国家重大水专项课题流域水污染防治规划决策支持平台初现成效

2016-10-05

    流域水污染防治规划是一项复杂的系统工程,不仅要评估分析水环境经济形势,还要科学预测未来水环境面临的压力,最后才能形成科学合理的规划目标、任务方案等。       这是一个前后连贯的过程,但在以往的的流域水污染防治规划编制过程中,各规划环节往往是相对独立的,也就是说负责污染物产排放预测的可能不管总量控制目标制定,负责总量控制目标制定的可能对规划任务方案和工程项目实施是否能够确保目标指标可达缺乏考虑,割裂了规划各环节和规划内容之间的内在联系。       记者了解到,国家重大水专项课题——流域水污染防治规划决策支持平台打通了水污染防治规划制定的各环节,实现了流域“经济-社会-水资源-水污染排放-水环境质量”一体化预测研究,将有效避免以往国家中长期水环境保护战略制定过程中缺陷和不足,使国家的水环境管理工作具有精细化管理的数据支持、模型方法和科学依据。目前,平台研究课题已基本完成,       平台打通水污染防治全环节       上游模型系统的输出将作为下游模型的输入       平台如何打通水污染防治规划的全环节呢?       流域水污染防治规划决策支持平台研究课题负责人蒋洪强介绍说,平台通过对流域规划编制的全过程进行耦合决策,从经济社会到污染产排放、到水环境质量模拟、再到总量控制目标分配和确定、规划任务优化评估和规划的投入测算,最后以对经济的拉动效应返回到经济社会中。整个过程是一个闭环结构,这在以往的规划决策中是比较少见的。       据介绍,流域水污染防治规划决策支持平台由环境保护部环境规划院国家环境规划与政策模拟重点实验室研发,目前建成了包括流域水环境经济形势诊断系统、水环境一体化预测模拟系统、水环境规划目标分配模拟系统、基于多目标优化决策规划优选系统、水污染防治规划投入贡献度测算系统五大系统。       “五大子系统在上下游输入——输出关系上遵循一体化模拟思路,上游模型系统的输出将作为下游模型系统的输入。”蒋洪强告诉记者,比如水污染物产排放预测子系统模型中主要水污染物的预测结果,将作为水环境规划目标分配子系统的自动输入;流域水环境规划目标分配子系统的分配结果将作为水环境质量模拟预测子系统的边界条件自动输入。       比如根据平台模拟结果,相比于基准年,2020年松花江流域总体需要削减COD和氨氮分别是30%和40%,总体减排目标作为条件输入到水环境规划目标分配模拟系统,可以得知嫩江流域COD和氨氮需分别削减1.68万吨和0.33万吨,这些数据可以直接进入多目标优化决策规划优选系统,可以知晓建设多少个污水处理系统以及每个污水处理系统的建设标准。       并且,与以往以行政区划单元不同,平台的一体化模拟全部是基于流域控制单元层面来开展的,可以较好地服务于流域水污染防治的科学和精细化管理需求,为此将松花江分为33个单元。       “平台已经突破了传统意义上多个模型间一体化耦合模拟比较薄弱的环节。”蒋洪强说。       平台突破环境问题线性解决方法       综合考虑经济社会-污染减排-环境质量一体化关系      除实现了水污染防治各环节的联动,平台最大的亮点还在于把经济社会等影响因素引入水污染防治规划中,避免以往从环境到环境线性的解决方法,这也是平台的主要技术突破点。       经济社会活动在环境中发挥着主导作用,经济总量、产业结构、增长速度和产业布局对水环境有着决定性的影响。“未来对水环境的需求将主要来自于经济社会领域,而对水环境的改善也依赖于对经济结构、生产和消费结构调整来实现。”蒋洪强说。       因此,结合流域不同的经济增长场景、不同的发展方式,综合考虑技术进步、工程治理措施等因素,平台建立了不同水污染物的产生量、排放量和污染治理投入的动态模拟预测模型与方法。       就松花江流域来说,要考虑的经济社会因素就有很多。首先是产业结构问题,总体上松花江流域工业影响比较稳定,流域内主要水污染物来自于畜禽养殖污染排放和生活污染。而畜禽养殖量主要取决于消费需求、食品结构、畜禽生产能力、饲料供应和畜牧业科技进步等因素,通过对我国肉类及禽蛋增长幅度将呈稳中有降态势的判断,未来肉类和禽蛋增长率的变化呈下降趋势。