中國海水淡化探析與展望

【摘 要】隨著我國社會發展進步和人口急劇增加，水資源過度開采，并且受到工農業嚴重污染，水資源短缺和分配不均勻的問題更加突出。本文通過了解我國淡化海水現實狀況和存在的問題，掌握澳大利亞淡化海水技術和管理經驗的基礎上，提出淡化海水處理技術的可行性，展望中國海水淡化的可持續發展，以期對解決水資源短缺問題和社會經濟進步有所貢獻。

【關鍵詞】海水淡化；水資源；技術；展望；探析

水是生命之源。人要維持生命就得飲用有健康作用水。水對人類的生存發展至關重要，特別是在人類面臨缺水“水不久將成為一種嚴重的社會危機，石油危機之后的下一個危機便是水”。目前，全世界大約三分之一的人口處在缺水狀態中。據預測，到2025年，全世界三分之二的人口將處在缺水狀態中。全球水的總儲存量為13.86億km3，其中海水占96.5%。因此，作為水資源的開源增量技術，海水淡化成為解決全球水資源危機的重要途徑。

一、中國海水淡化現狀

（一）中國水資源現狀

中國是世界上13個最貧水國之一，人均水資源占有量不足1000 m3，居世界第109位。尤其黃淮海流域人均水資源占有量僅501 m3 ，為全國平均水平的1/5。全國有將近300個城市缺水，110個城市嚴重缺水。大多數的沿海城市都處于缺水狀態，一些較大型城市如大連、天津、煙臺、威海、連云港、深圳等已處于嚴重缺水狀態。據分析，2010年后中國進入嚴重的缺水期，2030年將達到缺水高峰。

近些年，盡管我國這些城市制定了有效的節水措施。但只是臨時的應急措施，不能增加水資源的供給總量，不能從根本上解決水資源的短缺問題。因此，開發利用非常規水資源—淡化海水，是解決水資源短缺的重要途徑。

（二）中國海水淡化現狀

我國從1958年已經開始海水淡化技術的研究與開發，起步為電滲析技術，1965年開始研究反滲透技術，1975年開始研究蒸餾技術。我國海水淡化技術有40多年的發展，但是，技術方面與國際水平有差距，主要體現在研究水平及創新能力、裝備的開發制造能力、系統的設計和集成能力等核心技術方面。

目前，我國已建成海水淡化工程95個，日產淡化水總規模77.4萬噸。52套海水淡化裝置中45套采用反滲透法技術（占86. 5 %）、4套采用MED技術（占7. 7 %）、1套采用MSF技術（占1. 9 %）、1套采用MVC技術（占1. 9 %）及1套采用ED技術（占1. 9 %）。但是，這些裝置總體使用率較低，還不到50%。

海水淡化在中國起步晚，宣傳力度不夠，公眾接受程度不高。目前，中國海水淡化成本每噸約3.7元，銷售價約5元，可是我國公眾缺乏科學的了解和正確的認識，對淡化海水的利用比較抵觸。

二、海水淡化探析

（一）海水淡化基本技術

海水淡化是指從海水中獲取淡水的技術和過程，通過脫除海水中的大部分鹽類，使處理后的海水達到生活和生產用水標準的水處理技術。根據脫鹽過程分類，海水淡化方法主要有熱法、膜法和化學方法三大類。熱法主要有四種：多級閃蒸（MSF）、多效蒸餾（MED）、 壓汽蒸餾（VC）和冷凍法；膜法包括反滲透（RO）和電滲析（ED）；化學方法是由水合物法和離子交換法構成。水合物法所產生的淡水水質較差，離子交換法制水成本較高，因此化學方法應用受到限制[1]。而冷凍海水淡化由于冰晶的洗滌和分離較困難，運行可靠性不高。

1、熱法海水淡化技術

（1）多級閃蒸技術（MSF）

多級閃蒸是將海水加熱到一定溫度后，引入到一個閃蒸室，其室內的壓力低于海水所對應的飽和蒸汽壓，部分海水迅速汽化，冷凝后即為所需淡水；另一部分海水溫度降低，流入另一個壓力較低的閃蒸室，又重復蒸發和降溫的過程。將多個閃蒸室串聯起來，室內壓力逐級降低，海水逐級降溫，連續產出淡化水。

（2）多效蒸餾技術（MED）

將一系列的水平管噴淋降膜蒸發器串聯起來，蒸汽進入第一效蒸發器，與進料海水熱交換后，冷凝成淡化水；海水蒸發，蒸汽進入第二效蒸發器，并使幾乎同量的海水以比第一效更低的溫度蒸發，自身又被冷凝。這一過程一直重復到最后一效。連續產出談化水。

（3）壓汽蒸餾技術（VC）

海水蒸發過程所產生的二次蒸汽，經壓縮機增壓，蒸汽飽和溫度相應提高，再輸入到蒸發器管束內，作為進料海水蒸發的熱源，并自身冷凝為淡化水。上述過程周而復始，連續生產。

2、膜法海水淡化技術

（1）電滲析技術（ED）

電滲析以直流電為推動力，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性，使一個水體中的離子通過膜遷移到另一個水體中的物質分離過程。

