前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇空气污染调研报告范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
有关空气污染与防护的话题再次成为国民关注的焦点。在北京空气PM2.5浓度直逼300μg/立方米之时,高调的慈善楷模陈光标扬言将卖空气,地产商潘石屹在对谈视频节目《老友记》中也开始大力宣传PM2.5的危害。国人对于PM2.5的关注,到了前所未有的程度。
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
2012年2月,国务院同意新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。2012年9月9日,北京市环保局监测中心表示,新版空气质量平台2012年年1月1日上线。北京市环境监测中心站表示2012年10月起北京有望将PM2.5纳入空气质量新评价体系。
可以说,将PM2.5纳入空气质量新评价体系本身已是社会的重要进步,而来自公众层面的广泛关注和讨论,更让环保观念深入人心。与此同时,关注呼吸健康基础上的PM2.5防护产品领域,也涌现出了新的商机。
来自北京苏宁官方微博的销售数据显示,目前,一线城市各大卖场和商场内,以亚都、松下、美的、飞利浦、远大等为主的空气净化器、带有除尘杀菌功能的空调等全面热销,随着防治PM2.5意识的广泛传播,近一年来,销售量均呈现较大幅度地增长。
据《中国空气净化器市场分析调研报告》显示,未来5年,我国空气净化器产业将保持30%的速度高速增长。目前全球空气净化器年销量超过1000万台,但在中国家庭普及率却只有0.2%。但业内人士表示,随着市民对空气质量的关注度不断上升,目前已有不少商家已把布局PM2.5市场作为战略重点。
在中国抗菌协会副会长康纶纤维(上海股交中心股票代码100005)董事长赵丹青看来,国家PM2.5政策的实施,将使其防护市场迎来销售旺季。事实上,对于这块利国利民大蛋糕的竞逐,才刚刚开始。以即将投放市场的康纶纤维研发的室外有效隔绝PM2.5的绿盾微滤技术为例,这种技术能够全方位的保证国民呼吸健康。
然而,作为防护PM2.5市场上的领头军,空气净化器的作用只能局限在室内。当空气污染较严重时,外出就只能求助于口罩。PM2.5引起公众关注后,北京的公交车、地铁、大街上,戴口罩的市民也不在少数。
目前,我国市面上有许多防化学制剂、保温、运动型等不同种类的口罩,但大都面向固定用途,对PM2.5无特定效果,透气性较差。医用口罩也不能够有效抵御PM2.5,它们大都是基于无纺布,或者类似的大孔径纤维制成的,微小的PM2.5对此表示毫无压力。
据了解,口罩的防护能力有两个权威的国际标准:根据欧洲FFP标准,FFP2和FFP3的口罩对3μm颗粒的防护效率超过94%,但对于PM2.5(2.5μm以下的颗粒物)的隔绝效果相对较差。最近,美国Nelson试验室传来消息,由中国厂商研发的绿盾微滤技术对0.1um(PM0.1)颗粒物过滤效果大于99%,完全符合美国NIOSH标准。这意味着依赖该技术生产的绿盾口罩将成为国内首款有效预防PM2.5颗粒适合普通人日常使用的口罩,同时,该口罩采用能抵抗“超级细菌”的康纶纤维制成,达到了杀菌防PM2.5的双重功效。
【关键词】煤矿开采;矸石的利用;充填;顶板管理
前言
煤矸石是我国工业固体废料中产生量、累计积存量和占地面积最大的固体废弃物。它主要来自岩石及煤)岩巷道、硐室掘进和煤炭中混杂的矸石。煤矸石的大量排放给人类生存环境和条件带来很大的威胁与危害,主要表现在:侵占土地、污染环境、危害人类安全。煤矿必须处理矸石山造成的污染,赔偿损失,购买和补偿占压的土地;加之传统开采造成的开采沉陷的经济负担,有的煤矿已达到难以承受的地步。
1我国煤矸石利用与治理现状
目前我国有矸石山约1500座,煤矸石的堆积量累计近40亿t,占地约20万亩。矸石的产出量约占煤炭产量10%,目前我国的矸石量以每年约1.5亿t的速度递增,年新增占地面积6000亩左右,煤矸石已成为我国排放量最大的工业固体废弃物。这些煤矸石不仅占用了大量土地,还对地下水造成严重污染。同时,煤矸石山溢流水的污染使土壤盐分升高,导致土地盐碱化,使农作物生长发育受到影响,有的因污染严重无法耕种。大量煤矸石山的存在容易造成空气污染,尤其在高温季节,产生的大量有害气体,使周围地区常常尘雾蒙蒙,造成大气污染。部分地区矸石山因暴雨而引发泥石流,对环境和人民的生命财产造成了重大危害。
