非常规水的非凡之用——探索节水开源新路径
从晶莹露珠到磅礴雨幕,从潺潺溪流到浩瀚江海,水,以千变万化的姿态滋养万物。然而,能被人类直接利用的淡水资源只占地球水资源总量的2.5%。我国更是水资源短缺国家,人均水资源量仅为世界平均水平的35%,近三分之二的城市面临不同程度的缺水难题。
随着经济社会的发展,直接可用、易于开发的淡水资源越来越难以满足日益增长的需求,人们开始将目光转向非常规水源:让污水经过净化重获新生,把雨水集结起来听候调令,将海水淡化成汩汩甘泉,用科技点化盐碱水后滋养绿洲……利用这些曾被打入“另册”的非常规水源,看似科幻,实则正一步步成为现实。《中国水资源公报》显示,2023年全国非常规水源利用量进一步增加,达212.3亿立方米,占供水总量的3.6%。
此刻,就让我们踏上探索之旅,去看看各地如何因地制宜利用非常规水,为水资源的可持续利用贡献智慧和力量。
1.雨水蓄用:“海绵机场”开源有道
如何在严重缺水城市的低洼地建设大型机场?地处永定河泛区的北京大兴国际机场,在规划建设时就必须解开这道难题。
在位于大兴国际机场东北角的兴旺公园内,有一大片景观湖。这片宁谧美丽的景观湖正与机场的雨洪蓄用紧密相关。
“像这样的景观湖,我们有南北两座,此外还有6个雨水调蓄池、3段排水明渠。所有海绵集雨设施加起来总共可蓄水超过300万立方米,相当于1.5个昆明湖的容量。”大兴机场工程师李海告诉记者。
眼前这片湖就是雨水的“集合地”之一。雨水从天而降后,怎么就能“乖乖”汇入指定地点?原来,大兴机场内的“海绵工程”星罗棋布,雨水不仅能够迅速渗透,而且在达到饱和时,多余部分能向机场的七大排水分区汇聚,顺着滞水塘、调蓄池等排入周边水系。
除了美化环境,收集起来的雨水还有何“用武之地”?“大兴机场涝能蓄、旱能用、急能排。两座景观湖存蓄了大约50万立方米的雨水,可以用来浇灌绿地、喷洒道路;航站楼楼顶的雨水调蓄设施容量有6000立方米,处理后可以用作空调循环冷却水。此外,机场还有下凹式绿地、透水铺装、集雨花箱等设施,雨水收集率达100%。除了自然下渗外,每年循环利用的雨水量超过1000万立方米。”大兴机场工程师张宁详细算起了“节水账”。
在干旱少雨的季节,湖会干涸吗?面对记者的疑惑,张宁笑着说:“十月后雨水就很少了,但湖水可不只雨水这一个来源。”他指向远处,“那是我们的污水处理站”。
在污水处理站,记者跟随工作人员依次走过预处理区、生化区、生物膜反应区、消毒区,最终来到了中水配水区,眼见原本充满垃圾废渣的污臭水,经过层层净化,最终汇聚在光伏板下的净水池中。池边,一个方形大鱼缸格外引人注目,一群锦鲤正欢畅游弋,而养鱼的水正是净化后的再生水。
“为景观湖补水只是这些再生水的休闲去处,大部分净化达标后的再生水都将被泵回机场,踏上循环利用之旅。大兴机场每年产生的中水量达200万立方米,实现了污水全收集、全处理、全回用。”北京首都机场动力能源有限公司工程师袁长鸣介绍。
“通过创新一系列水资源管理措施,大兴机场从规划、建设到管理、运营等各个环节,全方位践行了‘节水优先’的治水思路,实现了经济效益与社会效益、生态效益的多赢。”北京市水务局节水办相关负责人说。
2.向海借水:好借好还 物尽其用
被蔚蓝大海环抱、拥有千里绵延海岸线的山东烟台市,却是个典型的资源性缺水城市,人均水资源占有量仅为全国平均值的五分之一。如何向浩瀚大海汲取发展之源,一直是当地人不懈探索的重要课题。
在烟台市莱山区的金正环保产业园内,两条平板反渗透膜组件全自动化生产线正在忙碌运转。这里生产的膜组件不仅能在高难工业废水处理领域大显身手,还能将苦涩海水转化为甘甜淡水,为饱受缺水之苦的海岛居民解决“吃水难”问题。
南隍城岛的居民便是这项技术的受益者。这座位于渤海深处的小岛,层峦叠嶂,海滩如画,而且盛产鲍鱼、海参等珍味,吸引无数游客前来游玩。然而,就在几年前,该岛在旅游旺季还面临严峻的供水挑战,定时定量的供水方式不仅影响居民生活,更制约了旅游业发展。
