濃海水曬鹽的效益研討
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本文作者：王凱旋、胡海燕、鄭杰 單位：浙江海洋學(xué)院東?？茖W(xué)技術(shù)學(xué)院
海水淡化排放的濃海水對(duì)該海域的影響
海地區(qū)的海水淡化廠排放的濃海水主要影響的是河口和淺海。由于大陸河流的影響，河口區(qū)的鹽度一般為0～30，淺海海水的鹽度一般為27～30。而在海灣地區(qū)，由于海水蒸發(fā)量較高、淡水河流較少以及海水淡化廠排放的濃海水的影響，鹽度往往會(huì)高于40。地中海的國(guó)家，比如西班牙，海水淡化廠就多于700家，日淡水產(chǎn)量高達(dá)80萬(wàn)m3,所排放的濃海水鹽度是周圍海水鹽度的1.3～1.7倍。濃海水的性質(zhì)主要是由作為原料的海水成分決定，在濃海水中會(huì)被濃縮?；厥章?0%左右時(shí)，反滲透海水淡化所排放的濃海水鹽度是原料海水的兩倍左右；而用蒸餾法生產(chǎn)淡水時(shí)，濃海水會(huì)與冷卻用海水混合后再排放，其排放的濃海水鹽度比普通海水大約高10%～15%。
鹽度會(huì)對(duì)海洋生態(tài)產(chǎn)生重要的影響，會(huì)對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布產(chǎn)生直接的或間接的影響。大部分的海洋無(wú)脊椎動(dòng)物和一些軟骨魚(yú)類是等滲動(dòng)物，其血液和體液的鹽度與海水的鹽度相近；但變滲動(dòng)物的血液含鹽量?jī)H為周圍環(huán)境海水鹽度的30%～50%。當(dāng)環(huán)境含鹽量產(chǎn)生變化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生滲透現(xiàn)象。因而，當(dāng)周圍環(huán)境的鹽度快速升高時(shí)，那些無(wú)法進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)的海洋生物，它們的體細(xì)胞可能會(huì)產(chǎn)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象，繼而會(huì)發(fā)生代謝失調(diào)或者死亡。海洋生物會(huì)通過(guò)細(xì)胞內(nèi)外間的離子轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制來(lái)維持其細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)成分的動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定滲透壓，繼而適應(yīng)鹽度在一定范圍內(nèi)的波動(dòng)。生物的耐鹽性由于受基因的調(diào)控，在外界鹽度產(chǎn)生變化時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生各種蛋白質(zhì)來(lái)參與滲透調(diào)節(jié)。若直接將濃海水排放入海會(huì)對(duì)浮游動(dòng)植物、甲殼類動(dòng)物、魚(yú)類、海藻等海洋生物造成不可挽回的巨大影響。
濃海水對(duì)海洋生態(tài)的影響存在差異性，對(duì)珊瑚礁生物、巖礁生物和沙礫區(qū)生物的影響程度各不相同，根據(jù)不同生態(tài)環(huán)境對(duì)排放的濃海水的敏感程度的不同，將全球海洋生態(tài)分為15個(gè)類型，其中珊瑚礁、濱海的鹽堿濕地和一些生產(chǎn)力較低的潮間帶等生態(tài)環(huán)境比較脆弱，會(huì)對(duì)排放的濃海水反應(yīng)敏感，極易受到影響。海流、水團(tuán)和潮水等水文條件會(huì)對(duì)受濃海水影響的海域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生干擾。此外，由于海水淡化廠類型的不同，日海水處理量和排放的濃海水水量對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的影響也不相同。這是因?yàn)椋绻Ｋ瘡S排放的濃海水量小，海域鹽度的增量就小，其對(duì)海域生態(tài)環(huán)境的影響也就較小。
海水淡化濃海水，可供發(fā)展鹽化工業(yè)。將濃海水儲(chǔ)存在蒸發(fā)池中水分逐漸蒸發(fā)來(lái)生產(chǎn)原鹽。岱山島由鹽場(chǎng)將濃海水經(jīng)過(guò)再處理后可用來(lái)生產(chǎn)原鹽，這既不會(huì)影響原鹽的質(zhì)量，又會(huì)減少曬鹽的時(shí)間，降低曬鹽池的面積，這會(huì)減少鹽田制鹽的一部分成本。濃海水的剩余鹵水還可以用來(lái)提取鉀、鎂等化學(xué)元素（見(jiàn)下表），這些化學(xué)成分可以用來(lái)當(dāng)做原料生產(chǎn)化肥。