其次还要考虑技术工艺,结合“十二五”现状,按照“十三五”期间各年的废水处理率,湿法工艺比例、干法污染物去除率以及废水回用率等均保持匀速提高,畜禽养殖的污染物排放总体需保持削减与降低。例如废水处理率“十三五”期间提高10%,人均排污强度下降,“十三五”期间城镇生活污水的COD排放总量需要削减17.3%左右。再者是人口问题,未来随着人口老龄化到来,“十三五”期间约增长0.8%,流域内总人口稳中有增。       同时,平台还建立和完善了水污染物总量控制与水环境质量改善的输入响应关系。蒋洪强介绍说,以往水环境质量目标与水污染物总量目标之间可能缺乏明确的响应关系。例如,从宏观上讲,“十二五”期间全国重点流域水污染防治规划中提出的水质改善目标Ⅰ类~Ⅲ类水质断面比例提高5%,全国重点流域化学需氧量要比2010年削减9.7%,氨氮排放量削减11.3%。水质目标和对应的污染物排放量在理论上是存在输入响应关系的,也就是说污染物减排达标,污染物浓度肯定会下降,环境质量也会得到相应改善。而现实中,两者之间的定量关系并不清楚,使得公众总是存在这样的疑问:污染物减排目标都达到了,但水环境质量还是没有改善。       对此,平台通过建立每个控制单元的目标总量分配模型,清晰地掌握流域内每个控制单元主要水污染物的总量控制,为水环境精细化监管提供依据。       比如,松花江流域“十三五”期间在COD削减30%、氨氮削减40%总目标的要求下,松花江流域内33个单元格有不同的减排目标,雅鲁河呼伦贝尔市控制单元的COD排放量需削减11%左右,氨氮需削减27%左右。       平台绘制流域水污染防治图景       未来将拓展至全国重点流域范围       此外,平台在松花江流域还有进一步的应用。       “将雅鲁河呼伦贝尔市控制单元的减排结果输入到流域水质预测模拟系统中,可以得知2020年,雅鲁河呼伦贝尔市控制单元化学需氧量为13mg/L、氨氮排放物浓度是0.41mg/L,单元总体水质类别是II类。”蒋洪强介绍说,而这一单元的控制断面水质目标是稳定控制在III类,这说明这一削减方案符合污染物总量减排和环境质量改善要求,为水污染防治和管理提供了科学的依据。       通过水污染防治规划投入贡献度测算系统模拟,预计“十三五”期间松花江流域水污染治理投入都将大幅度增加,总体预计将达到735亿元。“污染治理投入不仅对水环境改善能够产生积极作用,同时对经济也能产生积极作用,拉动经济增长和解决就业问题。”蒋洪强表示,“这都为决策者实现污染防治精细化决策管理提供了支撑。”       而这些模拟结果的实现都依赖于强大的流域大数据,比如大量的经济社会、资源环境、水文土壤、费用效益等数据和参数。       据介绍,平台应用具体包含了松花江流域的基础信息数据和空间数据,基础信息数据包括人口、GDP、产业增加值、污染物产排排放、水质监测、水文监测等,此外还用到了多种类型的详细参数系数,包括污染治理投入的费用-效益分析参数、投入产出分析参数、水质模拟参数率定、产排污系数等。“这些数据目前在各子模型系统中都得到了应用,是这些模拟结果的基础,直接关系着结果的准确性。”蒋洪强说。       据了解,平台不仅为“十三五”松花江流域水污染防治规划提供了技术支持,也为“水十条”出台及实施以及国家“十三五”水污染防治规划编制起到重要支撑作用。其中,基于平台开发建立的流域水环境经济信息数据库,在水利部“数字水利平台”上得到了应用。       未来,平台还将进一步研究流域环境健康、环境风险相关的优化决策以及基于控制单元的环境承载力预警机制等,同时将致力于将平台从松花江流域拓展到全国所有重点流域范围,为水污染防治提供全面的技术支撑。
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全国首个土壤污染防治地方法规10月1日起正式实施

2016-10-02

