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  2. 科學(xué)前沿

淡水資源缺乏將不再成為問題

展會期間,精功集團董事局主席、紹興精功聲能科技有限公司董事長金良順先生和沙特瑪斯(扎伊阿)國際公司董事長瓦西姆.本.賽義德.努基提先生在品嘗淡水

展會期間,精功集團董事局主席、紹興精功聲能科技有限公司董事長金良順先生和
沙特瑪斯(扎伊阿)國際公司董事長瓦西姆.本.賽義德.努基提先生在品嘗淡水


        2007年7月19日-22日在北京召開的全國中小型企業(yè)科技創(chuàng)新成果展覽會上,一套由中國精功集團紹興精功聲能科技有限公司推出的利用流體聲能淡化海水新技術(shù)裝置吸引了參觀展覽的觀眾的眼球。在展覽館門口,紹興精功聲能科技有限公司總經(jīng)理李立人當(dāng)場向參觀展覽的觀眾提供了海水經(jīng)流體聲能海水淡化裝置處理后可直接飲用的淡水。李立人介紹說:“這臺移動式‘流體聲能小分子團海水淡化處理系統(tǒng)’是公司開發(fā)利用聲能技術(shù)的創(chuàng)新成果之一,它能夠?qū)⒑K擕}后凈化為淡水,日產(chǎn)淡水量高達(dá)30-40噸,一套尺寸為6×2.45×2(米)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備方艙,每日最大淡水產(chǎn)量可達(dá)到100噸。利用這項新技術(shù)還可建設(shè)日產(chǎn)10萬噸以上淡水的大型工廠化設(shè)備,滿足沿海城市的飲用水需求。如果將這項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的話,將極大地解決沿海地區(qū)、島嶼和內(nèi)陸苦咸水地區(qū)居民的飲水問題,以及長遠(yuǎn)解決我國甚至全球水資源短缺問題?!?/FONT>

        水資源緊缺問題由來已久

        當(dāng)前,全世界大部分國家都面臨著淡水資源短缺這一共同問題,雖然地球表面2/3的面積被水覆蓋,但水儲量的97%為海水和苦咸水。人類能夠直接利用的淡水資源不足地球上水儲量的0.7%。
        目前在中國有近300個城市缺水,其中114個城市嚴(yán)重缺水,主要分布在華北、東北、西北及沿海地區(qū)。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計,中國的人均水資源占有量只為世界人均水資源占有量的1/4。遠(yuǎn)距離甚至跨區(qū)域調(diào)水固然能解決部分地區(qū)的燃眉之急,但是調(diào)水并不能增加水資源總量,而且投資越來越高。因此尋找一種更加經(jīng)濟、有效且具有長遠(yuǎn)意義的解決途徑已成了當(dāng)務(wù)之急。 
        作為物質(zhì)形態(tài)的水,地球上并不缺乏,例如海水。如果能把海水通過有效的、經(jīng)濟可行的技術(shù)手段變成淡水,人類就可以從根本上解決水資源短缺的問題。目前,全世界有一百二十多個國家和地區(qū)采用海水或苦咸水淡化技術(shù)取得淡水。據(jù)統(tǒng)計,海水淡化系統(tǒng)與生產(chǎn)量以每年10%以上的速度在增加。亞洲國家如日本、新加坡、韓國、印尼與中國等也都積極發(fā)展或應(yīng)用海水淡化做為替代水源,以增加自主水源的數(shù)量。

