1、浅谈核能海水淡化后盐分的处置方法摘要：文章简单分析了核能海水淡化后盐分组成，介绍了核能海水淡化后盐分的处置方法，包括直排法和再利用法两类。文章详细分析了盐分各类处置方法适用的条件及其优缺点，指出我国核能海水淡化盐分再利用处置方法的适用性和经济性，并介绍了核电站、海水淡化厂、盐厂的耦合产业链的前景。 关键词：海水淡化;盐分;处置方法 Abstract: In this paper, a simple analysis of the composition of salt nuclear seawater desalination, introduces the disposal method o
2、f salt nuclear seawater desalination, including direct method and usage of two. This paper analyzes the various disposal methods for salinity conditions and their advantages and disadvantages in detail, and pointed out that Chinas nuclear seawater desalination salt recycling disposal method applicab
3、ility and economy, and introduced the nuclear power plants, desalination plants, plant coupling industrial chain perspective. Key words: seawater desalination; salinity; disposal methods 中图分类号：F407.23 一、概述 我国沿海地区经济发达,人口众多,对水资源的需求量大,而沿海城市人均水资源严重匮乏。为了解决我国沿海城市的水资源问题,除了传统的节约用水、废水利用、远途调水等方法外，利用现代技术大规模开辟新
4、的水资源则首推海水淡化技术。利用核电站的排出热能可为海水淡化提供大量的廉价能源, 一方面可降低海水淡化的成本、提高核燃料利用率; 另一方面使用核能可避免大量燃烧化石燃料造成的环境污染问题和温室效应1。 全世界现有 13 座核电站和海水淡化装置联合建设,而且有逐渐增加的趋势，涉及到的技术包括蒸馏法与反渗透法，蒸馏法又分为多级闪蒸、多效蒸馏、压汽蒸馏等几种方法2。随着可持续发展战略的实施，海水淡化过程对环境的影响日益受到关注，海水淡化在有效解决缺水问题的同时，其过程对环境也产生了一些不利影响，其中浓盐水对排放地的污染就是一个有待解决的重要问题：浓盐水不但含盐量高，而且含有海水处理时添加的一些化学物
5、质，如果排放不当就会对土壤、地表水、海洋环境等造成污染。因此，根据淡化厂实际情况科学合理地选择盐分处置方法对减小环境污染、降低处理成本都十分重要。 二、盐分组成 盐分的组成取决于海水的水质和海水淡化采用的工艺。其中海水水质和核能海水淡化厂的选址密切相关，各个核能海水淡化厂的海水水质存在一定的差异。海水淡化采用的工艺对浓盐水有影响的操作包括海水加氯消毒、调节 pH、海水絮凝和添加防垢剂等，工艺过程中所加入的化学物质和高浓盐分常常随着浓盐水一起排放，从而对排放区域的环境造成严重影响。 大量研究数据表明，核能海水淡化后盐分的组成不是由过程中添加的化学物质决定的，因为添加剂的用量相比海水来说比较小；而
6、是主要由海水的组分决定的。一般来说，海水是一种非常复杂的多组分水溶液。海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在，可以划分为以下五类，见表 1 海水成分表。 表 1 海水成分表3 海水淡化后排放的浓盐水浓度是自然海水浓度的好几倍，海水的浓缩对于盐分再利用来说是一个很有利的因素。 三、盐分的处置方法 目前，世界上常用的盐分处置方法可分为两大类。一类是直排法，如排入海洋、污水处理系统等；第二类将再利用法，如制盐和提取化工原料等。 选择盐分处理办法时需要考虑的因素包括：盐分的排放量、组成、排放地的环境特征、公众接受度、投资和处置费用等4。其中公众接受度和处置费用是要考虑的最重要因素。浓盐水的处置方法很