    10月1日,国内首个土壤污染防治地方性法规《湖北省土壤污染防治条例》(以下简称《条例》)正式施行。       土壤是最重要的生态系统之一,土壤环境状况直接影响老百姓的菜篮子、米袋子,更是国土资源环境安全和经济社会可持续发展的重要因素。湖北省环保厅相关人员表示,虽然湖北省土壤环境污染程度总体较轻,但部分地区土壤的少数指标存在超标情况;出台《条例》体现了湖北省地方立法先行先试、主动担当,更昭示了湖北实施生态立省战略的坚定决心。《条例》立法工作自2014年启动,湖北省人大常委会会议对草案进行了四次审议,省人大会议又对草案进行了2次审议。最终于今年2月1日,经湖北省十二届人大四次会议表决通过。这是湖北省立法史上审议次数最多、审议时间最长的一部法规。       值得一提的是,该《条例》建立了湖北省土壤污染治理的法律制度。实行“行政首长责任制”和“终身追究制”,厘清了政府及其相关部门的责任,改变了“多头治土”局面。《条例》还作了诸多体现湖北特色的制度安排,如制定土壤污染高风险行业名录、对农产品产地实行分级管理、实行土壤污染防治的举报和奖励制度等。       下一阶段,湖北全省环保部门将严格按照《条例》内容进行执法,同时着力强化土壤环境管理,开展土壤环境质量调查,加快推进土壤修复工程示范。
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他山之石:德国的河流环境治理

2016-09-30

    由于每年用在河道整治上的纳税人的钱都相当可观,流域治理修复已经成为德意志联邦政府的重要工作内容。十多年前,德国南部的巴登-符腾堡州启动了“巴登—符腾堡州多瑙河的整体规划”项目,其综合规划目标是恢复州内多瑙河流域受损河流生态系统的结构、功能和生态过程,合理利用水资源,减轻洪涝灾害损失,维护水生态系统健康,修复河流自然生态和自然景观。河流综合整治观念变得日益重要,是德国政府对现有河流修复技术中存在问题的反思。       背景分析   <p font-size:18px;"="" style="padding: 0px; margin: 10px 0px; color: rgb(114, 114, 114); font-family: Simsum; font-size: 12px; background-color: rgb(255, 255, 255); line-height: 24px;">    自19世纪以来,为了提高内河航运能力,德国在易北河、多瑙河以及莱茵河等主要河道进行了大规模改造,产生了一系列负面环境影响。天然河流形态被极大改变,蜿蜒曲折成为直线或折线型,河道横断面形状也规则化,许多生物赖以维持生存的自然形态和水生生境消失。河流的自然面积极大压缩,水文过程的可持续性遭到破坏,加之沿河流域的污染排放严重,因而造成河道淤积、自净能力下降、水质污染加剧、生物多样性下降、土地贫瘠化和河流生态系统服务功能下降等问题。失去正常河流功能的河道严重影响了沿河城乡居民的正常生产生活。    存在的问题       由于德国境内多瑙河的河道裁弯取直和渠化,这一段河道存在的问题是河道流程显著缩短,导致近年来河水在竖向上严重侵蚀,河流生态系统平衡破坏,河流水质恶化。河流整治目标设定包括恢复河流和河漫滩的物理及水文动力,河流再次弯曲化,重新确定自然水位和河流河谷的水位波动,以及改善动植物的栖息地条件等。       亮点措施       1.重塑浅滩深潭自然河流结构       从多瑙河所在流域的整体性出发考虑,首先对河道水系的基准情况进行调研。通过详细的水文生态、河流水力学特性、生物多样性调查等,然后进行综合性的指标分析和计算,包括河道形态的确定、稳定性计算、生态需水量确定、河流河谷的水位波动,生态护岸的构建等,使河流的各组成要素接近自然河流的指标。基于这些资料,规划该段河流修复的构想是重塑一段约2.6km长的有凹岸和凸岸、浅滩和深潭、沙滩和沙洲的自然河湾,以涵养水源、降低河水流速、削弱洪水的破坏力,为各种生物提供必要的生存场所。           浅滩跌水区的数字水文地形模型、浅滩跌水区的平面图与剖面图       低流速的浅滩跌水区域与深潭静水区的结合能够满足河流防洪设计,同时也会较好地支持该地域的水域生态系统,尤其是鱼类的洄游。           具有浅滩和深潭交替结构的自然河流状态       2.建设巨石固床斜坡生态鱼道       鱼道又称过鱼设施,是使洄游鱼类繁殖时能顺流或逆流通过河道中的水利设施总称。