鹹水

鹹水

鹹水,與淡水相對,指溶解有較多氯化鈉(NaCl,通常同時還有其它鹽類物質)的水。主要包括海水和一部分湖泊(鹹水湖)的水。由於水質低劣,口感極差,甚至不能飲用,其中多項指標不符合或達不到國家《飲用水衛生標準》,表現為高濃度鹽鹼成分,甚至表現為高硬度、高氟、高砷、高鐵錳、低碘、低硒特徵,多年以來嚴重影響了所在地人民民眾的生活質量和身體健康水平。

簡介

礦化度為3~10g/L的水。如內陸乾旱地區的鹽湖表面水、淤泥水和海洋、海灣水等。

長期飲用鹹水可造成氟斑牙、胃腸道功能紊亂等疾病,嚴重者可誘發膽結石、腎結石,甚至會引起食道癌。

組成

鹹水含有高濃度的鈉、鉀、鈣、鎂、碳酸根、硫酸根和氯離子,同時還含有相當濃度的鋰、銣、銫和溴等。鹹水不適於飲用及工農業用水。

分布

水中含有大量鹽分,味道又鹹又苦的就是鹹水。地球上的水絕大部分是鹹水,最多的是海洋水,其次是一些鹹水湖湖水。鹹水不能直接飲用。

形成原因

一是局部地區富含鹽,二是河水衝擊造成的。

分類

鹽度鹽度

海水

鹽水:含有溶化鹽的水。

汽水(水域):半海水水域。

鹽溶液:飽和鹽水。

生理鹽水:一種氯化鈉溶解。

治理措施

天然降雨

降雨量增多,使得水庫儲水充足,依靠有效的水資源調配,能夠解決淡水用水需要。

建立蓄淡抗鹹體系

為解決鹹潮帶來的供水問題,中山先後新建了坦洲鐵爐山,神灣南鎮、古宥,大涌嵐田,三鄉龍潭等多座防鹹抗旱水庫。

淡化方法

主要淡化方法的原理及其特點苦鹹水的淡化實際上就是鹽水淡化,使鹽水脫鹽淡化或者經處理後達到飲用水標準。苦鹹水和海水淡化方法有許多種,主要是蒸餾法、電滲析法和反滲透法。苦鹹水淡化大多採用反滲透法和電滲析法,主要是反滲透法。在海水淡化方面,主要是蒸餾法和反滲透法。

蒸餾法

蒸餾法就是把苦鹹水或海水加熱使之沸騰蒸發,再把蒸汽冷凝成淡水的過程。蒸餾法是最早採用的淡化法,其主要優點是結構較簡單、操作容易、所得淡水水質好。蒸餾法有許多種,如多效蒸發、多級閃蒸、壓汽蒸餾、膜蒸餾等。

電滲析法

1、電滲析法的基本原理、特點和適用範圍

在苦鹹水淡化中套用的電滲析法簡稱ED是利用離子交換膜在電場作用下,分離鹽水中的陰、陽離子,從而使淡水室中鹽分濃度降低而得到淡水的一種膜分離技術。電滲析裝置是利用離子在電場的作用下定向遷移,通過選擇透過性的離子交換膜達到除鹽目的。在外加直流電場的作用下,水中的離子作定向遷移(陽離子交換膜只允許陽離子通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過),使一種水中大部分離子遷移到另一種水中去。該技術具有工藝簡單、除鹽率高、制水成本低、操作方便、不污染環境等主要優點,但存在對水質要求較嚴格、需對原水進行預處理等缺點。中國在20世紀80年代將此法用於苦鹹水淡化、工業用純水和超純水製造。
2.、電滲析法在苦鹹水淡化工程中的套用特點

(1)電滲析對鐵、鎂、鈣、鉀、氯化物等溶解性無機鹽類及毒理學指標砷、氟化物的去除率達66%~93%,可以滿足苦鹹水淡化需求;

(2)電滲析對耗氧量的去除率較低,僅15%~45%,但由於原水中上述指標含量較低,去除率雖低,尚能滿足生活飲用水衛生要求;

(3)電滲析對SO2- 4的去除率為63.8%,用以淡化SO-42Na型和SO4·Cl2Na型水,很難滿足生活飲用水衛生要求;

(4)電滲析過程的能耗與給水含鹽量有密切關係,給水含鹽量越高,能耗越大,因此電滲析比較適合低鹽苦鹹水的淡化。
此外,由於電滲析不能去除水中有機物和細菌,加之設備運行能耗較大,使其在苦鹹水淡化工程中的套用受到局限,因而原有電滲析裝置在苦鹹水淡化方面逐漸被反滲透裝置所取代。

反滲透法

反滲透淡化法不僅適用於海水淡化,也適合於苦鹹水淡化。現有的淡化法中,反滲透淡化法是最經濟的,它甚至已經超過電滲析淡化法。

1、反滲透法的基本原理及特點

用一種選擇透過性膜將一個容器分為兩半,在膜的兩側同時分別加入純水和鹽水,使膜兩側的液面一樣高,過了一定時間會發生鹽水側的液面在升高,純水側的液面在下降,這是由於水分子透過半透膜向鹽水側遷移的結果,這種現象稱為滲透。能夠對水或溶液具有選擇透過性的膜稱為半透膜。如果在濃溶液一邊加上適當的壓力,則可使滲透停止。

當稀溶液向濃溶液的滲透停止時的壓力稱為滲透壓。反滲透則是在濃溶液一邊加上比自然滲透更高的壓力,扭轉自然滲透方向,把溶液中的離子壓到半透膜的另一邊,這與自然界的正常滲透過程相反,故稱之為“反滲透”,這種裝置稱為反滲透裝置。

