如今，在這座島嶼上，“海水”變成“淡水”不再是一種奢望。經(jīng)過科研人員的潛心研發(fā)，一種低能耗、低成本的太陽能光熱海水淡化技術(shù)正穩(wěn)步推廣，這里充足的陽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)社會發(fā)展要求還存在不小差距，工程性、功能性缺水問題突出，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厚的優(yōu)勢。
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，海水淡化是對水資源的重要補(bǔ)充，可有效緩解水資源短缺問題，對改善海南水資源結(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。
“太陽能版”的神奇功效
2013年，一個“太陽能光熱海水淡化站示范工程”，在樂東黎族自治縣尖峰鎮(zhèn)建成投產(chǎn)，日產(chǎn)淡水30噸。這是我國首個太陽能光熱海水淡化項目，填補(bǔ)了研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化等方面的空白。自此，太陽能光熱海水淡化技術(shù)逐漸走進(jìn)人們的視野。
趙河立說：“目前在我國達(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，也就是常說的‘膜法’和‘熱法’。”淡化所與驕英公司聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過長時間的探索和研究，成功將太陽能光熱技術(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——太陽能光熱海水淡化系統(tǒng)。
記者在工程現(xiàn)場看到，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，熾熱的陽光通過鏡面反射到集熱帶上，散發(fā)著刺眼的亮光。
“這些反射鏡有一個神奇的‘技能’——可以跟蹤太陽能軌跡轉(zhuǎn)動，就像向日葵一樣，最大限度地將太陽熱能聚集起來。”
這套精致而動感的裝置，又叫“線性菲涅爾式太陽能聚光集熱系統(tǒng)”。太陽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，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。
“太陽能光熱海水淡化技術(shù)的應(yīng)用，需要兩個必不可少的條件，分別是太陽能和海水。”趙河立說，海南地理位置特殊，既有充足的光照，又有豐富的海水資源，兩個條件完美兼具，應(yīng)用前景廣闊。
“引海止渴”有望成現(xiàn)實
不容忽視的是，成本問題是當(dāng)前制約海水淡化實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要瓶頸。在現(xiàn)行水價體系下，海水淡化成本較高，與自來水價格相比缺乏競爭力。
數(shù)據(jù)顯示，目前我國海水淡化產(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，太陽能光熱淡化技術(shù)節(jié)約了能源成本，使得產(chǎn)水價格大幅降低，僅為3．7元／噸左右。”趙河立說。
由于能耗成本低，樂東太陽能光熱海水淡化站出產(chǎn)的水價格優(yōu)勢明顯。在未鋪設(shè)自來水管道的偏遠(yuǎn)農(nóng)村，海水淡化站為村民就地配送桶裝水，價格實惠，村民接受度也高。
樂東太陽能光熱海水淡化站示范工程建成5年來，裝置運行和產(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)臺風(fēng)等惡劣氣候的考驗，進(jìn)一步驗證了“線性菲涅爾式太陽能聚光集熱”“線性菲涅爾太陽能光熱蒸汽”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、國電投上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院等單位開展合作，在太陽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，太陽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，海南省東方市啟動太陽能光熱海水淡化供水惠民工程，彭志剛團(tuán)隊開始著手籌建占地約30畝的太陽能光熱海水淡化站，屆時可滿足約5萬居民的飲用水需求。該項目列入國家發(fā)改委節(jié)能循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源節(jié)約重大項目2015年中央預(yù)算內(nèi)投資計劃。
“2018年，我們還獲得了海南省40個同類型項目的立項批文，力爭到‘十三五’末全部建成。”彭志剛說，這些低能耗、低成本的太陽能光熱海水淡化項目，可以滿足180萬～200萬人的飲用水需求，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)與太陽能光熱技術(shù)的結(jié)合，不僅實現(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。