现代鱼道多是采用浆砌石或混凝土的构筑设施,如池堰式、池孔式、丹尼尔式、竖孔式等,在设计时主要针对1~2种主要经济鱼类的特征,而很少考虑其他水生生物、有机碎屑等在鱼道建设后能否在流域上下游输移和交换;也没有考虑鱼道与两岸环境之间的融洽性。           混凝土构筑的鱼道       此外,绝大多数鱼道的环境与自然环境相差甚远,而建造中使用的抗冻剂、早强剂等添加剂在水中的缓慢释放,对诱鱼效果和鱼类健康都有负面影响。近20年来,由于现代鱼道的运行效果有限,它的有效性和必要性受到质疑。生态鱼道正是对原有鱼道概念的拓展,它不仅应具有过鱼的功能,还有通过机质、泥沙和其他水生生物的功能,以及在横断面上恢复河流廊道(生态交错带)的功能。因此,生态鱼道是有效提高河流连接度与连通性,维持整个流域生态正常有序运行的手段。           巨石固床鱼道施工过程       针对已有问题,选取的设计构思是近自然式的巨石固床斜坡。它们与河岸景观修复融合,建立起“陆地—河岸带—河道”完整的断面生态模式,与河岸带的植被共同重构河流廊道,提高景观的连通。最终生态鱼道的形态是近1700块巨石沿着河水落差方向排列,犹如张开的渔网形状,每一块巨石都重达1.6t,而边长至少1.5m。           近自然式的巨石固床斜坡   启示与借鉴       德国埃尔廷根-宾茨旺根段多瑙河河流修复工程以新的理念、先进的数字技术和量化方法研究、设计河流景观并进行施工,将水力学的研究、河流景观设计和景观建造等不同过程环环相扣,在保证多瑙河防洪安全的前提下,对恢复水质、维护和修复河流自然生态和自然景观具有良好的效果。为河流修复多学科之间的交叉提供了参考,也同样提醒着我们河流修复是一项系统工程,需要多方面协调共同完成,这样的治河才经得起时间的检验。           现在的德国段多瑙河,融入自然的河流       观点       在河流修复工程中,水力学研究、生态学研究、景观设计以及景观施工在不同的关注层面、不同的工程阶段发挥着各自的重要作用。只有各个专业有机结合才能整体性修复受损的河流,再现自然的、能自我调节的生态系统。然而通常来说,学科之间实质意义上的交叉还十分困难,造成了现有大部分的河流景观设计很难形成对河流生态环境的整体考虑和量化分析,仅停留在景观的一般美学意义上,而忽略了河流的自然性、生态性,使得河流的生态环境质量下降,河流的生物多样性降低。造成学科之间分离的主要原因就是缺乏有效的技术手段。
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北京建立水环境区域补偿机制

2016-09-28

    记者从27日北京市政府新闻办举行的发布会上获悉:北京市按照“谁污染、谁治理”“谁污染、谁补偿”的原则,建立了水环境区域补偿机制,上游来水经过本区出境时水质变差,每变差1个水质功能类别,都要按照每断面每月30万元的标准补偿下游区。       据统计,2015年度北京市各区应缴纳的跨界断面补偿金为9.7亿元;今年前8月这一数字达到5.6亿元。“让产生污染并治理不力的上游区对下游区给予经济补偿,避免了以往‘以邻为壑’的局面,激发了各区治污的积极性,形成了上下游各区齐抓共管的工作格局,对推动北京市水环境的治理能力具有重要意义。”北京市水务局副局长潘安君表示。       据介绍,水环境区域补偿包括跨界断面补偿和污水治理年度任务补偿两部分。目前北京共设置监测断面83个,基本覆盖了全市主要河道的支、干流。如果本区发源的水流跨界断面出境时水质不达标,或者上游来水经过本区出境时水质变差,其浓度相对于该断面水质考核标准,每变差1个水质功能类别,都要按照每断面每月30万元的标准补偿下游区。当跨界断面出境污染物浓度小于或等于入境断面该种污染物浓度,但未达到该断面水质考核标准时,其浓度相对于该断面水质考核标准每变差1个水质功能类别,补偿金标准为15万元/月。       据介绍,去年净缴纳补偿金最多的3个区为丰台区1.58亿元、朝阳区1.09亿元、顺义区1.06亿元。目前,去年的补偿金已经拨付到相关各区财政局,用于水环境治理工作。
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巨大的太阳能海水淡化圆球

2016-09-26