反滲透方法可以從水中除去90%以上的溶解性鹽類和99%以上的膠體微生物及有機物等。與其他水處理方法相比具有無相態變化、常溫操作、設備簡單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應範圍廣、自動化程度高和出水質量好等優點。尤其以風能、太陽能作動力的反滲透淨化苦鹹水裝置,是解決無電和常規能源短缺地區人們生活用水問題的既經濟又可靠的途徑。
由於反滲透過程的推動力是壓力,過程中沒有發生相變化,膜僅起著“篩分”的作用,因此反滲透分離過程所需能耗較低。在現有海水和苦鹹水淡化中,反滲透法是最節能的。

2、常規的反滲透法工藝流程

常規反滲透法工藝流程是:原水→預處理系統→高壓水泵→反滲透膜組件→淨化水。其中預處理系統視原水的水質情況和出水要求。 可採取粗濾、活性炭吸附、精濾等,精濾必不可少,是為了保護反滲透膜、延長其使用壽命而設立的,;另外,複合膜對水中的游離氯非常敏感,因而預處理系統中通常都配備活性炭吸附。

3、反滲透法給水預處理

給水預處理對反滲透法安全運行是至關重要的。無論地表水地下水,都含有一些可溶或不可溶的有機物和無機物。雖然反滲透能截留這些物質,但反滲透主要是用來脫鹽。如果反滲透給水中含有過多的濁度、懸浮物質,這些物質將會淤積在膜表面上,此外還可使水中硬度過高而結垢,這些將使流道堵塞,造成膜組件壓差增大、產水量和脫鹽率下降,甚至使膜組件報廢的嚴重結果。另外不同膜材料具有不同的化學穩定性,它們對pH、余氯、溫度、細菌、某些化學物質等的穩定性也有很大的影響,對給水預處理的要求也不同。一般來講,膜組件生產廠商均會提出給水水質指標。這些指標包括:

(1)淤泥密度指數(SDI)。該指數能較好地反映給水中膠體、濁度和懸浮物的含量,給水預處理後,SDI越低對膜組件的使用年限越長,一般要求SDI≤4。降低給水中的SDI,可採取絮凝、沉澱、過濾等方法。

(2)pH。複合膜耐pH範圍較寬(2~11),而三醋酸纖維素耐pH範圍較窄(3~8),超過規定範圍膜易水解。調節pH的另一個目的是降低給水中的鹼度。

(3)鹼度。鹼度是度量水樣中和酸的能力,能與酸中和的物質是氫氧根離子、碳酸鹽、碳酸氫鹽、矽酸鹽磷酸鹽等,鹼度與氫氧化物和碳酸鹽結垢有密切關係。鹼度過高就必須用酸中和加以破壞。

(4)溫度。不同膜材料的耐溫能力有所不同。如複合膜耐溫可高達45℃,而三醋酸纖維膜則不能超過35℃,水溫度過高還會增加膜的壓密性,膜組件產水量會大大下降。此外較高的水溫(超過25℃)會加速細菌的繁殖,這時更要注意滅菌措施。

(5)鐵錳的含量。鐵、錳易造成膜面上污垢的沉積。

(6)硫酸鹽。硫酸鹽(如CaSO4)不易清除,當硫酸鹽和鈣、鎂含量較高時,必須注意加防垢劑,嚴格控制水的回收率。

(7)硬度。硬度主要指鈣離子和鎂離子的含量,它是碳酸鹽垢硫酸鹽垢的主要成分。通過計算水中Lange2lier飽和指數、Stiff和Davis穩定指數可判斷結垢的趨勢。

(8)余氯。加氯滅菌也是反滲透淡化過程中不可少的過程,但不同膜材料的耐氯性有很大的差別。三醋酸纖維素耐氯性能較好,可耐1.0mg/L的余氯,而複合膜則只能在低於0.1mg/L下運行。通過加入亞硫酸氫鈉可以降低余氯。

(9)總有機碳(TOC)。TOC過多可能引起微生物的污染,特別是經過殺菌消毒過程,如水溫較高,消毒分解的有機物,正是細菌的餌料,以致殘存的細菌繁殖更快,醋酸纖維素膜對此非常敏感。降低給水中的TOC,可通過活性碳吸附。

研究發現

火星發現的季節性暗色條紋火星發現的季節性暗色條紋

台北時間2012年11月2日訊息,據媒體報導,一項研究指出,探測器在火星上發現的季節性流體痕跡可能是由鹹水造成的。在火星的春夏季節,探測器發現在一些火星隕石坑的斜坡上有一些暗色的,像手指般延伸的細長條紋。這些神秘的條紋會在冬天消失,然後在下一年的春天再次出現。 對此美國科學家提出了一種解釋,認為鹹水的融化和蒸發可以解釋這種神秘暗色條帶的形成。

套用前景

隨著地球人口增多、淡水資源危機日益突出,人們在研究利用高科技技術降低鹹水鹽度,供人類利用。 也可以通過蒸發鹽水裡的水分,從而獲得鹽。

相關知識

淡水

淡水是水質中僅有微量溶解的氯化鈉的水,是相對於海水或礦泉的一種水體。

鹹潮

鹹潮(又稱鹹潮上溯、鹽水入侵),是一種天然水文現象。當淡水河流量不足,令海水倒灌,鹹淡水混合造成上遊河道水體變鹹,即形成鹹潮。鹹潮一般發生於冬季或乾旱的季節,即每年十月至翌年三月之間出現在河海交匯處。

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