        技術(shù)創(chuàng)新,推出流體聲能淡化海水裝置   

        2007年初,精功聲能科技有限公司自主開發(fā)研制成功新一代海水淡化裝置的核心技術(shù)。流體聲能海水淡化技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計,是將傳統(tǒng)的各種蒸餾法、反滲透法海水淡化設(shè)備作為該系統(tǒng)的后續(xù)配套設(shè)備,用該系統(tǒng)的核心裝置——流體聲能海水淡化前處理設(shè)備,對海水進行前處理,經(jīng)前處理后的海水已被改性,這種改性后的海水具有小分子團、重金屬聚合、微生物“失活”以及氯化鈉“絮凝”態(tài)等多種特征。將這種改性后的海水接入傳統(tǒng)的海水淡化裝置等附屬設(shè)備后,可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)小分子淡水。
        流體聲能海水淡化處理系統(tǒng)已經(jīng)申請了國家專利,發(fā)明專利受理號為200610080442.7,實用新型專利受理號為200620115415.4。
        此前國內(nèi)外商業(yè)化使用最平常的海水淡化技術(shù)主要是傳統(tǒng)的蒸餾法和反滲透法。然而這兩種技術(shù)在工藝設(shè)計、設(shè)備整體性能、全壽命費用等方面都還存在缺陷,產(chǎn)水成本及能耗高、產(chǎn)出的淡水質(zhì)量差。據(jù)測定,目前無論采用何種海水淡化設(shè)備生產(chǎn)的淡水,均不能長期飲用,其主要原因有兩個,一是這些淡水的“養(yǎng)分”不夠,長期飲用影響人的身體健康;二是海水淡化的過程中需要添加各種化學(xué)藥劑,用來殺滅微生物和防止設(shè)備結(jié)垢,這樣的淡水生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié),勢必造成淡水產(chǎn)品的人為污染。如:采用蒸餾法制備的淡水,幾乎接近蒸餾水,沒有人體所需的礦物質(zhì)和微量元素;采用反滲透膜法生產(chǎn)的淡水,需要先后加入適量的酸堿溶液,破壞了海水的天然品質(zhì),與此同時,還面臨降低成本的難題。

        聲能領(lǐng)域的技術(shù)突破
        
        流體聲能技術(shù)研究和應(yīng)用,在世界范圍內(nèi)都是一種突破與創(chuàng)新。
        聲能同其它形式的能量一樣,是可為人類所利用的能量。但是聲學(xué)應(yīng)用的世界性的難題是缺少強聲能聲源,因而不具有實驗、推廣和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值。目前,世界各國長壽命、自由聲場、連續(xù)波可工業(yè)化應(yīng)用的聲源裝置的聲強,在氣體環(huán)境中均低于154分貝,在液體環(huán)境中均低于120分貝;而完全具有中國人自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)技術(shù)——流體聲能技術(shù)就解決了這個難題。該技術(shù)具有在自由聲場狀態(tài)下、在全聲域(次聲、可聽聲、超聲、超高聲)范圍內(nèi)、可任選的某單一頻率、產(chǎn)生連續(xù)不間斷高聲強的特性。在氣體中達(dá)到178分貝,在液體中達(dá)到130分貝。其技術(shù)關(guān)鍵是,以單個的獨立強聲源發(fā)生裝置產(chǎn)生高聲強的“集聲”效應(yīng)(類似于激光的能量集中效果)。

        流體聲能淡化海水的主要工藝流程

        ⑴ 以流體聲能處理裝置與傳統(tǒng)的蒸餾法海水淡化裝置
        串聯(lián)組合后形成的海水淡化工藝流程如下:

工藝流程圖


        圖中:
        ▲ 細(xì)實線框內(nèi)所示設(shè)備為蒸餾法海水淡化設(shè)備;
        ▲ 虛線框內(nèi)所示設(shè)備為原有淡化系統(tǒng)中采用新技術(shù)后可以取消的設(shè)備;
        ▲ 粗實線框內(nèi)所示設(shè)備為本技術(shù)專有設(shè)備,新增。
        ⑵ 以流體聲能處理裝置與傳統(tǒng)的反滲透法海水淡化裝置
        串聯(lián)組合后形成的海水淡化工藝流程如下:

工藝流程圖


        圖中:
        ▲ 細(xì)實線框內(nèi)所示設(shè)備為反滲透法海水淡化設(shè)備;
        ▲ 虛線框內(nèi)所示設(shè)備為原有淡化系統(tǒng)中采用新技術(shù)后可以取消的設(shè)備;
        ▲ 粗實線框內(nèi)所示設(shè)備為本技術(shù)專有設(shè)備,新增。
        上述兩種裝置的技術(shù)核心,都采用了流體聲能技術(shù)所具有的對流體空化和共振作用,實現(xiàn)了對海水的小分子化和超微細(xì)霧化,大大減弱了海水中各組分粒子之間的相互作用力,使其成為小分子海水。這種經(jīng)過聲能處理裝置處理后的小分子海水,若進入常規(guī)蒸餾淡化裝置,通過汽化膨脹和升騰,經(jīng)快速冷凝、分離、過濾,分別得到淡水和鹽鹵及絮狀的多種無機鹽,從而達(dá)到高效蒸發(fā)分離的海水淡化目的;若進入常規(guī)反滲透淡化裝置,則通過反滲透膜的過濾,分別得到淡水和濃水,從而達(dá)到高效過濾分離的海水淡化目的。
        以此技術(shù)進行海水淡化處理時,與未配備聲能處理裝置的普通海水淡化設(shè)備相比,其優(yōu)越性便凸顯出來了:經(jīng)過流體聲能技術(shù)的小分子海水,后續(xù)淡化處理所需的能量大大降低;小分子淡水出率大大提高;所得到的淡水,經(jīng)國家認(rèn)可的權(quán)威部門檢測報告認(rèn)定為富含多種對人體有益的微量元素和礦物質(zhì),各項指標(biāo)均優(yōu)于國家最新頒布的飲用水指標(biāo)的規(guī)定,且口感甜潤,適于飲用。