    来自韩国的一个设计师团队为2016landartgeneratorinitiative(陆地艺术发电计划)设计了clearorb装置,该装置位于加利福尼亚圣莫妮卡地区,是一个直径40米的玻璃圆球,它能将海水淡化成淡水,为城市电网提供电力,是一个符合可持续发展理念的基础设施。         jaesiklim,ahyounglee,jaeyeolkim和taegulim参与了clearorb的设计,使它看上去就像是漂浮在海洋之上。它的上半部分是由半透明的玻璃组成的,折射着周围的自然景观,下半部分镜子般的表面也在阳光中闪闪发光。从圣莫妮卡海滩有道路直接连接着该装置,而且是水下通道,这条“沉思之路”的外墙扮演着波浪发电装置的功能,跟原有的防波堤在一起,它的内部陈列着一系列濒临灭绝的动物,让人们在通过的时候不禁思考,人类应该如何跟自然和谐共处。         圆球的表面是由透明、发光的太阳能聚光器组成的,它提供能量给内部的水循环,圆球的内部有一个太阳能蒸发器,它通过蒸发和冷凝作用来产生淡水。经过淡化的水直接倒到底下的喷泉里,这也是对光和水对于生命意义的一次艺术性的诠释。           震荡水柱波浪发电装置沿着300米的“沉思之路”流向面对海的那一面的尽头,为太阳能蒸馏泵和城市电网提供额外的电力。           clearorb装置是2016landartgeneratorinitiative(陆地艺术发电计划)的一部分-这是一个国际设计竞赛平台,为设计师们提供了一个机会去反思能源基础设施的本质,以及在建筑形式上的可能性,获胜者将会在2016年10月对外公布。               项目信息:       clearorb装置:为圣莫妮卡提交的2016landartgeneratorinitiative设计竞赛稿       团队成员:jaesiklim,ahyounglee,jaeyeolkim,taegulim       团队地址:韩国首尔       能源技术:半透明发光的太阳能聚光器,震荡水柱波浪发电装置       集水技术:太阳能蒸馏       产量:3820mwh电量和220万升饮用水
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聚焦海水淡化八大技术 高成本难题有望破局

2016-09-23

    世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究,有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化厂,每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。以下就全球海水淡化前沿技术做一简单汇总。       水资源缺乏带动了全球海水淡化市场的快速发展,海水淡化技术不断更新,将海水资源充分利用,下面看看全球有哪些海水淡化前沿技术?       美国研发出可大幅提高海淡效率的二硫化钼薄膜       美国伊利诺伊州立大学研究人员2015年在《自然通讯》杂志上发表论文称,他们发现二硫化钼高能材料可更高效地去除海水中的盐分,通过计算机模拟各种薄膜的海水淡化效率并进行对比后发现,二硫化钼薄膜的效率最高,比石墨烯膜还要高出70%。据物理学家组织网报道,这种材料只有一个纳米厚,布满了纳米孔,能够渗漏大量的海水,留下盐分和其他成分,达到淡化海水的目的。独特的原子组成结构让二硫化钼膜的透水性大大提升,其单层膜的厚度能极大地减少推压水的能量,进而大幅降低运营成本。研究人员目前正在测试这种材料在海水净化方面的其他性能,比如对于塑料膜而言常发生的污垢堵塞孔洞等问题。二硫化钼虽然是一种新材料,但研究人员相信,制造工艺改造后,其高性能带来的应用会很广泛。       该研究论文第一作者、伊利诺伊州立大学贝克曼先进科技研究院的机械科学与工程学教授那拉亚娜˙阿鲁鲁说:“这项研究为下一代材料的发展奠定了基础。”       美国富翁研发创新海水淡化解决方案       因为创造5-HourEnergy品牌能量饮料而大获成功,目前身价被评估高达40亿美元的ManojBhargava从加州旱灾中看到了商机。