙盐的盐化工副产品就可以解决上述问题∀利用镁盐对印染废水!陶瓷废水!纸浆及纸板废水!奶制品废水!大理石制品生产废水!制革废水!混凝土废水等进行综合处理的研究结果表明悬浮物去除率在以上≤⁄去除率为∗脱色率达到以上≈∀在对活性!直接!酸性三种水溶性染料废水进行脱色处理的实验中比较对含磺酸基团与不含磺酸基团染料的脱色效果表明镁盐脱色剂是通过与染料结构中的磺酸基团发生化学作用生成不溶性的盐经沉淀分离而从溶液中除去因而对常规情况下难以脱色的水溶性含磺酸基团染料使用镁盐脱≥≤∞≤∞≥≤°∞科学视野≥∂色有良好作用镁盐处理以直接灰为主的印染废水的实验结果表明对直接灰染料的饱和吸附量达吸附规律符合朗格缪尔模式∀结语海水在环境工程的应用主要包括海水脱硫!海水作为经一定程度处理的城市生活污水的受纳体和海水用于废水处理∀海水脱硫和污水海洋处置技术已经趋于成熟在国外已经得到有效利用在我国沿海地区仍需在科学论证!统一规划的基础上加以普及推广海水及海水资源用于废水处理技术研究已经取得了一定成果但真正大规模应用尚未见报道∀在海水用于脱硫和污水海洋处置中设施的防腐和防海洋生物附着生长技术是关键应进行进一步技术攻关加以解决以保证设施的使用寿命和运转效果海水资源镁盐用于废水处理研究中研制以镁盐为主体的新型!高效复合或化合絮凝剂是一个非常有意义的方向力争能在提高絮凝剂性能和解决镁盐使用时较苛刻的条件要求方面取得突破这样海水资源在环境工程中将得到更为广泛的应用∀参考文献林斯清!张维润∀海水淡化的现状与未来水处理技术26∗李仲钦!毛艳华∀推广海水淡化技术加强水资源的开发南海研究与开发∗徐丽君!于廷芳!于银亭等∀中国海水利用技术与世纪的发展海洋科学∗张雨山!王静!寇希元等∀大生活用海水技术海岸工程19∗董学德!李绍萁∀燃煤电厂海水烟气脱硫工艺原理初探环境工程15∗杜秋平∀利用烟气脱硫技术控制大气污染华北电力技术∗严峻∀海水烟气脱硫华东电力∗李艳萍!李勇∀海水脱硫工艺及在我省沿海电厂的应用前景山东电力技术∗陈理∀国外烟气脱硫技术开发近况化工环保17∗康建华∀污水排海大有可为水处理技术23∗吴洪杰!黄智民∀对我国城市污水海洋处置的思索海洋环境科学15∗张永良!赵章元!周岳溪∀污水海洋处置综合研究环境科学研究10∗张雨山!王静!蒋立东等∀海水盐度对二沉池污泥沉降性能的影响中国给水排水16∗张雨山!王静!蒋立东等∀利用海水冲厕对城市污水处理的影响研究中国给水排水15∗王静!张雨山!寇希元等∀完全混合活性污泥法处理含海水污水时基质降解与生物增长量之间的关系工业水处理20∗嵇雅颖∀水溶性染料脱色新方法的研究上海环境科学9∗嵇鸣!赵宜江!张艳等∀氢氧化镁对印染废水脱色处理水处理技术26∗丁存义!王志俭!单文宏∀棉布煮练废水封闭循环处理的研究环境科学丛刊5∗∏iƒ°√∏∏∏2ϑ.ΗαζαρδουσΜατεριαλσ∗≠•≥εταλ2∏∏Ωατ.Ρεσ34∗∂≤Προγ.ΩατερΤεχηνολ∏2ϑ.ΩατερΠολλυτ.ΧοντρολΦεδ∗∏≥≤εταλ≥∏∏2ΩατερΡεσ∗ƒ∏ƒ∂≤ϑ.ΩατερΠολλυτ.ΧοντρολΦεδ∗∏ƒεταλ≥2∏∏Ωατ.Ρεσ∗×≥εταλ√ΦυελανδΕνεργψΑβστραχτσ本文编辑张培新≥≤∞≤∞≥≤°∞科学视野