近年来,我国在煤矸石的利用方面做了大量的工作,取得了较好的成效。主要表现在以下方面:利用煤矸石对采煤塌陷区回填,进行土地复垦,恢复植被及生态环境;利用煤矸石制砖,利用煤矸石发电;利用煤矸石制造水泥;利用煤矸石做陶瓷原料;利用煤矸石生产化工产品等。这些煤矸石的应用技术是降低煤矸石的堆积量、减少污染、提高经济效益的良好途径。我国为了扩大煤矸石的利用,出台了许多优惠政策,在一些地区和企业也取得了较好的经济、社会效益,对解决现有煤矸石的堆积是有效的办法。但也存在如下问题:这些方法消耗矸石的数量较小,远远低于矸石的产出量;上述技术对矸石的利用有一定的条件,有的对发热量有要求,有的对矸石的矿物成份及含量有要求,使得其应用受到一定的限制;在利用煤矸石的过程中有的造成二次污染;在目前的条件下,多数企业由于资金、技术、管理及认识等方面的原因,使煤矸石的综合利用难以推广。这些问题的存在,使得煤矸石的危害难以从根本上解决,所以必须探寻新的途径,减少矸石的采出或实现矸石的零采出。
2减少矸石采出量的途径
煤矿生产中矸石的产生途径主要有:巷道(峒室)掘进产生;工作面回采顶板矸石冒落掺入原煤经煤炭洗选而产生的矸石;采掘工作面因地质条件变化(如断层、火成岩侵入、煤层变薄等)而采出的矸石;巷道清理、修护产生的矸石。其中主要是岩石巷道掘进产生的,对主要大巷和采区巷道布置在岩石中的矿井,掘进产生的矸石占矸石总采出量的80%左右。所以要减少矸石的采出量,必须尽可能地减少岩石巷道的数量。
2.1利用煤矸石进行采空区充填
煤矿开采引起的地面下沉也是对环境破坏的一个重要表现,要避免因开采对地面环境和地面建筑的破坏,一般采用通过对一定条件下老顶的冒落高度的计算来确定采场大小和煤柱尺寸,必然以牺牲大量的煤炭资源为代价。随着开采技术的进步,近年来采空区充填技术日益成熟,在沿空留巷、“三下”采煤、防止采空区漏风及控制坚硬顶板等方面,充填技术得到了广泛的应用。要最大限度地控制地面沉降,采空区充填是最有效的办法。我国目前进行采空区充填的材料主要是粉煤灰、水沙、高水材料等,国外已经有利用煤矸石在井下直接加工进行采空区充填的,所以我们应该在这方面进行研究和尝试,煤矸石在井下直接加工利用不但节约了矸石运输成本,减少了对大气和环境的污染,同时可以有效减少地表的沉降或保证工作面回采安全,起到一举两得的作用。
2.2加强顶板管理,减少矸石冒落
采掘工作面原煤中的矸石主要是由于对顶板的管理不力、支护不及时或支护失效造成掉顶而掺入的。实际生产中通过及时支护、加大支护强度可以控制掉顶现象的发生。目前采掘工作面支护技术发展较快,能够实现对顶板的有效控制,液压支架和单体液压支柱的使用,其初撑力比摩擦支柱或木支柱有了较大提高,且操作更容易,有利于回采工作面的顶板控制;锚杆锚索支护和前探梁支护的使用有利于掘进工作面的顶板控制,使片帮漏顶现象减少。另外,通过加强现场管理,控制工作面的端面距,采取及时有效的护顶措施,可以减少矸石的冒落。通过加强掘进巷道工程质量和采用合理的巷道支护手段,可以提高支护效果,降低巷道变形量,减少巷道修护量和修护次数,从而减少矸石产生量。通过超前有效的地质工作,及时掌握地质构造情况,可以调整采掘工作面通过构造的方式,以减少矸石产生量。煤炭生产过程中虽然不可避免地要产生矸石,但采取以上措施可以把矸石掺入量降到最低。
2.3尽量采用全煤巷道
采用全煤巷设计的矿井,可减少大量的联系巷道,从而减少巷道总量,除了减少矸石的采出量外,还可提高施工速度,降低基建周期。这在国外先进的采煤国家已成功运用,目前国内新设计的大型现代化矿井也采用了全煤巷布置方式,例如设计能力300万t的兖州济宁2号井、正在建设的设计能力600万t的新汶矿业集团龙固煤矿等。这样将取消地面永久矸石山(建井期间设临时矸石山),真正达到消除矸石污染的目的。
2.4改变回采工艺,彻底消灭矸石
煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧,通过对煤的热解作用及化学作用产生可燃气体,是集建井、采煤、转化工艺为一体的多学科开发清洁能源与化工原料的新技术,其实质是将物理采煤转变为化学采煤,只提取煤中有用组分,将灰渣、矸石、放射物等有害物留在地下,完全抛弃了庞大、笨重的采煤和地面洗选转化设备,实现井下无人、无设备生产工作面,可充分回收和利用报废矿井煤炭资源,充分保障工人人身安全,减少地表环境破坏,实现清洁燃烧,以及为发展煤化工和理想新能源提供原料。因而,该技术具有安全、高效、污染少等优点,有利于环境保护与生态平衡,提高煤炭资源利用率,实现安全生产。
据我国能源需求及煤炭资源的赋存情况,对回收被传统采煤工艺所遗弃的煤炭资源(煤柱、薄煤层、极倾斜煤层),开发城市、江河、交通线以下的煤炭资源,开发油页岩,开发千米以上的深部煤炭资源等方面的煤炭开采,可以采用煤炭地下气化技术。