“在政府的号召下,我们完成了新型海水淡化设备的设计、生产和调试,南隍城岛终于实现了24小时供水。”金正环保科技有限公司膜材料研发专家张庆磊说。
向大海借水,必须好借好还。“传统的海水淡化是从海水中拿出一部分淡水后,把剩余浓水排入海中,我们则是在淡化海水的同时,把其中有用的化学资源,如溴素、氯化钠和氯化钾提取出来加以回收,这样既能做到物尽其用,又能大大减少污染隐患。”张庆磊说,“我们自主研发特种耐酸膜、特种耐碱膜、高效分盐膜、硫酸钙结晶技术,有效推动了海水、矿井水和污废水资源的处理与利用。”
海水淡化作为海水资源的开源增量技术,已成为解决全球水资源危机的重要途径。近年来,烟台市积极培育节水产业,海水淡化行业得到快速发展。裕龙石化已建成日处理能力达14万吨的海水淡化工程,所有工业用水均来自海水淡化。万华蓬莱化工产业园一期也已建成日处理能力达10万吨的海水淡化工程,规划海水淡化水利用占比达用水量八成以上。
“下一步,我们将加大对非常规水利用企业的服务和支持力度,推动非常规水在更多场景应用,替代宝贵的淡水资源。”烟台市水利局党组成员、副局长景旭说。
3.盐碱水养殖:海鲜的沙漠奇缘
全国15亿亩盐碱地,新疆占了近三分之一。如何利用好这些被视作农业“禁区”的土地,让其焕发勃勃生机?
为了探寻答案,记者来到了塔克拉玛干沙漠西北缘的阿拉尔市。在这里,塔里木河上游灌区排放的水汇聚成河,形成了一片4300余亩的盐碱水域。
走进陇达水产养殖农民专业合作社的温室大棚,记者的目光瞬间被道路两侧一眼望不到头的培育池所吸引。碧澄澄的水面细波荡漾,气泡如珠玑般点缀其上,一派生机勃勃。
彭仁凯是该合作社的理事长。说话间,他弯腰从池中舀起半盆活蹦乱跳的对虾,笑着对记者说:“去年我们一座温室就成功产出了5000公斤的南美白对虾,产值高达60万元。”
这些年,“海鲜陆养”为当地产业发展开辟了新思路,而彭仁凯的“海鲜梦”并未止步,他渴望养殖更多种类的海鲜。愿望的实现谈何容易,过去几年里,一批批技术员尝试在盐碱水中养殖石斑鱼,但都未能成功。
浙江援疆科技特派团的到来,带来了转机。科技特派员们通过精准帮扶模式,为当地产业发展注入了科技动力。其中,浙江大学动物科学学院水产养殖学科的舒妙安教授,在深入调研阿拉尔市地下盐碱水后,成功研发出了盐碱水的“类海水”调控技术,为石斑鱼的养殖创造了可能。
“海水是流动水,其水质离子比值和盐度更加均衡,盐碱水则受地理环境、地质土壤和气候等多种因素影响,成分复杂多样。我们按照缺什么补什么的原则,为海鱼模拟出适宜的海水生长环境。”舒妙安说。
在舒妙安团队的精心指导下,今年5月,2000多尾珍珠龙胆石斑鱼鱼苗从海南空运至阿拉尔,在合作社的温室大棚里找到了新家。经过数月的精心呵护,这些石斑鱼长势良好。
舒妙安对新疆地区的盐碱水综合利用充满信心,并提出“弃水—养殖—治沙灌溉”的生态造田新思路。“养殖后的水会变肥,沉积的粪便经过固液分离后,能产出改良盐碱荒漠地的有机肥,还能通过蒸发排放的循环水为灌溉农作物提供水源。”他解释说。
盐碱水的“变废为宝”不仅大幅提升了盐碱水渔农的综合生产能力,还通过“以渔治碱”的方式有效改善了土壤结构,实现了盐碱地的复耕和生态环境的显著改善,为盐碱地综合治理探索出了一条可持续发展的新路径。
“实践证明,低洼盐碱地通过洗盐排碱和渔业养殖,土壤盐度能大幅下降。平均每开挖1亩盐碱地养殖池塘,就有3至8亩的盐碱土壤得以改良。”阿拉尔市农业农村局二级调研员陶学江说。
从高山之巅到大海之滨,从沃野平畴到戈壁荒原,非常规水源正逐渐成为我们日常用水的常规选择……
(光明日报 记者 陈煜 赵明昊 靳昊 孙金行)
(项目统筹:记者 陈海波)
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