        成本控制影響生產(chǎn)技術(shù)選用

        流體聲能小分子海水淡化設(shè)備可以按規(guī)模大小完成各種設(shè)計,以滿足不同的使用需求。采用該項完備技術(shù),既可以建設(shè)成日產(chǎn)淡水萬噸級以上規(guī)模的海水淡化工廠,也可以小型化,用來滿足海島、沿海村落人群的使用需要。例如:工廠式和集裝箱式。采用此項技術(shù)所需成本也不會高于傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)。
        下面以浙江舟山地區(qū)某日產(chǎn)10000噸可飲用淡水的傳統(tǒng)(膜法)海水淡化工廠為例,將傳統(tǒng)海水淡化生產(chǎn)成本與流體聲能海水淡化生產(chǎn)成本做一對比。原項目建設(shè)總投資8000萬元,其中固定資產(chǎn)投資7723萬元。
        生產(chǎn)每噸淡水運行費用:
        1.各種藥劑添加   0.40元/噸
        2.電力消耗       2.59元/噸(按每噸電耗3.7度,電價0.7元計算)
        3.膜更換費       0.65元/噸
        4.工資福利       0.089元/噸
        5.修理費用       0.133元/噸
        6.管理費用       0.045元/噸
        總成本:             3.91元/噸
        7.折舊:           1.544元/噸
        總費用:              5.45元/噸
        采用流體聲能海水淡化技術(shù)后:
        1.增加設(shè)備裝機功率1302千瓦;
        2.在原有反滲透設(shè)備不增加的條件下,產(chǎn)淡水量提高1倍以上;
        3.生產(chǎn)過程中不添加任何藥劑,避免了生產(chǎn)過程中對水的人為損害;
        4.反滲透膜的壽命提高1倍以上;
        5.產(chǎn)品水為優(yōu)質(zhì)小分子團飲用淡水。
        6.可省去再建日產(chǎn)10000噸海水淡化廠的固定資產(chǎn)投資7723萬元中1/3的費用。
        生產(chǎn)每噸小分子團淡水運行費用:
        1.電力消耗      1.88元/噸(按每噸電耗2.68度,電價0.7元計算)
        2.膜更換費       0.16元/噸
        3.工資福利       0.089元/噸
        4.修理費用       0.133元/噸
        5.管理費用       0.045元/噸
        總成本:             2.307元/噸
        6.折舊:          1.544元/噸
        總費用:             3.85元/噸
        由此看出,采用流體聲能海水淡化技術(shù)后,原工廠的淡水產(chǎn)量,在不增加原有設(shè)備數(shù)量(場地、反滲透設(shè)備、泵等)的前提下,由原來的日產(chǎn)10000噸淡水,變成日產(chǎn)20000噸,生產(chǎn)規(guī)模翻番;單位(噸)生產(chǎn)成本可減少(5.95-3.85)1.60元,每日生產(chǎn)20000噸優(yōu)質(zhì)淡水,可降低成本32000.00元;每年可增加收入960萬元(按300個生產(chǎn)日/年計算);另一方面可省去再建日產(chǎn)10000噸海水淡化廠所需固定資產(chǎn)投資(7723萬元)1/3的費用。
        目前,紹興精功聲能科技有限公司已和沙特阿拉伯王國瑪斯(扎伊阿)國際公司在沙特海水淡化生產(chǎn)領(lǐng)域結(jié)成了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,雙方已著手在沙特聯(lián)合成立合資公司,采用投資建水廠、銷售高端飲用水和成套設(shè)備的形式,推廣流體聲能海水淡化新技術(shù)。
        創(chuàng)新是企業(yè)永恒的主題,紹興精功聲能科技有限公司在利用流體聲能方面不斷研制開發(fā)新的技術(shù)項目,除了流體聲能海水淡化技術(shù)以外,公司還推出了流體聲能高效低耗水煤漿精漿制備技術(shù)、流體聲能原油加工技術(shù),企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上得到了不斷的發(fā)展。

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