我国在这方面已做过系统的技术研究并进行了工业性试验,取得了阶段性成果,同时与英国等国家开展了技术合作,该技术能够推广应用。
3结语
煤炭开采产生的矸石山不但占用大量土地,而且对环境造成严重的污染与破坏。因此,通过上述方法减少矸石的产出量,不仅可以减少煤炭开采对环境造成的负面影响,还可以降低生产成本,实现绿色开采,使煤炭工业可持续发展,具有良好的社会、经济效益。
参考文献:
关键词:生物课外实践活动;初中生物课程;作用分析
生物课外实践活动对于课程的教学发展具有重要的指导意义。广大教师立足于生物课程的课堂教学,以培养学生的课外实践活动能力为主导方向,将教学资源进行有效的整合处理与充分利用,对于提升学生的生物课程学习效果与个人技能素养的提升具有重要的推动作用。
一、生物课外实践活动的教学意义
第一,生物课外实践活动的开展对于激发学生对生物课程的学习兴趣具有重要的促进作用。课外实践活动相对于课堂教学具有不可比拟的教学优势,学生可以在实践活动中印证生物理论的正确性,让学生通过实际考察对生物教学内容有更深刻的印象与直观感受。与此同时,课外活动的探究性与学生的好奇心具有高度的匹配性,学生可以在实践操作中保持长时间的关注度,避免课程教学中抽象的理论性,以实现提升学生科学素养与学习技能的终极教学目的。
第二,生物课外教学实践活动的开展有利于拓展教学空间。传统的生物课程教学模式主要以抽象的理论教学以及教师的课程讲解为主导,学生在单一教学方式的过程中很容易失去学习兴趣。在课外实践活动过程中,教师不仅可以创新教学方式,也可以在实践活动中突破时间和空间的局限,帮助学生在实际操作过程中掌握生物规律,提升学生的生物素养。
第三,生物课外实践活动有利于培养综合性人才。实践活动相对于课程教学,能够帮助学生在自我探究式的学习过程中培养学生发现问题、解决问题的实际能力,锻炼了学生独立思考能力和团队协作精神,突破了传统理论教学方式的僵化模式,对于培养学生的综合能力具有更为直观的作用。
二、生物课外实践活动的操作方式
第一,校园生物园地的课外研究形式。随着教学投入的不断加大,许多院校都开辟了不同形式、不同级别的生物园地,拥有专门服务于生物课程教学的专业器材,教师可以充分利用教学资源,开展不同形式的生物课程教学实践活动,以最大限度地提升学生的生物操作技能与科学素养。比如,教师在讲解“绿色植物的光合作用”教学重点时,教师可以设计与光合作用有关的小实验,引导学生在生物园地实际观察,在调查分析中了解生物光合作用的核心原理,将教学内容与生物实践结合起来,加强学生对教学内容的理解。
第二,结合教学内容开展具有调查性质的教学实践活动。对于教学资源具有差异性的学校,教师可以采用调查研究的形式开展课程实践活动。比如,在学习现代生活方式与生命健康的教学内容时,教师可以采取小组学习的形式,依据学生的学习情况分成若干小组,由小组成员合作交出调查方案、目标群体、人员分工等重要信息,利用课余时间深入社区或者社会生活中,了解生活方式对人们生命健康带来的影响,对调查结果进行详细分析并编写调查报告。教师依据学生的调查结果进行仔细的讲解与分析。学生通过进行社会调查实践,不仅加强了生物知识与现实生活的联系,也提升了自身解决问题的能力。
第三,以专题实践活动的形式深入社会生活。初中生物课程的教学活动与社会生活联系紧密,教师在具体的教学活动中可以将教学形式生活化,采用专题实践活动的形式提升学生的实践操作能力。比如,在学习环境的污染与保护知识点时,教师可以带领学生制订周详的调查计划,以学校周边地区为重点调查目标,利用学生的课余时间,对水污染、空气污染、噪音污染等不同形式的环境污染开展长时间的追踪调查。大量的环境污染信息收集、走访社区行动、问卷调查等多种形式,了解学校周边地区的环境现状,并且依据调查结果形成完整的改善环境现状的调研报告。在专题实践调查的活动开展中,学生不再是浅显地了解保护环境的重要性,而是在实践活动操作中,在理性分析思考中形成自己的个人观点,产生更具价值的学习结果。
综上所述,初中生物课程的课外实践活动在该课程的学习过程中占据重要的教学地位。学生突破了传统教学方式的局限性,深入社会生活的实践操作中,了解现实生活中面临的实际问题,对该问题的实践了解,产生原因以及解决方式都形成了个人独特的思考,不仅提升了学生的自主学习能力,还能优化课程设置,在创新教学方式的过程中现实教学效果的最大化。在实践探究性的学习方式中,培养了学生解决问题的能力,将生物课程的重点教学内容与现实生活紧密结合,避免了孤立思考带来的局限性,保证教学活力的最大化。
参考文献:
[1]李文豪.初中生物探究活动的价值与意义[J].生物学教学,2012,7(2):70.