海水曬鹽中海水的化學(xué)資源利用。從海水中提取食鹽的方法主要是“鹽田法”這是一種古老的而至今仍廣泛沿用地方法。使用該方法，需要?dú)夂虮容^溫和，光照比較充足的廣闊平坦的海邊灘涂，用來(lái)建造鹽田。鹽田一般會(huì)分成兩個(gè)部分：蒸發(fā)池、結(jié)晶池。需要先將海水排入蒸發(fā)池，利用日曬來(lái)蒸發(fā)水分，到濃縮到一定濃度時(shí)，再排入結(jié)晶池，繼續(xù)經(jīng)過(guò)日曬，海水會(huì)濃縮成為飽和食鹽溶液，再曬下去就會(huì)析出鹽來(lái)。這時(shí)產(chǎn)生的晶體物就是常見(jiàn)的那種粗鹽。結(jié)晶所剩余的液體被稱之為母液，從中可以提取出多種化工原料。在岱西搖星鹽場(chǎng)選取選擇基礎(chǔ)設(shè)施較好的兩塊60畝的鹽灘進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，按照濃海水制鹽工藝的需求，對(duì)濃海水制鹽的鹽田進(jìn)行了改造。改造內(nèi)容如下：海水曬鹽中海水的化學(xué)資源利用。海水曬鹽過(guò)程一般經(jīng)歷以下過(guò)程：海水——蒸發(fā)結(jié)晶——析出苦鹵水（含有鎂離子、溴離子、碘離子等）和粗鹽（含鈉離子、氯離子、鎂離子、硫酸根離子等）——依次加入氯化鋇、氫氧化鈉、碳酸鈉。去除雜質(zhì)——過(guò)濾——得到沉淀和濾液——加入稀鹽酸溶液——蒸發(fā)結(jié)晶——得到純凈鹽（氯化鈉）。此外，海水中還可以提取鎂單質(zhì)、碘單質(zhì)、溴單質(zhì)等。海水曬鹽的工藝流程。曬鹽的鹽池一般分為七段或者十一二段，依次稱為蒸發(fā)池、調(diào)節(jié)池、結(jié)晶池。每逢汛期，可以用戽斗或者水車將海水引入蒸發(fā)池，逐段的晾曬、濃縮，直到鹵水中的含鹽量接近飽和時(shí)，將鹵水引入到調(diào)節(jié)池，最后排入結(jié)晶池曬鹽。海水曬鹽方法。在保持現(xiàn)狀灘型的基礎(chǔ)上，淡化濃縮水制得的鹵量比原來(lái)增加一倍多，故每副單元灘的結(jié)晶面積相應(yīng)要增加。把原調(diào)節(jié)池和末步制鹵池改建成結(jié)晶池，其面積約占總面積的12%（其中2%作為坨基），再前步改作調(diào)節(jié)池。這樣結(jié)晶面積擴(kuò)大一倍，結(jié)晶區(qū)面積占鹽灘面積的20%，滿足鹵量增倍后的結(jié)晶需要。制鹵區(qū)面積由原來(lái)的90%減小為78%，制鹵步格由原來(lái)一般的九步縮短為七步，符合5°Be海水進(jìn)灘制鹵工藝設(shè)計(jì)要求。
濃海水曬鹽效益。岱山綠源海水淡化有限公司在2011年7月1—15日和12月1—15日期間，累計(jì)生產(chǎn)淡水6萬(wàn)m3，產(chǎn)生濃海水11萬(wàn)m3，其中8萬(wàn)m3引至岱山海豐鹽場(chǎng)用于濃海水制鹽，期間濃海水利用率達(dá)72.7%。需用鹽田面積533畝。成本核算。若濃海水原料為無(wú)償供應(yīng)，結(jié)合岱山鹽場(chǎng)實(shí)際原鹽產(chǎn)能和質(zhì)量情況，3萬(wàn)噸濃海水可使6000畝鹽田受益，年增產(chǎn)原鹽2.4萬(wàn)噸，收購(gòu)價(jià)格按412元/噸計(jì)（一級(jí)鹽50%，二級(jí)鹽50%）。計(jì)項(xiàng)目年銷售收入為989萬(wàn)元（不含稅）。成本及費(fèi)用測(cè)算：包括動(dòng)力費(fèi)（原噸鹽耗動(dòng)力的50%）、鹽膜費(fèi)、折舊費(fèi)、人員工資（原定額50%）、租賃金（產(chǎn)值5%）、修理費(fèi)、借款利息（年利率8.4%）等，合計(jì)每噸300元。利潤(rùn)：正常生產(chǎn)年份鹽場(chǎng)新增利潤(rùn)總數(shù)=（412－300）元/噸×2.4萬(wàn)噸=268.8萬(wàn)元。降低海水淡化成本：(268.8萬(wàn)元×2)/(1.55萬(wàn)噸/天×365天)=0.95元/噸
結(jié)論
對(duì)岱山島綠源海水淡化公司排放的濃縮海水的理化分析及與普通海水理化特性的比較，并通過(guò)對(duì)日曬鹽場(chǎng)制鹽工藝特點(diǎn)的分析表明：濃縮海水在總堿度、鹽度、溶解氧、Ca2+、Mg2+等含量方面有很大的提高（波美度達(dá)到4.2-4.3oBe，是普通海水的1.6~1.7倍），而COD、濁度則大為降低，有利于縮減制鹵階段鹽田面積，有效提高單位鹽田面積日產(chǎn)量。對(duì)濃縮海水制鹽試驗(yàn)表明：考慮天氣影響，利用海水淡化后濃縮海水制鹽，平均單位面積日產(chǎn)量提高約2倍左右。綜合利用海水淡化水廠的濃縮海水制鹽，變廢為寶，不但提高了單位鹽田面積的產(chǎn)量，降低制鹽成本，同時(shí)也極大降低了對(duì)海洋生態(tài)的破壞，該技術(shù)的推廣具有較好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
