塔里木盆地盐碱水形成过程及淡化技术探究

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价值工程

ResearchontheFormationProcessandDesalinationTechnologyofSaline-alkaliWaterinTarimBasin

塔里木盆地盐碱水形成过程及淡化技术探究

（塔里木大学水利与建筑工程学院，阿拉尔843300）

（SchoolofWaterConservancyandCivilEngineering，TarimUniversity，Alar843300，China）

杜国佺DUGuo-quan曰杨顺林YANGShun-lin曰李梦娟LIMeng-juan曰王闪WANGShan

摘要院新疆塔里木盆地地区在长期的地质作用和现代农业土地管理下，产生了大量的盐碱水，分布广、污染严重，对当地生态环境

和经济发展不利。针对高矿化度、高离子系数的盐碱水，国内外已经取得规模化应用的淡化技术主要有多级闪蒸、低温多效蒸馏、反渗

透、超滤、电渗析等，技术理论基础可靠，应用效果显著。解决现有技术的腐蚀问题，研发太阳能等清洁能源集成技术，拓展微咸水利用

途径，是未来利用盐碱水的主要发展方向。

Abstract:Underthelong-termgeologicaleffectandmodernagriculturallandmanagement,XinjiangTarimBasinhasproducedalarge

numberofsaline-alkaliwater,whichiswidelydistributedandseriouslypolluted,andisdetrimentaltothelocalecologicalenvironmentand

ine-alkaliwaterwithhighsalinityandhighioniccoefficient,thedesalinationtechnologiesthathavebeen

widelyusedinChinaandabroadmainlyincludemulti-stageflashdistillation,low-temperaturemulti-effectdistillation,reverseosmosis,

oreticalbasgthe

corrosionproblemofexistingtechnologies,developingcleanenergyintegrationtechnologiessuchassolarenergyandexpandingthe

utilizationwayofbrackishwaterarethemaindevelopmentdirectionsofsaline-alkaliwaterutilizationinthefuture.

关键词院塔里木盆地；盐碱水；淡化技术；热法；膜法

Keywords:TarimBasin；saline-alkaliwater；desalinationtechnology；thermalmethod；membranemethod

中图分类号院S274.4文献标识码院A文章编号院1006-4311（2021）12-0174-02

0引言

新疆南疆塔里木盆地周边，是我国水量型缺水的贫水

区，该区域地表水和地下水受周边盐碱土的影响，呈现出

不同程度的盐碱化，具有高pH值、高矿化度和高离子系

数的特点

[1]

，属于碳化物型、氯化物型盐碱水，储量大、分布

零散、盐碱化重，再利用难度大。由于盐碱水会影响一切生

命特征的正常性，阻碍社会进步和经济发展，对当地生态

环境产生不利影响，在当地研究盐碱水淡化处理技术，使

盐碱水实现资源化再利用，对于节约资源、改善生态环境、

促进经济发展具有十分重要的积极作用。

1塔里木盆地盐碱水的形成

1.1地质作用的结果

塔里木盆地盐碱水的形成经历了漫长而又复杂的过

程，它的形成、发展、消失是水土盐分搬运、溶解聚集和转

化的综合结果。国内外学者认为盐碱水的形成原因有古盐

渍化形成、湖成盐碱水、污染型盐碱水三种，其中第一种原

因比较符合新疆南疆地区的实际情况，是当地盐碱水形成

的主要原因

[2]

。

在我国黄河冲积平原盐碱土分布与盐碱水分布范围一

致，盐碱土化学盐分特征与地下水化学盐分特征也近于一

致，由此说明土壤中的的盐分是盐碱水中盐分物质来源，掩

埋古盐碱土层是形成大面积盐碱水的主要原因。塔里木盆

要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要

基金项目院塔里木大学校长基金青年项目“减压膜蒸馏膜污染抑

制效果的研究”（TDZKQN201829）；塔里木大学大学生

创新创业项目“太阳能直接接触式膜蒸馏脱盐实验研

究”（2）。

作者简介院杜国

佺

（1999-），男，河南三门峡人，本科，研究方向

为水环境污染控制；王闪（通讯作者）（1989-），女，河

南商丘人，讲师，硕士，研究方向为水污染控制理论

与技术。

地地处亚欧大陆中心，地表水和地下水主要来自于大气降

水补充，而西部高山阻挡了来自西方的大气气流，全年降水

量稀少，且雨水含盐量较低，为盐碱水层提供盐分的可能性

十分微小，只能溶解、搬运盐分形成盐碱水。在干旱炎热的

气候条件下，塔里木盆地拥有极高的日蒸发量，形成了我国

土壤盐碱化分布最广的地区。经历长期的地质演变时期，盐

碱土掩埋于地下，流经盐碱区域的地表水和地下水将土壤

盐分部分消融于自身水体之中，获得盐分，使得自身盐碱程

度在原有的基础上进一步上升，便形成盐碱水。

新疆地貌广阔，土地沙漠化严重，除伊犁河谷、阿勒泰

和塔城地区土壤盐含量相对较少外，全疆其他地区都存有

不同程度的土地盐碱化、荒漠化等复杂特点，全疆范围内

盐碱化土壤面积非常大，且南疆盐碱化土地面积高于北

疆，故形成的盐碱水也是含盐量较高、分布最广的。

1.2农业灌溉排水

在过去的几十年时间里，新疆农业部门和学者积极

探索土地盐碱化的控制措施，通过长期的农业生产实践，

较有效的盐碱地治理措施是“排、灌、平、肥、林”综合集成

技术，其中采取的“排、灌”措施采用大量的淡水灌溉农

田，土壤盐分随农田排水进入地下水、河流中，再排泄到

下游，出现上游改良、下游土壤盐渍化的现象。由于用水

量较大，农田排出的盐碱水水量也多，部分盐碱水汇集到

排碱渠中，矿化度高达10-20g/L，属于重度盐渍化，加剧

了周边农田的盐渍化程度。这种粗放型的控制措施，对本

就有限的水资源造成极大的浪费，给农业可持续性和生

态环境带来严重的威胁。以塔里木河流域为例，不合理地

利用和开垦土壤，加剧盐渍土现象，导致塔里木河上游盐

碱区域面积在原有的基础上进一步扩大，严重盐碱化土

壤更使得塔里木河上游水中盐分不断增加

[3]