【关键词】外墙保温,建筑节能,裂缝,施工技术
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
假如我们在建筑上使用节能,可以快速的缓解我国能源问题,同时可以为我国的可持续发展做贡献,这样不但可以保护环境还可以节省能源,是一个两全其美的办法。比如说我们现在使用的采暖空调,如果使用的是隔热材料,则可以达到节省一半左右的能源。我国的能源利用率很低,在现在阶段,我国建筑单位面积上的耗能是西方发达国家的4倍左右,究其原因,这主要是材料的保温质量差,所以,建筑节能很关键。
二 、建筑节能简述
建筑节能是一个有关的国家经济和民生的大问题,是节约能源的重要组成部分,在国外已被进行了多年,建筑节能可以描述为一个家喻户晓的名字,但对中国人民的一个新名词,更别说普通百姓,甚至专门人员,有时可以把它明明白白,也非常困难。建筑节能长期有效地进行,我们必须让人们知道它,使整个社会要关注它,这样我们的建筑节能将有希望,才能取得了实质性进展。建筑节能的重要性:首先,可以缓解能源资源紧张,建筑节能是社会经济发展的需要。其次,建筑节能是减轻大气污染的需要,建筑采暖和饮食能源造成大气污染的两个主要因素,如重庆粉尘和酸雨的严重危害,空气污染严重。三,建筑节能可以保护生态环境,并日益成为人们的生活,随着现代化的发展和提高生活水平的人来说,舒适的热环境,热环境质量提高。四,建筑节能是建筑行业的发展需要。中国建筑节能包括建筑采暖,空调和照明节能和舒适相结合,改善建筑。
所谓建筑节能,最初在建筑中减少能量的损失,这是现在人们普遍称为“提高建筑物能源效率”,就是要保证提高建筑舒适性的前提下,合理使用能源,不断提高能源利用效率。它定义了用于建设,包括空调,采暖,照明,家用电器,烹饪和能源消耗等方面的能源消费的范围。作为一项重要任务,在开展建筑节能,建设部还出台和修订了一系列法律法规和标准的建筑节能效率,如“节约能源条例”,“民用建筑节能设计标准”,“热夏季冬季寒冷地区居住建筑节能效率的设计标准,公共建筑节能设计标准“,这将是中国的建筑节能具有积极和深远的影响。为了使节能工作首先从设计开始。
三、外墙保温技术分析
我国现在设计的建筑节能,主要是根据一些四季分明的地区而设计的,因此,就可以采用把建筑的围墙加高保温或者使用建筑内墙的保温作用,从而可以达到和外墙保温具有同等效果的作用。一般情况下,我们如果使用节能住宅,那么它的能源消耗则只有一般普通住宅的一半左右,在这之间,保温与围墙结构只有普通住宅的25%。门窗的能量损失围墙机构中损失的主要部分。假如使用在外墙的内部设置保温材料,,这样就可解决很多地方的保温,比如说,房屋顶的保温,空架层保暖,以及遮阳部分。在外部墙的内部设置保暖层,这样就是所谓的外墙内部保温。
在我国现代,主要采用的是把沙子与石浆结合起来对工程施工,或者直接采用用石膏之类的保暖材料作为保暖板。同时,在进行内部施工时,必须加快施工速度以及对操作必须非常熟练。然而,因为在内部完工后,成品必须有较长的使用寿命,所以,当施工方完成工程后,有关部门必须对施工后的质量安全以及存在的安全隐患进行检查,以确保工程的安全性,防止在使用的时候发生意外。即便这些都非常合格,但是外墙内保也存在非常大的安全隐患。原因主要是,我们在施工过程中,占用了很大的地方,因此,外墙壁很可能开裂,在这种情况下,就要对工程进行再次加工。除此之外,在居室内,人们喜欢装饰一些物件,这些物件有时候影响墙壁的保温,比如说产生热桥状况。所以,在现在,外部保温取代内部保温已成必然。
四、外墙保温的质量问题
推广建筑外墙外保温技术的实施,不仅有利于国家的可持续发展,延长建筑物的寿命,并帮助每家每户节省一天到一天的费用。外墙外保温产品技术和施工质量是比较高的,在这方面还需要进一步的努力。保温施工在国内和国外相比,更难以与国外相比。这是因为中国是地少人多的国家,城市的人口居住在高密度住宅建筑结构多层和发达国家的高层建筑低层别墅和少量多层建筑,目前在国内看到,大量的现浇混凝土剪力墙结构高层住宅楼。这种外墙保温材料在国内有针对性的单一区域的建筑结构是远远大于国外,其高度是远远高于国外,因此,施工难度较大。同时,由于区域气候的巨大差异和绝缘系统的复杂性,外墙外保温工程很多开裂,空鼓,剥落,工程质量,建筑外观和外观质量的破坏,严重影响上的建筑物的图像。作为一个整体,外墙外保温复合墙体结构由许多层的结构是怎么样的。这样的结构是在空气中很长一段时间,所以有兴趣的墙。要求非常大的,所以在墙壁上的损害,它应该是根据理由的材料和施工因素。
