非常規水的非凡之用——探索節水開源新路徑
從晶瑩露珠到磅礴雨幕,從潺潺溪流到浩瀚江海,水,以千變萬化的姿態滋養萬物。然而,能被人類直接利用的淡水資源只占地球水資源總量的2.5%。我國更是水資源短缺國家,人均水資源量僅為世界平均水平的35%,近三分之二的城市面臨不同程度的缺水難題。
隨著經濟社會的發展,直接可用、易于開發的淡水資源越來越難以滿足日益增長的需求,人們開始將目光轉向非常規水源:讓污水經過凈化重獲新生,把雨水集結起來聽候調令,將海水淡化成汩汩甘泉,用科技點化鹽堿水后滋養綠洲……利用這些曾被打入“另冊”的非常規水源,看似科幻,實則正一步步成為現實。《中國水資源公報》顯示,2023年全國非常規水源利用量進一步增加,達212.3億立方米,占供水總量的3.6%。
此刻,就讓我們踏上探索之旅,去看看各地如何因地制宜利用非常規水,為水資源的可持續利用貢獻智慧和力量。
1.雨水蓄用:“海綿機場”開源有道
如何在嚴重缺水城市的低洼地建設大型機場?地處永定河泛區的北京大興國際機場,在規劃建設時就必須解開這道難題。
在位于大興國際機場東北角的興旺公園內,有一大片景觀湖。這片寧謐美麗的景觀湖正與機場的雨洪蓄用緊密相關。
“像這樣的景觀湖,我們有南北兩座,此外還有6個雨水調蓄池、3段排水明渠。所有海綿集雨設施加起來總共可蓄水超過300萬立方米,相當于1.5個昆明湖的容量。”大興機場工程師李海告訴記者。
眼前這片湖就是雨水的“集合地”之一。雨水從天而降后,怎么就能“乖乖”匯入指定地點?原來,大興機場內的“海綿工程”星羅棋布,雨水不僅能夠迅速滲透,而且在達到飽和時,多余部分能向機場的七大排水分區匯聚,順著滯水塘、調蓄池等排入周邊水系。
除了美化環境,收集起來的雨水還有何“用武之地”?“大興機場澇能蓄、旱能用、急能排。兩座景觀湖存蓄了大約50萬立方米的雨水,可以用來澆灌綠地、噴灑道路;航站樓樓頂的雨水調蓄設施容量有6000立方米,處理后可以用作空調循環冷卻水。此外,機場還有下凹式綠地、透水鋪裝、集雨花箱等設施,雨水收集率達100%。除了自然下滲外,每年循環利用的雨水量超過1000萬立方米。”大興機場工程師張寧詳細算起了“節水賬”。
在干旱少雨的季節,湖會干涸嗎?面對記者的疑惑,張寧笑著說:“十月后雨水就很少了,但湖水可不只雨水這一個來源。”他指向遠處,“那是我們的污水處理站”。
在污水處理站,記者跟隨工作人員依次走過預處理區、生化區、生物膜反應區、消毒區,最終來到了中水配水區,眼見原本充滿垃圾廢渣的污臭水,經過層層凈化,最終匯聚在光伏板下的凈水池中。池邊,一個方形大魚缸格外引人注目,一群錦鯉正歡暢游弋,而養魚的水正是凈化后的再生水。
“為景觀湖補水只是這些再生水的休閑去處,大部分凈化達標后的再生水都將被泵回機場,踏上循環利用之旅。大興機場每年產生的中水量達200萬立方米,實現了污水全收集、全處理、全回用。”北京首都機場動力能源有限公司工程師袁長鳴介紹。
“通過創新一系列水資源管理措施,大興機場從規劃、建設到管理、運營等各個環節,全方位踐行了‘節水優先’的治水思路,實現了經濟效益與社會效益、生態效益的多贏。”北京市水務局節水辦相關負責人說。
2.向海借水:好借好還 物盡其用
被蔚藍大海環抱、擁有千里綿延海岸線的山東煙臺市,卻是個典型的資源性缺水城市,人均水資源占有量僅為全國平均值的五分之一。如何向浩瀚大海汲取發展之源,一直是當地人不懈探索的重要課題。
在煙臺市萊山區的金正環保產業園內,兩條平板反滲透膜組件全自動化生產線正在忙碌運轉。這里生產的膜組件不僅能在高難工業廢水處理領域大顯身手,還能將苦澀海水轉化為甘甜淡水,為飽受缺水之苦的海島居民解決“吃水難”問題。
南隍城島的居民便是這項技術的受益者。這座位于渤海深處的小島,層巒疊嶂,海灘如畫,而且盛產鮑魚、海參等珍味,吸引無數游客前來游玩。然而,就在幾年前,該島在旅游旺季還面臨嚴峻的供水挑戰,定時定量的供水方式不僅影響居民生活,更制約了旅游業發展。