7、大程度上是根据公众接受度来决定的，在公众接受的前提下，费用取决于盐分组成、处置方法以及排放地的环境特征。处置费用约占总淡化成本的 5%30%。总的来说，邻近海洋或湖泊的淡化厂一般将浓盐水直接排入附近水域，而考虑到能源的有效利用，盐分再利用法更有广阔的前景。 1直排法 （1）排入核电站周边海洋 相对于核电站周边浩瀚的海洋来说，海水淡化后所排放的浓盐水是极微小的一部分，它们不会对海洋环境造成很大影响。因此，将浓盐水直接排入海洋可能是核能海水淡化厂当前最为廉价的方法。 但海洋对排放物的消纳能力并不是无限的，高浓度的浓盐水和淡化过程中引入的化学物质可能对排放口周围的海洋生物造成伤害。另外浓盐水可能快速
8、沉入海底并危害敏感的深海环境，影响大小取决于排放地的水力及地理因素。某些地区水流交换较快，化学物质不易聚集，是理想的浓盐水排放区域；而某些封闭水域水流交换慢，化学物质很难分散、稀释，排放浓盐水容易造成局部生态环境破坏。 在实际设计中，为了确保环境及进料水不被浓盐水污染，淡化厂要尽可能的使排放口远离海岸及进水口，在淡化厂建成运行后要跟踪监测和报告排放口周围海水性质和生物群落种类，数量变化，从而为日后改建或兴建淡化厂提供依据。 （2）排入核电站处理系统 目前，有一种思路是淡化厂将浓盐水排入核电站的污水处理系统，与核电站的生活污水共同处理。浓盐水首先要经过无害化处理，消除对水体水质的不利影响，达到一
9、定标准后才可排入核电站污水处理系统进行进一步处理。采用该方法的优点是：建设与运行费用低，易于管理。但是缺点也很明显。一、仅适用于小型核能海水淡化厂，因为浓盐水进入污水处理厂后对污水生化系统有种种影响，排放量大时还可能超出了现有污水体系的处理能力。二、浓盐水对核电站污水处理设备及管道有很强的腐蚀作用。 2.再利用法 将浓盐水进行重复利用既可以消除对环境的不利影响，又可以降低淡化成本。海水淡化后排出的浓盐水其温度及浓度都较高，将浓盐水排入盐场晒盐和提取化工原料有可能降低系统费用，达到海水化学资源综合利用的目的。但盐水大规模的应用涉及到社会、经济、技术等多方面问题，应综合加以考虑。 核能海水淡化后的
10、浓盐水中主要包括了 NaCl、MgSO4、MgCl2、Br2等物质。对浓盐水进行再利用，需要进行一系列的操作，见图 1。 图 1 浓盐水制盐原理图5 一般来说，在合适的气候条件下，可以有效利用充足的太阳能，将浓盐水储存在蒸发池中让其逐渐蒸发，中东、澳大利亚和美国的一些干旱或半干旱地区已经较大规模地采用了这种方法来处理浓盐水。用蒸发池来处理浓盐水可充分利用太阳能而不需要消耗其它能量，但蒸发速度低或浓盐水处理量大时，需要占用大量的土地。核电站周边地区土地较多，在核电站安全性能达标的情况下，周边土地可以用来建造蒸发池。 蒸发池如果建造不合理浓盐水会渗透入地下而改变地质，可通过设置收集系统或密封衬套等
11、措施来保证蒸发池的密封性能。通过正确的选址，合理的设计和管理，海水淡化厂采用蒸发池来处理浓盐水有着明显的经济和环境优势。 核电站、海水淡化厂、盐厂的耦合具有良好的经济性和可操作性。核电站为海水淡化工程提供淡化所需要的大量能源，如蒸汽与电力；海水淡化装置可以使用核电站的海水取水、排水设施及其它公用设施，从而降低海水淡化厂的工程造价；海水淡化厂的浓盐水作为盐厂的原料，减少了盐厂的能耗，降低了盐厂的蒸发时间；盐厂的制盐也减少了海水淡化浓盐水的排放，降低了对环境的污染。因此，核电海水淡化厂对浓盐水的再利用具有更高的经济性和搞好的操作性。核电站、海水淡化厂、盐厂的耦合图可以表述为图 2。 图 2 核电站
12、、海水淡化厂、盐厂耦合图 四、结论： 核能海水淡化后盐分的排放对环境造成的不良影响已经引起了各国政府及有关人员的关注。大多数国家不仅仅满足于从技术方面去解决污染问题，而且开始从经济方面去考虑对盐分的处置。我国核能海水淡化产业尚属起步阶段，目前还看不出浓盐水排放对环境造成的影响，但随着核能海水淡化技术的成熟、规模的不断增加，盐分处置这一问题将会越来越重要，因此需要在经济性和适用性方面及早考虑并研究方案。 参考文献： 1 清华大学核能技术设计研究院，山东核能海水淡化工程预可行性研究报告，2001。 2 赵河立，初喜章，阮国岭，核能在海水淡化中的应用，海洋技术，V21,No4. 3 张方检，我国的海水，海洋出版社出版，1986 年 3 月。 4 M Mickley, R Hamilton, L Gallegos and J Truesdall. Membrane concentration disposal. C American Water Works Association Research Foundation, Denver, Colorado, 1993. 5 赵凤桐, 从海水中制盐的方法,氯碱工业,1990 年 06 期。