五、外墙保温与建筑节能
随着社会的发展,我国的节能施工已经进步神速并且取得了很好的成果,近年来,我国的建筑节能也取得很大的发展,同时,我国在外墙保暖技术上进步很大,因此,我国也出现了一些通过使用不同施工方法或者施工材料而对外墙保温的高科技技术。他们的智慧结晶已经被使用在一些建筑节能的施工中,同时在一些建筑裂缝空鼓问题上取得了很好的效果。即便如此,我们国家的外墙保温与西方发达国家还有非常大的差距与不足,不如在同样的环境下建筑能源消耗率是他们的四倍左右。所以,我国还需要加大建筑节能方面的研究。美中不足的是,我国有尽20%的外墙保温施工中存在非常大的安全隐患以及不足。因此,纯粹的外墙壁保温似乎不太能起作用,因此应该加强内墙保暖与外墙保温的结合进行保温。现在,城市里的高楼大厦林立,而外部墙壁多采用混凝土墙面。假如只在墙壁外侧设置保温层,则外层保温层就会非常非常厚,进而建筑就会存在隐患。如果我们把以前使用的保温材料分开,这样就很好的解决冷热桥的难题。这样不但提高了建筑的节能环保而且也大大提高了施工的安全性以及施工质量,这样还不会增加施工成本,可谓一劳永逸。这样就解决了现代建筑中一个困扰人的问题。除此之外,如果不把建筑环保与节能结合考虑,是毫无意义的,因此建筑节能必须有益于建筑本身的使用寿命以及以后得维护。为了缩小与西方发达国家的差距,施工技术人员对于节能方面的设计起着非常巨大的作用。
六、结语
如果我们做到把外墙保温技术以及节能环保的材料做到位,那么我们基本上就做到了建筑节能的目的,因为外部的保温靠的就是保温绝热材料。对于一些关键的环节,不如说原材料上,我们更应该注意它的质量,同时我们还要对一些保温材料制造商进行监督管理,防止他们偷工减料,生产出不合格产品。除此之外,还应该加强科技研究,研究出更加环保节能的建筑隔热材料。只要把墙壁与墙体节能技术连接起来,环保技能才能一步步的得到解决。
参考文献:
[1]黄振利,刘钢.外墙保温隔热体系面层裂缝产生原因分析及产生裂缝工程调研报告[R].
[2]胡小媛,许琳.我国建筑绝热材料的应用现状及其前景[J]. 保温材料与节能技术, 2002,(6):2-4.
[3]袁海林; 建筑安全的管理和控制研究[D]; 西安建筑科技大学;2007 年
关键词:海水淡化 风能发电 海盐生产 清洁生产技术
1序言
就全球经济发展战略而言,21世纪是可持续发展战略行将贯彻落实的时代。中国在实施可持续发展战略中,水的可持续利用问题日益突出。换句话说,水已经成为制约我国经济和社会发展的重要因素。因此,水的问题引起了政府部门、社会各界的高度重视。各行各业围绕水的发展战略、管理体制、技术路线、市场开发等已开始全方位深入研究。
世纪之初,中国行将实施的新水价机制正向着市场经济方向迈进,说明水经济时代将在21世纪的中国成为热点。这意味着水经济的背后蕴藏着水管理体制的巨大改革和对一些技术应用限制的突破。面对新的机遇和挑战,仁者见仁,智者见智。本文结合可持续发展中全球普遍倡导的生态经济特点,提出一种将水业、能源、盐业三个业已成熟的行业有机结合而形成的一种三位一体的清洁生产技术构想。技术拟应用的范围主要涉及沿海与海岛区域,同时也适用于苦咸水地区。
2三位一体的清洁生产技术构想
到2025年,全世界将有近1/3的人口面临缺水问题,波及的国家和地区多达40多个。目前我国617个城市中,有300个城市缺水,其中110个城市严重缺水。沿海地区也不例外,水已经成为这些地区经济发展的瓶颈。按国际惯例,一个国家用水量达到水资源可利用量的20%便会产生水危机,而到本世纪中叶,我国总用水量将增至8000多亿m3,占我国可利用水资源的28%。因此,对我国来说,淡水资源问题的确是到了迫在眉睫、非解决不可的地步。
我国海岸线的总长为32 647公里,当属海洋大国,向海洋要水,开发利用海水资源,进行海水淡化不失为一种解决沿海地区与海岛区域淡水紧缺的有效战略途径。当今,发展海水淡化技术,向大海要淡水业已经成为世界各国的共识。