“在政府的號召下,我們完成了新型海水淡化設備的設計、生產和調試,南隍城島終于實現了24小時供水。”金正環保科技有限公司膜材料研發專家張慶磊說。
向大海借水,必須好借好還。“傳統的海水淡化是從海水中拿出一部分淡水后,把剩余濃水排入海中,我們則是在淡化海水的同時,把其中有用的化學資源,如溴素、氯化鈉和氯化鉀提取出來加以回收,這樣既能做到物盡其用,又能大大減少污染隱患。”張慶磊說,“我們自主研發特種耐酸膜、特種耐堿膜、高效分鹽膜、硫酸鈣結晶技術,有效推動了海水、礦井水和污廢水資源的處理與利用。”
海水淡化作為海水資源的開源增量技術,已成為解決全球水資源危機的重要途徑。近年來,煙臺市積極培育節水產業,海水淡化行業得到快速發展。裕龍石化已建成日處理能力達14萬噸的海水淡化工程,所有工業用水均來自海水淡化。萬華蓬萊化工產業園一期也已建成日處理能力達10萬噸的海水淡化工程,規劃海水淡化水利用占比達用水量八成以上。
“下一步,我們將加大對非常規水利用企業的服務和支持力度,推動非常規水在更多場景應用,替代寶貴的淡水資源。”煙臺市水利局黨組成員、副局長景旭說。
3.鹽堿水養殖:海鮮的沙漠奇緣
全國15億畝鹽堿地,新疆占了近三分之一。如何利用好這些被視作農業“禁區”的土地,讓其煥發勃勃生機?
為了探尋答案,記者來到了塔克拉瑪干沙漠西北緣的阿拉爾市。在這里,塔里木河上游灌區排放的水匯聚成河,形成了一片4300余畝的鹽堿水域。
走進隴達水產養殖農民專業合作社的溫室大棚,記者的目光瞬間被道路兩側一眼望不到頭的培育池所吸引。碧澄澄的水面細波蕩漾,氣泡如珠璣般點綴其上,一派生機勃勃。
彭仁凱是該合作社的理事長。說話間,他彎腰從池中舀起半盆活蹦亂跳的對蝦,笑著對記者說:“去年我們一座溫室就成功產出了5000公斤的南美白對蝦,產值高達60萬元。”
這些年,“海鮮陸養”為當地產業發展開辟了新思路,而彭仁凱的“海鮮夢”并未止步,他渴望養殖更多種類的海鮮。愿望的實現談何容易,過去幾年里,一批批技術員嘗試在鹽堿水中養殖石斑魚,但都未能成功。
浙江援疆科技特派團的到來,帶來了轉機。科技特派員們通過精準幫扶模式,為當地產業發展注入了科技動力。其中,浙江大學動物科學學院水產養殖學科的舒妙安教授,在深入調研阿拉爾市地下鹽堿水后,成功研發出了鹽堿水的“類海水”調控技術,為石斑魚的養殖創造了可能。
“海水是流動水,其水質離子比值和鹽度更加均衡,鹽堿水則受地理環境、地質土壤和氣候等多種因素影響,成分復雜多樣。我們按照缺什么補什么的原則,為海魚模擬出適宜的海水生長環境。”舒妙安說。
在舒妙安團隊的精心指導下,今年5月,2000多尾珍珠龍膽石斑魚魚苗從海南空運至阿拉爾,在合作社的溫室大棚里找到了新家。經過數月的精心呵護,這些石斑魚長勢良好。
舒妙安對新疆地區的鹽堿水綜合利用充滿信心,并提出“棄水—養殖—治沙灌溉”的生態造田新思路。“養殖后的水會變肥,沉積的糞便經過固液分離后,能產出改良鹽堿荒漠地的有機肥,還能通過蒸發排放的循環水為灌溉農作物提供水源。”他解釋說。
鹽堿水的“變廢為寶”不僅大幅提升了鹽堿水漁農的綜合生產能力,還通過“以漁治堿”的方式有效改善了土壤結構,實現了鹽堿地的復耕和生態環境的顯著改善,為鹽堿地綜合治理探索出了一條可持續發展的新路徑。
“實踐證明,低洼鹽堿地通過洗鹽排堿和漁業養殖,土壤鹽度能大幅下降。平均每開挖1畝鹽堿地養殖池塘,就有3至8畝的鹽堿土壤得以改良。”阿拉爾市農業農村局二級調研員陶學江說。
從高山之巔到大海之濱,從沃野平疇到戈壁荒原,非常規水源正逐漸成為我們日常用水的常規選擇……
(光明日報 記者 陳煜 趙明昊 靳昊 孫金行)
(項目統籌:記者 陳海波)
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