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美國鹹地下水淡化的潛力

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科技產業資訊室 (iKnow) - 周媛韻 發表於 2018年7月27日
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圖、Based on measurements taken at more than 100,000 wells around the country, the MIT researchers identified these locations, indicated by green dots, that have a combination of a severe shortage of freshwater, and a large reserve of brackish groundwater that could potentially be desalinated and used.
Courtesy of the researchers.

 

過去美國地質調查局(USGS)的一項研究中,美國的鹹地下水量是所有用水總量的800倍左右。由麻省理工學院食物及水資源研究所的研究人員發表的新研究,由於鹹地下水的鹹度僅有海水的十分之一,因此以淡化海水更好的能量來淡化,就能產出90%的淡水。該研究發表在Water Research期刊上。
 

研究團隊與美國地質調查局共同合作採取了10萬座井中地下水的樣本,以了解鹹度、鈣、硫酸鹽、離子包含帶電原子或分子及其他物質的濃度如何影響淡鹽水淡化的過程,並與海水淡化的過程進行比較。逆滲透(RO)或電滲析(electrodialysis)是最常用來高效淡化淡鹽水的技術。他們根據淡鹽水的成分來開發及優化淡鹽水淡化技術。
 

研究人員把淡鹽水的成份區分成五類,包含氯化鈉、碳酸氫鈉、甲基硫酸鈉、重碳酸鈣及硫酸鈣,都需要非常不同的預處理方法。新的方法可以幫助識別每個井中淡鹹水的具體成分及其水平含量,將有助於引導新系統的開發。研究團隊發現以鈉及氯化物為主的地下水淡化所需消耗的能量比以鈣及硫酸鹽為主的地下水更多。這些資訊結合全國各地的淡鹽水成分圖,可以幫助引導開發新的水資源計劃。
 

同時,將潛在可用的鹹地下水資源與其供水壓力最大的地區進行關聯性,結果發現具有高用水需求及高處理淡鹽水能力的最佳組合,包含南加州、亞利桑那州及中西部的上游地區。這些地區都有大量的鹹地下水,能用較低的能量來淡化淡鹽水。但是需要做更多轉換工作才能降低淡化能量及成本。
 

該團隊還調查了其他國家的少數樣本,發現可將美國處理淡鹽水能量的趨勢,複製到全球大部分的區域。證明淡化鹹地下水優於海水,主要因素是還原率。一般海水淡化能產出的淡水只有50%,然而淡鹽水淡化能產出高達90%的淡水,還原效率更高且淡化過程更簡單。
 

該研究可以幫助解決美國水資源短缺的問題,並讓水資源管理機構、地方自治水務局、淡化系統設計師透過該巨大的淡鹽水資料庫來做出更明智的決策。本項計劃由美國國家科學基金會、美國地質調查局水資源可用及使用性科學計劃以及美國地質調查局國家研究計畫提供資助。(786字;圖1)


參考資料:
Study finds potential in brackish groundwater desalination. MIT News,2018/7/4
Brackish groundwater in the United States. USGS,2017


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