海水淡化,亦称海水脱盐,一般是通过反渗透或蒸馏法除去海水中盐分并获得淡水的工艺过程。无论是反渗透还是蒸馏法最主要的运行管理费用表现为电耗。化石燃料(如,煤)发电所提供的能量非清洁能源,即使再便宜也存在着发电过程排放CO2,从而污染大气的问题。事实上,沿海和海岛区域蕴藏着丰富的风力资源,风力发电无疑是一种被全球普遍看好的可持续清洁能源。所以,就近利用风电进行海水淡化不失一种理想的技术组合。海水淡化以目前使用较多的反渗透技术而言,淡水产水率约为处理海水量的2/3,而余下的1/3则形成含盐量极高的所谓“浓缩液”。一般而言,浓缩液通常被作为副产品或“废弃物”而排回大海。如果浓缩液被当作海盐生产的原料,这无形中等于减少了2/3的海水蒸发量,即,缩短了2/3的晒盐时间进程。因此,将风能发电、海水淡化、海盐生产这三个业已成熟的技术有机结合则可能会产生一个完全没有废弃物与污染物、且完全符合生态经济学原理的新兴产业。这种三位一体的清洁生产技术构想可用图1来表述。
3海水淡化现状与未来
海水淡化技术主要有蒸发法,膜法(反渗透、电渗析)和冷冻法。与蒸发相比,膜法淡化海水具有投资省、能耗低(7 kW×h/m3,而蒸发法为65 kW×h/m3)[1],占地少、建设周期短、操作简便、易于自控、启动迅速等优点。膜法主要指反渗透(RO)技术,它利用半透膜,在压力下允许水透过而使盐分和杂质被截留的技术。因此,膜法,特别是以反渗透(RO)技术为主的膜技术,自30年前进入海水淡化技术市场以来,其工程应用一直呈上升趋势。以亚洲地区的日本为例,目前全日本已安装的海水淡化装置总生产能力为1.09´106 m3淡水/日,其中,反渗透装置生产能力便占了90%。近年来,日本每年平均以新建一座生产能力为50,000-60,000 m3淡水/日的速度发展反渗透海水淡化技术[2]。日本现有187座用于海岛饮用水的反渗透海水淡化装置,总生产能力为123 ,000 m3淡水/日。到目前为止,于1996-1997年间建成的一座最大的反渗透海水淡化工厂处理能力为40 000 m3淡水/日。预计到2005年底,一座正在建设中有着更大生产能力(50,000 m3淡水/日)的反渗透海水淡化工厂将投入运行。
海水淡化是当今世界竞相研究与应用的高新技术,除上述提及的亚洲日本外,北美的美国,欧洲的英国、西班牙、法国等国,以及中东的以色列等国的反渗透技术也已经相当发达,并且相继形成了海水淡化产业。目前,英国的反渗透技术正以8-10%的年增长速度快速发展[3]。在英国,因为膜技术在水处理行业的广泛应用,已出现许多专门从事膜清洗的专业性公司。英国一家膜清洗公司从他们飞速发展的业务中预测,再经过50年的时间,今后人类所有的饮用水恐怕都要经过膜处理后才能饮用[3]。这不仅仅是因为膜能够截留像盐分这样的化学物质,而且它也能截留病原菌与病毒。
相形之下,我国的海水淡化技术虽研究始于上世纪的50年代,经过近半个世纪的发展也有了长足进展和一些经验,但由于国人对反渗透等淡化技术应用的认识仅停留在过高的生产成本上,所以,目前以反渗透为主的海水淡化技术在国内还没有形成大规模应用的局面。
能耗是决定反渗透海水淡化技术生产成本的关键。然而,反渗透的能量消耗已比传统蒸发法低若干倍(如上所述)。如果考虑将反渗透膜料液侧排出的高浓缩液中的能量回收,如带动水轮机、多级离心泵等,则可回收其中80-90%的能量,从而使反渗透脱盐的能量消耗节省35%左右。虽然反渗透海水淡化的综合成本估计为5--10元/m3淡水[4],但与专家目前估计的“南水北调”5-20元/m3的综合成本相比较,反渗透海水淡化技术的优势在经济上初露端倪。况且,此处述及的反渗透海水淡化是与风能、产盐综合为一体的生态经济或清洁生产技术。事实上,美国有资料认为,远程调水超过40公里,成本将超过海水淡化[4]。
综上所述,可以看到海水淡化具有广阔的应用前景。我们还应该看到,在海水淡化综合成本逐渐下降的同时也应注意到海水淡化所需的动力消耗主要来源于化石燃料,如,煤,石油。换句话说,传统海水淡化技术正在用一种不可再生的非清洁能源来换取另一种资源的使用。显然,现在的工业化经济模式已不能维持经济的进步。当我们目光短浅的为保持现行经济模式而努力的时候,我们正在耗尽地球的有限资源,同时也污染着生存的环境。可以说,目前经济繁荣的同时也暗示着现行经济发展模式的长远前景是生态赤字[5]。因此,伴随着可再生的清洁能源问题解决,反渗透海水淡化不失为解决我国沿海与海岛区域水资源匮乏的一项行之有效的技术措施。
4风能——潜在的清洁能源
上述分析得知,未来我们将需要海水淡化,我们更需要为海水淡化提供清洁能源。那么,在沿海与海岛区域蕴藏着巨大的风能便是一种潜在的清洁能源。
4.1世界风力发电的现状
