據(jù)美國《大眾機(jī)械》雜志報(bào)道,全球很多國家和地區(qū)面臨嚴(yán)重水污染和淡水供應(yīng)不足的問題,很多國家已經(jīng)把目光轉(zhuǎn)向地球上前所未有的規(guī)模最大、科技含量最高的大型供水工程上,以下面其中5個(gè)工程規(guī)模最大、最雄心勃勃。
以色列阿希科倫海水淡化廠
一名以色列雇員在阿??苽惖姆礉B透海水處理工廠檢查反滲透膜。阿??苽惡K瘡S是世界上最大的反滲透海水處理廠。
兩千年前,水手們曾在船上使用煮鍋蒸餾的方法把海水變成淡水來飲用。今天,一些在沙特阿拉伯和阿拉伯聯(lián)合酋長國建成的世界上最大的海水淡化廠也依據(jù)同樣的原理各自創(chuàng)造幾十萬立方米的淡水。但是,蒸餾需要大量能源,想想我們燒水泡茶尚需要不少天然氣,再想想要燒足夠多的水供應(yīng)一個(gè)干涸的國家那需要多少能量。
一些新的海水淡化工廠是使用低耗能反滲透水處理法,而不是把水加熱到沸點(diǎn),反滲透是讓水通過薄膜,鹽分被過濾出來的方法。阿??苽惡K瘡S于2005年開放,該廠每年把地中海260多億加侖的海水轉(zhuǎn)化為淡水,占以色利水需求總量的5%到6%。阿希科倫不光是世界上規(guī)模最大的反滲透水處理工廠,它還是收集廢棄熱量改善效率和降低成本的為數(shù)較少的工廠之一。雖然這一過程也需要熱量,但絕沒有淡化海水所需要的熱量那么多。水溫在95華氏度到100華氏度時(shí)反滲透效果最好。盡管這家工廠脫鹽成本在全行業(yè)處于下游水平(每立方米52美分),但也不便宜,一年需要投入5100多萬美元。
中國南水北調(diào)工程
工業(yè)迅猛發(fā)展讓中國的自然資源承受巨大壓力,中國遭遇水缺乏的問題。南方山區(qū)水量充沛,而擁有2億多人口的北方必須依靠有限的地下水供應(yīng)。20世紀(jì)50年代,毛主席曾提出過南水北調(diào)平衡水資源的構(gòu)想。半個(gè)世紀(jì)之后,中國已經(jīng)開始實(shí)施這一計(jì)劃。整個(gè)工程將于2050年完成,該系統(tǒng)將開設(shè)三條調(diào)水線路:716英里長的東線,786英里長的中線,310英里長的西線。
日本東京G-Cans工程
東京是世界上人口最密集的城市,擁有3000多萬人,但是,在人來人往川流不息的東京的地下卻遍布巨型隧道,這些隧道大部分時(shí)間是空的。這些隧道就是東京市郊崎玉區(qū)的G-Cans系統(tǒng),該系統(tǒng)的主要目的是日本首都東京當(dāng)夏天雨季發(fā)生洪災(zāi)時(shí),可以將地面積水經(jīng)由地下排出。雖然全球大部分地區(qū)正因化學(xué)污染和干旱面臨淡水缺乏,但是,全球變暖也可能帶來日趨頻繁的暴雨,淹沒很多人口密集的地區(qū)。
如果東京的降雨量增大到危險(xiǎn)水平,G-Cans的渦輪機(jī)將開始把水泵出江戸川河,送到5個(gè)防泄漏豎井中的1個(gè)。這些豎井每個(gè)直徑約105英尺,深213英尺。與這些豎井相連接的G-Cans隧道長4英里,G-Cans因此成為世界上最大的地下水路。
新加坡濱海堤壩
在大多數(shù)國家意識(shí)到未來水缺乏之前,新加坡就感受到了這一問題,于是新加坡人就開始收集淡水。這座由城區(qū)組成的小島國幾乎四面海水環(huán)繞,因此島上的居民——現(xiàn)在將近500萬人——得到飲用水的地方很少。隨著人口的增多,水缺乏的威脅也在加劇。既然選擇有限,新加坡政府就開始圍截河口創(chuàng)造人工蓄水池。
濱海堤壩于2008年11月開放,跨度為1150英尺,由9道冠形鐵閘組成,每道閘高90英尺多,鐵閘的高度是根據(jù)新加坡漲潮時(shí)的最高水位設(shè)定,以阻擋海水涌入蓄水池。在低潮期的降雨天氣,閘會(huì)被放下;在高潮期的雨天,壩里的泵會(huì)把水抽出。與此同時(shí),降雨淡水也能流入壩內(nèi)。循環(huán)1、2年后,濱海堤壩就會(huì)成為一個(gè)純粹的淡水庫。
新加坡政府稱,濱海堤壩的集水區(qū)占新加坡1/6國土面積。因此,雖然新加坡的國土面積不是很大,但是,收集淡水的集水區(qū)面積卻不小。
美國加州橙縣地下水補(bǔ)給系統(tǒng)
美國加州芳泉谷的地下水補(bǔ)給系統(tǒng)是投資4.8億美元的水處理系統(tǒng),是世界上最大的地下水補(bǔ)給系統(tǒng),它能把橙縣的污水轉(zhuǎn)化為飲用水。
在某些方面說,橙縣很幸運(yùn):橙縣水利局的德斯姆克稱,橙縣是加州為數(shù)較少的地下水供應(yīng)充足的地方之一,但是,人口急劇增多增大了對水的需求,巨大的水消費(fèi)給該縣人帶來了一個(gè)甚至更嚴(yán)峻的問題:如果橙縣地下水的水位開始下降到一定程度,太平洋的海水就會(huì)滲入淡水,破壞橙縣的水供應(yīng)。
為了防止地下水供應(yīng)受到海水的污染,加州科學(xué)家用水而不是混凝土建立一個(gè)屏障,首先,工程師們使用反滲透、微孔過濾和紫外輻射凈化污水——以往可能被排入大海,使污水轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)飲用水。然后他們使用36個(gè)3英里深的井——距離海岸約5英里——的一個(gè)把這些再生水注入地下。德斯姆克說,這些井類似微孔管。這一高壓水體形成了把海洋和地下水盆地隔開的堤壩,不讓海水侵入。
1975年,橙縣對這一方法進(jìn)行首次試驗(yàn),新的地下水補(bǔ)給系統(tǒng)于2008年1月開始實(shí)施,該系統(tǒng)能生成和注入15倍多的純凈水。新系統(tǒng)把橙縣的海水屏障擴(kuò)大了,也滿足了人口發(fā)展中的水供應(yīng)問題。德斯姆克稱,鑒于目前的淡水撤出率,每天需要注入300萬加侖水來維護(hù)水屏障。