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
海南地處我國熱帶和亞熱帶地區，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，加之天然存續能力弱，全島區域性、季節性降水差異明顯。尤其是位于西南部地區的樂(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”規劃》指出，全省水安全保障能力與經(jīng)濟社會(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)建設歷史欠賬較多，亟待構建合理高效的水網(wǎng)保障體系。
海南周邊擁有1823公里的海岸線(xiàn)，海洋資源蘊藏巨大開(kāi)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(kāi)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”規劃綱要》明確，要大力發(fā)展現代海洋產(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充，可有效緩解水資源短缺問(wèn)題，對改善海南水資源結構，提高安全保障水平，構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建成投產(chǎn)，日產(chǎn)淡水30噸。這是我國首個(gè)太陽(yáng)能光熱海水淡化項目，填補了研發(fā)和成果轉化等方面的空白。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)：“目前在我國達到商業(yè)規模的海水淡化技術(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(cháng)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。
記者在工程現場(chǎng)看到，沿海的廠(chǎng)區空地上擺放著(zhù)數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(zhù)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(xiàn)性菲涅爾式太陽(yáng)能聚光集熱系統”。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備中的海水，使海水在負壓條件下蒸發(fā)后冷卻凝結，形成蒸餾水。
為了降低熱法蒸餾過(guò)程中的能耗，淡化所全程負責光熱系統與低溫多效海水淡化技術(shù)的整合與調控。趙河立解釋?zhuān)c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(zhù)多效蒸汽在裝置中持續流動(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，應用前景廣闊。
“引海止渴”有望成現實(shí)
不容忽視的是，成本問(wèn)題是當前制約海水淡化實(shí)現產(chǎn)業(yè)化的重要瓶頸。在現行水價(jià)體系下，海水淡化成本較高，與自來(lái)水價(jià)格相比缺乏競爭力。
數據顯示，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50％左右。“與常規的海水淡化技術(shù)相比，太陽(yáng)能光熱淡化技術(shù)節約了能源成本，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)勢明顯。在未鋪設自來(lái)水管道的偏遠農村，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)，裝置運行和產(chǎn)水品質(zhì)穩定，經(jīng)受住了熱帶海島地區高溫、高濕、高鹽和強臺風(fēng)等惡劣氣候的考驗，進(jìn)一步驗證了“線(xiàn)性菲涅爾式太陽(yáng)能聚光集熱”“線(xiàn)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。
在產(chǎn)業(yè)化應用方面，驕英公司先后與淡化所、國電投上海發(fā)電設備成套設計研究院等單位開(kāi)展合作，在太陽(yáng)能光熱海水淡化示范工程的基礎上，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(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，彭志剛團隊開(kāi)始著(zhù)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(mǎn)足約5萬(wàn)居民的飲用水需求。該項目列入國家發(fā)改委節能循環(huán)經(jīng)濟和資源節約重大項目2015年中央預算內投資計劃。
“2018年，我們還獲得了海南省40個(gè)同類(lèi)型項目的立項批文，力爭到‘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)能光熱海水淡化項目，可以滿(mǎn)足180萬(wàn)～200萬(wàn)人的飲用水需求，補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)的結合，不僅實(shí)現了海水淡化工藝的重要突破，也為眾多同類(lèi)型缺水地區開(kāi)發(fā)利用海水資源提供了可借鑒的方案。