已年满60岁ManojBhargava认为,水将是世界上下一个热门的商品。在过去几年里,这位低调的CEO开始了新的冒险,他悄悄地把他此前挣得的大部分财富通过他自己设立的投资基金投入了他人生中第二次重要的创新解决方案。ManojBhargava的海水淡化解决方案名为RainMaker,事实上就是安装于平板卡车上的海水淡化装置,可以依靠传统电力把海水蒸馏变成淡水。据了解,一个单独的RainMaker装置可以放置在一个城镇污水厂中。但在危机时,可以将数百台RainMaker装置堆叠在一个大型海洋货船中用于淡化海水。在沿海建设大型海水淡化设施通常需要花费数十亿美元,同时还需要消耗大量的能量。利用这种可以规模化生产的RainMaker,可以拯救处于灾难边缘的加州吗?一些专家认为,发展RainMaker很有前途。由美国内政部管理,位于新墨西哥州的美国海水淡化研究机构的管理者也对RainMaker表示了认可。据了解,RainMaker装置计划于2016年第一季度正式投入商业化生产。       GE开发迷你3D打印涡轮机降低海水淡化成本       2015年,由GE全球研发中心和美国能源部组成的研究团队研发的一种手持式3D打印设备,有可能使海水淡化变得更为方便。更值得一提的是,他们用的是蒸汽汽轮机的原理。这一概念来自GE科学家DougHofer和VitaliLissianski的创意。在传统的蒸汽涡轮机中,蒸汽凝结就会变成水。尽管这种系统通常用于发电,但Hofer解释说,他们还可以运行这个流动系统去冻结海水或盐水,而不是把它变成蒸汽。通过冻结混合物,盐会以固体的形式自然分离,只留下冰,而冰融化之后就成了干净的水。       GE全球研发中心能源系统实验室的一位项目负责人VitaliLissianski说:“通过冻结海水来淡化并不是什么新鲜事,但我们正在做的方式却非常不同。我们利用自己在叶轮机械方面的丰富知识开发了一种十分经济的解决方案。”“你也可以说是我们的涡轮‘增压’出了一个经济的海水淡化系统。”Lissianski开玩笑地说。Hofer解释说,通过扩大涡轮机的冷气来冷却咸水或海水滴,会大大降低海水淡化所需要的能源。“冷却的气体与海水之间的热传递比传统的热法海水淡化系统更有效率得多。”如果这个手持的3D打印工具能够试制成功,它能够将海水淡化的成本削减高达20%。反过来也将吸引更多的资金被投向海水淡化设备。为加速开发过程,研究团队使用由GE全球研究中心增材制造实验室和GE航空在辛辛那提的增材制造中心开发的技术3D打印出小型化的部件。可能在不久的将来,我们到海滩上玩耍时只需带上这种手持式的工具就行了,无需再携带瓶装水。       加州大学研发出新型外置复合式抛物面聚光海水淡化系统       2015年,美国加州大学默塞德分校太阳能技术研究所的研发人员开发出了一种名为XCPC的外置复合型抛物面形聚光器,该系统有可能为被持续干旱所困扰的加州带来一种新型的太阳能海水淡化解决方案,并缓解当地的农业灌溉水短缺问题。加州大学太阳能技术研发中心主任RolandWinston表示:“常规的膜法海水淡化过程会产生有用的淡水和大量需要处理的咸水,而XCPC系统可以使水的蒸发过程更加高效,而且成本很低。”       谈到该系统的主要创新点,RolandWinston表示:“我们的外置复合抛物面形聚光器可以通过收集阳光产生高温,而且可达到的温度要远远高于生产水蒸汽所需要的温度。同时很关键的一点是我们的集热器不需要使用跟踪系统,没有任何需要活动的组件。事实上,其它大部分可以获得如此高温的太阳能技术都需要使用跟踪系统,而且成本较高。”RolandWinston进一步解释道,一般使用跟踪系统的太阳能集热器对于直射阳光要求很高,而且往往需要在晴朗的天气条件下才能运行。而他们的XCPC集热器则完全不同,在朦胧和多云的天气条件下依然可以正常运行。       埃及研发出新型低成本海水淡化膜       2015年9月底,埃及亚历山大大学的研究人员公布了一种新型低成本的海水淡化膜技术,膜材料价格低廉,同时可以实现低能耗。该技术采用了渗透蒸发(又称渗透汽化,是有相变的膜渗透过程)的技术原理,研究人员开发出醋酸纤维素膜与其它组件相结合,并使用外部热源将膜透过组分汽化,从而达到过滤粒子和盐分的目的。