，危害当地水

土环境健康发展。

ValueEngineering

2盐碱水淡化技术

从全球范围上来看，盐碱水主要分布在海洋、各个大

洲的沙漠、草原、接近海洋的沿海地区、内陆干旱地区。由

于海水和盐碱水水质上的相似性，类比国内外已形成规模

生产的海水淡化技术，盐碱水淡化可通过蒸馏法、膜分离

法实现，采取多级闪蒸、低温多效、反渗透、超滤膜等技术

实现。与传统的干旱区淡水资源获取方法相比较，这些技

术操作与流程简单有效、能源消耗低、设备简单、容易操

作，淡化水质符合生活饮用水水质要求，如果推广应用，可

汲取出用于生产生活、农业灌溉、农业养殖、工业冷却的

“新水源”，在塔里木盆地得到迅速发展

[4]

。

2.1

2.1.1

热法

多级闪蒸

（蒸馏法）

（MSF）

多级闪蒸（MSF）是将盐碱水在加热器加热达到汽化

后，依次经过多个闪蒸室，遇到常温运输盐碱水管道冷凝

形成蒸馏水，同时将盐碱水进行浓缩，闪蒸室内气压迅速

下降，在压力的作用下，浓缩后盐碱水进入下一级闪蒸内

进行重复操作。此类淡化工艺简单易操作，防垢性能优异，

可利用低位热能和废热对盐碱水进行加热，适合于大型厂

区建设，国内外已建成多座大型多级闪蒸海水淡化工厂，

如沙特阿拉伯Shoaiba电厂。

2.1.2低温多效（LT-MED）

低温多效蒸馏技术是指盐水最高蒸发温度约70益的

淡化技术，其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器串联起

来并被分成若干效组，用一定量的蒸汽输入，通过多次的

蒸发和冷凝过程，得到多倍加热蒸汽量的蒸馏水的淡化技

术。此工艺的主要优点是操作温度低，可以充分利用电厂

和化工厂的低温余热。该技术适用于建有背水轮机火力发

电厂或核能电厂提供低热源的大型工厂中，利用厂区余热

生产优质淡水，在原水浓度高于盐碱水淡化工程中，与反

渗透相结合形成混流，降低生产成本。

2.2

2.2.1

膜法

反渗透（SWRO）

反渗透又称为逆向渗透，在加压条件下，溶液通过反

渗透膜时将溶剂分离的淡化技术。反渗透为无相变过程，

能耗低、工程投资及造水成本较低、装置紧凑、占地较少、

操作简单、维修方便，但预处理工艺要求严格，且核心元

件———膜更换周期短、低温盐碱水需加热处理，若无热源

利用，则将加大淡化成本。目前，反渗透已经在海水淡化、

盐碱水处理、发电、废水和垃圾液处理等领域得到广泛应

用

[5-6]

，其严格的处理技术条件及淡化出水水质高等优势，

在国内外工业、生活水质净化方面占据着重要地位。

2.2.2超滤

超滤膜水处理是以压力驱动的膜分离工艺。盐碱水在

一定的压力下透过超滤膜表面时，溶剂和小分子物质能顺

利通过，阻隔蛋白质、大分子物质、微生物、硅、胶体等杂

质，实现二者的分离，水质得以纯化，可广泛用于物质的分

离、浓缩和纯化。超滤膜淡化工艺可在常温下进行，有利于

节约能源，特别适用于热敏物质的分离；工艺设备单一，维

修费用较低，适用范围广。

2.2.3电渗析

与反渗透技术不同，电渗析技术采用外加直流电场

·175·

提供水盐分离的动力。在电场作用下，盐碱水中的盐离子

透过选择性膜定向迁移，分别形成浓水和淡水。由于电渗

析过程对不带电荷的物质如有机物、胶体、细菌、悬浮物

等无去除能力，因此电渗析不适用于淡化制备饮用水，往

往作为淡化处理技术的前置技术，降低后续工艺的进水

盐度。

3盐碱水利用发展趋势

对于塔里木盆地周边生态而言，处理盐碱水是获取淡

水非常有效的途径，也是实现水土资源污染控制、良性循

环的必要工作。随着学者们的重视和研究，盐碱水未来市

场也将向以下几个方面发展：

易形成原电池，

淤盐碱水中含有高浓度阴阳离子，

会加大设备、管道的腐蚀率，

与设备、

增加维修费

管道接触

用。研究设备、管道的抗腐蚀技术，或提高预处理脱盐效

果，减少现有核心工艺的运行成本，从技术层面提升现有

工艺的淡化效果。于政府大力推行和构建淡化产业发展策

略，利用新疆丰富的太阳能资源，降低现有技术的能源投

入，研发盐碱水淡化领域的自主知识产权新工艺，在未来

市场发展出大型化、集中化、高效化的淡化工程。盂对盐碱

水分级，拓展矿化度相对较低的微咸水消耗途径，在政府

针对性指导下，将技术与资金整合，进行产业调整、技术改

革，大力发展微咸水灌溉、养殖产业发展，力求经济效益与

环境效益的最大化，从可持续发展战略出发，减少生产淡

水途径中投入量和财务消耗量。

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