第1章　绪论

1.1　苦咸水处理的重要性

有关方面的数据显示，我国苦咸水分布面积为160万平方公里，约占全国国土面积的16.7%；全国地下水资源中有三分之一是不适宜或需经处理才可以饮用的苦咸水。

目前，我国农村有3亿多人为水所困，有1亿多人口在饮用苦咸水等不安全的水，仅在西部地区就有2000多万的人口、5000多万的牲畜饮水困难且水质不安全。在我国北方干旱、半干旱地区的部分地方，地下苦咸水是唯一的水源。由于缺水和水质问题，克山病、大骨节及慢性砷或氟中毒等一些地方病严重影响了人体健康。世卫组织一项调查的相关结论称，80%的疾病和50%的儿童死亡都与饮用水水质不良有关。因此，充分利用西部地区的苦咸水资源，生产出清洁和安全的淡水，是提升地区性饮水安全的重要选择。让受水之困的人、畜能够有安全的饮用水，为西部地区的人民创造良好的生产和生活环境，保障生态安全，是惠及民生、关系人民福祉、全面建设小康社会十分重要而紧迫的任务。

随着经济社会发展和人口的增长，生态破坏和环境污染严重，以及气候变化等影响，使得我们不得不面临资源性缺水和水质性缺水的严峻形势。目前，全国近600个城市中，有近400个供水不足，其中100多个严重缺水。特别是西部的干旱地区，部分省区人均水资源量低于500m3的极度缺水线。同时，我国水污染带来的水质性缺水日益严重，2012年的中国环境状况公报显示，全国198个城市的地下水监测点位中，较差或极差水质的监测点比例占到了57.3%。水资源的供需矛盾已成为制约我国经济社会可持续发展的重要因素之一。

因此，转变传统水资源利用的理念、方式，积极推进苦咸水、微咸水、海水等非常规水资源的开发利用，提高水资源的利用效率，可以在存量资源不变的条件下，有效增加新的水资源供给量，是缓解水资源供需矛盾的重要途径。

地球表面虽然有2/3被水覆盖，但是其中的97%为无法饮用的海水，只有不到3%是淡水，淡水中又有2%封存于极地冰川之中。在仅剩的1%淡水中，25%为工业用水，70%为农业用水，只有约5%可供饮用和其他生活用途。淡水资源的30%为地表水，剩余70%为地下水。地下水虽储量丰富，但由于溶解了地下岩层中的矿物，很多地区的地下水含盐量超过1000mg/L，被称作苦咸水，无法直接饮用。随着全球人口增加、经济发展，水资源不断被开发，世界上缺水现象十分普遍，全球淡水危机日趋严重。目前世界上100多个国家和地区缺水，缺水人口达23亿，占总人口的41%。中国是联合国公布的13个贫水国家之一。

溶解在水中的盐分对健康无明显危害，但是影响口感及日常使用。这些盐分无法通过传统的水处理方法进行去除，考虑到脱盐的成本，WHO给出了允许低于1000mg/L、建议低于500mg/L的推荐值，各国水质标准在此基础上稍有调整。

将海水或苦咸水中过多的盐类去除，即可以制取饮用水，这就是所谓的淡化或者脱盐。脱盐方法有蒸馏、离子交换、电渗析、反渗透等。热法脱盐工艺经历了约60年的发展，膜法脱盐工艺经历了约40年的发展。基于膜分离技术的反渗透工艺由于具有造价低、电耗低、效率高的特点，逐渐成为海水或苦咸水脱盐的首选工艺。目前全球大约有15000座脱盐工厂，其中约80%采用的是膜法工艺。

苦咸水淡化方法主要有蒸馏法、膜法、电渗析法。蒸馏法主要有多效蒸馏（ME）、多级闪蒸（MSF）、压气蒸馏（VC）；膜法主要有反渗透（RO）、纳滤（NF）；电渗析法主要有电渗析（ED）、频繁倒极电渗析（EDR）等。目前，世界上苦咸水淡化产量达7.0×106m3/d左右。2010年美国统计的各种膜工艺在实际工程中的应用比例见表1-1。

表1-1　美国膜技术调查数据

注：BWRO全称为brackish water reversed osmosis，即苦咸水反渗透；SWRO全称为sea water reversed osmosis，即海水反渗透。

地处北非的阿尔及利亚也是一个严重缺水的国家，北部靠海、人口集中但缺乏淡水资源，中南部地区地处撒哈拉沙漠，缺水尤为突出。撒哈拉沙漠一些区域地下蕴藏着丰富的地下水资源，每年可开采量约为53×108m3，为阿尔及利亚南部供水提供了可靠的保证。但是这里的地下水含盐量一般都超过2000mg/L，不能直接饮用，需要进行脱盐处理。