这支由亚历山大大学农业和生物系统工程副教授AhmedEl-Shafei所带领的研发团队表示,经过测试,他们研发的上述膜系统可以使超高盐度的模拟海水以非常高的流量通过,同时脱盐率可以达到99.7%左右。       论文显示,在对人工仿造海水进行脱盐淡化的过程中,研究人员采用了直接透过、载气吹扫法型渗透蒸发技术路线。研究人员解释说,该膜产品采用普通的相变技术,将多组分溶液利用溶液浇铸法铸造而成。浇铸之后,会对膜进行进一步处理使其具有亲水性和其它属性。       印度科学家研发出新型太阳能混合海水淡化系统       2015年,印度科学理工学院的研究人员研发出了一种太阳能混合海水淡化系统,主要可以用于处理生理盐水和微咸水。       根据研究人员发布的数据显示,在南印度上午9点到下午3点之间、温度为27℃的条件下,利用该混合系统每平方米可以净化大约6.5升的盐水。该混合系统采用了阶梯状的太阳能蒸发器,由一个连一个的半圆形的管道焊接而成,形成一个呈一定倾斜角度的水槽来充当水流通的渠道,同时系统四周安装的真空夹套可以减少热能的损失。据了解,该装置可容纳3-4升待处理的水。该系统利用光伏电池作为能源将水泵进或者泵出整个系统,整个系统就在离网地区也可以实现正常运行。目前,上述技术的具体工作原理及流程已经被国际期刊          《InternationalJournalofLowcarbenTechnologies》收录。       印度女科学家发明新型电吸附海水淡化技术       2015年,印度一位名为DevlinaDas的女科学家研发出了一种独特的、名为“SALINO”的五步法海水淡化技术,这名CSIR(印度科学与工业研究理事会)的高级研究员凭借该技术在瑞典斯德哥尔摩由励讯集团(RELXGroup)主办的2015环境挑战活动中获得了国际大奖。DevlinaDas表示,该发明的灵感来自于当前的水资源利用现状。“SALINO”海水淡化技术的全过程由太阳能和电吸附来提供能量。在消耗水量方面,目前正在流行的反渗透技术比SALINO技术的消耗水量要高30-40%,所以SALINO技术可以实现更低的成本和更高的效率。当谈到其发明的独特性时,DevlinaDas表示,目前全球海水淡化项目普遍采用反渗透膜技术,而这种技术不但浪费水,同时还浪费了大量能源。她说:“SALINO是一种更加节能的新方法,同时也不需要建设任何大型的建筑。DevlinaDas指出,SALINO技术把社区定为服务目标,可以为其提供净化的饮用水。在未来3年,DevlinaDas计划用获得的25000美元奖金建设一个海水淡化示范项目并希望该发明可以使更多水资源紧缺的地区获益。       上海应物所取得碳纳米管海水淡化技术新突破       目前,利用碳纳米管复合膜进行海水淡化的技术有了新的突破。从理论上看来,碳纳米管似乎非常适合应用于海水淡化领域。因为通过此前科学家们的分子模拟显示,离子在较窄的碳纳米管中遇到较大的能垒而不能通过,而水则没有遇到这样的能垒可顺利通过,所以科学家们一直期待可以通过使用较窄的碳纳米管制备得到的复合膜来大大地降低海水淡化成本,从而为人们提供更多的淡水。但事实上,该技术的除盐能力一直没有得到充分的验证。       中国上海应用物理研究所方海平博士等研究人员认为他们已经发现了为什么碳纳米管除盐能力始终没有达到理论水平的秘密,并提出了相应的解决办法。方海平和他参与研究的同事认为,该技术存在的主要问题在于如果碳纳米管足够窄,则水中的盐分被阻挡不能通过,而这些管道也可能被水中的离子阻塞而导致水也无法通过。他们认为,此前对于碳纳米管用于海水淡化的模拟对于离子和碳纳米管之间的相互作用力描述的并不充分。       通过模拟发现,经过改造的碳纳米管的水通过率可以达到40%左右。另一种思路是,通过向碳纳米管施加一个强大的电场可以把离子移位。但方海平和其同事们更喜欢第一种思路,即防止碳纳米管被阻塞。方海平解释说:“这种方法不需要消耗能源,同时也不需要配置大型的设备来产生强大的电场,可以使海水淡化过程更加方便。”
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