收稿日期 : 2022-12-03 基金项目 :北京市自然科学基金( 2214082 );北京市科技新星计划( 2022057 );国家重点研发计划( 2021YFC2802201 ) 通信作者 :严开祺( 1987 —),男,博士、研究员,主要从事微纳米功能粉体软化学制备方面的研究。 yankaiqi@mail.ipc.ac.cn
农业部门高度依赖水资源,由于水资源短缺的风险以及可持续和高效的农业食品链,农业部门应在改进水资源管理实践的基础上,探索可用的方案来满足供需。地热水是一种用于发电和/或供热的能源。利用地热水的能量后,剩余的水由于离子含量高,经过处理后可用作灌溉水源。地热田大多位于有农业活动的农村地区。这将是降低灌溉水运输成本的良好契合。农业海水淡化过程的能源需求更高,需要额外的后处理过程。满足能源需求的化石燃料越来越昂贵,温室气体排放对环境有害。因此,应努力将可再生能源整合到海水淡化过程中。本文重点介绍由可再生能源驱动的地热水海水淡化的全面回顾,并提供土耳其和波兰的具体案例。此外,还介绍了海水淡化领域可能的新一代可再生能源系统,并考虑了它们在农业灌溉地热水淡化中的潜在应用。
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咸水地下水也是重要的水源,可以提供新的水源并有助于减少对淡水供应的需求。在本报告中,咸水地下水被视为总溶解固体浓度在 1,000 至 10,000 毫克/升范围内的地下水。美国有 406 家市政咸水地下水淡化厂,其中大部分位于佛罗里达州(40%)、加利福尼亚州(14%)和德克萨斯州(13%)(Mickley,2018 年)。2003 年,德克萨斯州估计有超过 815 万亿加仑(25 亿英亩英尺)的咸水可用(LBG-Guyton Associates,2003 年)。截至 2024 年,已完成的咸水含水层研究表明,31 个主要和次要含水层中的 12 个含水层的总原地咸水地下水储量为 1,000 万亿加仑(32 亿英亩英尺)。这些体积计算方法之间的主要差异详见第 4.5 节。
淡化(咸水和海水)资源管理策略(淡化RMS)的目的是介绍加利福尼亚州的海水淡化的地位,其预计的未来用途及其利益和挑战。本文的讨论不会对淡化。淡化是一种方法,可以通过其他供水和需求管理方法来考虑或实施,包括保护,饮用和不可替代的再利用,雨水捕获以及基础设施的改进。这种淡化的RMS并未对其他供水方法进行排名,也不会优先考虑它们而不是脱盐。实施淡化以支持本地或区域供水资源的决心是当地供水者的决定,在仔细评估和考虑替代方案,符合适用的州和地方要求以及彻底的公共过程之后,进行了仔细评估和考虑之后做出的决定。
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海水淡化和先进水处理摘要水资源短缺是一个全球性挑战,对人类健康、粮食安全和经济发展构成重大威胁。海水淡化和先进的水处理技术通过将海水和纯净水转化为适合各种用途的淡水,已成为缓解水资源短缺的关键解决方案。海水淡化方法,包括反渗透 (RO)、多级闪蒸 (MSF) 蒸馏、多效蒸馏 (MED) 和电渗析 (ED),可通过各种过程将盐水转化为淡水。先进的水处理技术,例如高级氧化工艺 (AOP)、膜过滤、活性炭过滤和生物处理,可进一步净化来自各种来源的水,包括纯净水和废水。这些技术在满足日益增长的淡水需求和改善水质方面发挥着至关重要的作用。本章概述了海水淡化和先进水处理的原理、方法和应用,强调了它们在解决水资源短缺和促进可持续发展方面的重要性。