现代风能工业于20世纪80年代初在加利福尼亚诞生。到了90年代对环境保护的要求日益严格,特别是要兑现减少排放CO2等温室气体的承诺,风电的发展进一步受到鼓励。1999年10月5日,欧洲风能协会的一项国际能源研究报告指出,到2020年,风能可提供世界电力需求的10%,并为此创造170万个就业机会,同时在全球范围减少100多亿吨CO2废气排放[5]。风电技术经过20年的开发日臻成熟,商业化风电价格已经下降了80%,风电成本已从20美分/kW×h持续下降到3美分/kW×h[6]。
全球风电发展在近十年有极快速的进展,每年以近40%的速度增长。根据欧洲风能协会的统计,2002年全球新增风电装机容量为686.8万kW,从而使世界累计风电装机容量超过3100万kW[7]。其中以德国与丹麦最为突出。丹麦是开发风电最早的国家且在风电机组技术和生产方面仍处于领先地位;德国风电装机总量8753 Mw[8],居世界第一。欧盟风电发展规划目标是2010年要达到40 Gw,2020年达到100 Gw,届时风电的比例将超过10%[6]。亚洲的风电到2002年初,装机总容量已达到2220 Mw,占世界风电装机总容量的9.1%。
4.2我国风力资源
图2 日本新近研发的垂直轴风车
我国幅员辽阔,风能资源较为丰富。根据全国气象台部分风能资料的统计和计算,中国风能分区及占全国面积的百分比见表1[6]。
据中国气象科学研究院估算,全国风功率密度为100 W/m2,风能资源总储量约3226 Gw,可开发和利用的陆地上风能储量有253 Gw (依据陆地上离地10 m高度资料计算);每年风速在3 m/s以上的时间近4000 h左右,一些地区年平均风速可达7 m/s以上,具有很大的开发利用价值[6]。
据最新科技报道[9],日本已开发出垂直轴风车,(见图2)。该风车最大特点是可以利用各个方向的风,在风速达到3 m/s时即可发电。这样一来,风速需达≥6 m/s时才适合经济发电的传统认识便受到挑战。换句话说,这种新型风力发电机的问世会使得我国可利用的风力发电资源至少增加1倍。该风电机组由于采用静音设计,所以也适合于住宅密集区。可见,随着科技的不断进步,人类利用风能的能力将不断加强。
表1 中国风能分区及占全国面积的百分比
4.3我国风电发远景规划
我国并网型风力发电机组逐渐发展起来,到2001年底装机容量为399.9 Mw。 “十五”期间,风力发电发展重点是:一是新建设100 Mw风电场约3~5座(包括海上风电场),并取得规模效益;二是鼓励有风能资源但还未建设一座风电场地区的电力企业或非电力企业开发风电项目[10]。预计21世纪将是我国风能大发展时期,风力发电总装机目标:2005年达到全国电力工业总装机容量的0.5%,即1500 Mw左右。2010年争取达到3000 Mw。有些部门预测以2000 Mw为目标值,按现在1.05万元/kW的设备价值计算,风力发电新的设备产值将是210亿人民币[11]。
4.4有关风电的政策扶持
我国政府近年来对风力发电事业,提供的一系列优惠政策,为中国的风力发电发展提供着的新动力。如国家计委于1996年提出“乘风计划”。支持风电立项,协调各方关系,并积极着手制订风电发展优惠政策,力图解决风电并网、风电电价、设备进口关税和增值税问题;国家计委和科技部于1999年1月以“计基础[1999]44号”文发出《关于进一步支持可再生能源发展有关问题的通知》。文件规定对于银行安排基本建设贷款的项目给予2%的财政贴息 [6];国家经贸委与财政部、国家税务总局协调后,2002年经国务院批准,决定给予风力发电减半征收增值税的优惠(即由17%降至8.5%)(2002年4月29日《北京日报》)。
4.5对于风电产业可持续发展的一些思索
一种新能源的出现能否打破原有的能源框架的束缚,这在很大程度上取决于该种能源的市场竞争能力,即生产成本。据统计,“我国目前风力发电的成本为0.42~0.72元/kW×h[11],在没有优惠政策及补贴的前提下,尚无法与火力发电竞争。”但这里需要特别指出的是我们在计算一种能源的综合成本时主要运用的是经济方法而忽略了它在生态方面的价值。如将风力发电和燃煤发电加以比较。风力发电的成本,反映了涡轮机的制造、安装和维修以及向用户的电力输送。燃烧煤炭发电的成本,包括建造发电厂、开采煤炭、运输煤炭到发电厂和向用户输送电力。这里没有包括的成本是,燃烧煤炭所排放的CO2对气候的破坏——无论是破坏性更大的风暴、冰盖的融化、海平面的上升,或者是创纪录的热浪。这个成本计算也没有酸雨对淡水湖和森林的破坏,或者由于空气污染引起呼吸系统疾病的医疗费用。因此,燃煤发电厂的市场价格,大大低估了它们的成本。
另外我国能源分布状况和能源使用状况的特点是:能源和电力资源多分布在中西部,而能源消耗和使用多分布在东南沿海和中部,这样就造成了大量的电力输送和电力输送设备的建设投资和运行,而东南沿海丰富的风力资源却没有很好的利用来进行风力发电。我国广大的沿海地区储有极其丰富的风能,其稳定性和风速远高于陆地。在海洋环境中,风更稳定,更少紊流,也更少剪切力的风,因而可设计安装较便宜而寿命更长的风力滑轮发电机组[12]。使用风力发电不但可以解决能源短缺的问题,既可以节省大量的输送设备,又可以实现能源生产的本地产业化。
5晒盐——传统海盐生产方式
食盐是人的日常生活中不可缺少的物质。目前制盐的技术主要有盐田法,蒸馏法、电渗析法或冷冻法制盐,还有真空法制盐。就其本质来说制盐的关键就是要去除过多的水分,使其浓缩。海水制盐在各种盐业资源中是最具优势的生产方式。首先,海盐的原料是海水,取之不尽,用之不竭,而井、矿、湖盐资源都是有限资源。其次,中国沿海有广阔的适合建立盐场的滩涂,目前共有500多万亩盐田。由于盐田法节约燃料、工艺简单,加之我国有广阔的海岸线,所以我国是海水晒盐产量最多的国家,也是盐田面积最大的国家,年产海盐1500万吨左右,约占全国原盐产量的70%,占世界原盐总量30%(目前海盐的世界总年产量约5000万吨)[13]。
海盐生产为节约能源而通常靠日晒蒸发水分。这样一来便导致用原海水晒盐生产周期长、效率低下的缺陷。如果应用反渗透技术淡化海水,一方面能产生我们所需要的主产品——淡水,另一方面还会产生晒盐所希望的海水浓缩液。以海水淡化后的淡水回收率为60~70%计算,其浓缩液如果被用于晒盐便相当于已蒸发掉60~70%的水分,也就等于缩短海盐生产约2/3的生产周期,或提高约70%的生产效率。这样以来,也可极大地缓解海水晒盐场用地的供需矛盾。事实上,膜法正是现代海盐生产的一种高效方式,只不过所强调的主体有所不同而已。
除此之外,借助于反渗透海水淡化产生浓缩液的同时,还可以积极开展对海水中化学物质的提取。海水中化学物质提取是有无限前景的新兴产业,溶解于海水的3.5%的矿物质是自然界给人类的巨大财富。不少发达国家已在这方面获取了很大利益。我国对海水化学元素的提取,目前形成规模的有钾、镁、溴、氯、钠、硫酸盐等[14]。在某种程度上,也有助于海水淡化成本的进一步降低。
综上所述我们提出的风能发电、海水淡化与淡化后浓缩液晒盐这种三位一体的生态经济或清洁生产技术构想应该具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]许振良编著(2003),膜法水处理技术。化学工业出版社,环境科学与工程出版中心.北京
[2]T. Uemura and Y. Kondou (2003), Membrane technology progress in Japan. Water 21, August 2003,37-39, IWA.
[3]L. Stedman (2003), Cleaning: a must for membranes. Water 21, August 2003,25-26, IWA.
[4]戴广华,浅谈淡水危机的解决方法。工业水处理网络版. iwt.ac.cn/pages/wangluoban/6.htm
[5]L. R. Brown (2002),Eco-Economy Building an Economy for the Earth. Earth Policy Institute.
[6]武健 孟庆和 董茜,清洁能源 绿色风电-国内外及华北地区风力发电基本情况调研报告nckm.com/fengb
[7]通用电气公司 ge-china.com/pressroom/read.asp?newsid=534
[8]欧洲风能协会 ewea.org/src/europe.htm
[9]日经新闻网210.5.4.91/gate/big5/china.nikkeibp.co.jp/china/news/index.html
[10]晓冰. 我国确定“十五”风力发电目标.电工技术杂志.2001.3
[11]中国新能源网 newenergy.org.cn/product/windmil/liyou.htm
[12]丁翔高. 海上风力发电与环保.世界环境.2000.2
[13]TOM科普频道 scitom.com.cn/museums/ocean/resource/res102_01.html