（2）反滲透技術（RO）

用一張只透過水而不能透過鹽的半透膜將淡水和鹽水隔開，淡水會自然地透過半透膜至鹽水一側，這種現象稱為滲透。當滲透到鹽水一側的液面達到某一高度時，滲透的自然趨勢被這一壓力所抵消從而達到平衡，這一平衡壓力即為該體系的滲透壓。這種與自然滲透相反的水遷移過程稱為反滲透。

3、海水淡化技術比較

現國際海水淡化市場應用最為廣泛的的海水淡化方法主要是多效蒸餾法（MED）、多級閃蒸法（MSF）和反滲透法（RO）。現將這幾種主流技術進行比較分析，見表1。

表1 三種海水淡化技術方法比較[2]

（二）澳大利亞海水淡化技術及管理

1、澳大利亞海水淡化技術

本世紀以來，用海水淡化來解決日益嚴重的缺水問題，澳大利亞是最典型的例子。

2007年投入使用的珀斯海水淡化廠，是當時中東以外最大的海水淡化工程，采用陶氏化學的FILM TEC海水淡化反滲透膜元件（SW RO）和苦咸水淡化反滲透膜元件（BW RO），日最高產水量14.4萬t/d。FILM TEC的元件結合了高效性能和精密自動生產線，增加溶解性固體和有機物的脫除率，降低能源消耗，提高穩定性。此外，珀斯海水淡化廠利用風力汲取海水，給水通過預處理，再經過兩級反滲透系統以獲得高質量淡化海水。通過第一級6列海水淡化反滲透膜后，產水再經過第二級的6列苦咸水淡化反滲透膜，兩級的回收率達45%及90%。同時使用可再生能源風能，工廠整體的能量消耗小于3.8kW·h/m3。

2011年建成的南方海水淡化廠（SSDP），成為澳大利亞第二大海水淡化廠。SSDP海水淡化廠在一個處理海水及濃鹽水的兩級反滲透裝置中應用陶氏Filmtec 440系列的組件，占地41平米，設計中結合了一些先進的設計—internally staged design and a permeate split，另脫鹽效果達到最佳。生產能力為15萬噸/天，也使用可再生能源。

澳大利亞政府支持使用新能源—波浪能作為海水淡化工廠能源。該海水淡化工廠與波浪能發電站位于西澳大利亞州的Garden島。發電站總投資3120萬澳元，其中990萬澳元來自澳大利亞可再生能源署的支持。發電站通過使用位于海底的獨特水下波浪發電系統，利用波浪能驅動海水淡化高壓泵，用壓力驅動海水通過一系列滲透膜裝置，轉變為可飲用的淡水。與傳統的海水淡化工廠相比，電力消耗減少高達90%。這種新能源的利用對海水淡化有現實意義，還有一些核能、太陽能在澳洲也得到很好的開發利用。

2、澳大利亞海水淡化管理

在充分發展海水淡化項目的同時，澳大利亞在注重污染防治、環境保護的同時呈現出更多豐富的值得中國借鑒的內容。

維多利亞海水淡化廠在建設初期，首先成立信息中心。社區居民可以了解項目的詳細信息和最新進展。這是對居民權利的尊重，也是為項目建設方贏得理解、減少誤解的重要途徑。據了解，施工期間建設方組織900名社區代表進廠參觀詳解。除此之外，信息中心定期印制文字淺顯易懂的小冊子，主要集中于解釋項目建設原因，選址，海水淡化基本原理和步驟、工程花費等等。

海水淡化廠距離菲利普島自然公園和海濱景區不遠。為尊重旅游業利益、不影響景觀，項目建設方還特意開展“綠色屋頂”計劃，選取當地4萬株野生花草種植在主設施樓頂，各種野花野草在反滲透裝置的屋頂自由生長。

生態修復也成為此海水淡化項目的另一個內容。全部項目完成后，海水淡化周邊將成為一個占地225畝的新公園。修復項目涉及植被恢復、河流支流修復及原有水利設施重建。

三、中國海水淡化展望

在我國淡化海水做為生活用水還處于初始階段，隨著淡水供需矛盾的加大，淡化水相對有競爭力。像能源、交通及市政基礎設施建設初期一樣，開始有賴于國家在政策及資金方面的支持，當行業發展到一定規模及市場發育成熟后就過渡到市場化運行。例如電力行業已經較成功地實現這一轉變過程。隨著我國社會主義市場經濟體制的逐步完善，水利行業應該抓住時機，利用自己原有優勢，努力吸取有經驗國家的淡化技術和管理經驗，積極開展這方面的工作。成立專門的技術研究與開發機構，引進先進技術，培養人才，選擇試點工作進行必要的試驗，逐步形成從可行性研究、工程設計、設備制造安裝及運營管理的一條龍服務，在這一新興的產業領域中占據一定的市場份額。[3]

新的世紀是一個向海洋要空間、要資源的世紀。生命源于海洋，也要靠海洋才能延續下去，相信在不久的將來，海水淡化會成為我們重要的淡水來源。

【參考文獻】

[1]李長海，張雅瀟.海水淡化技術及其應用.西安電力建設調試施工研究所，西安有色冶金設計研究院.陜西：西安，2011.

[2]周赤忠，李炎. 當前海水淡化主流技術的分析和比較.上海電氣電站設備有限公司電站輔機廠.上海，2009.

[3]李毓林，勒國厚.海水淡化現狀及應用前景.廣東省深圳市水務局，中國水利水電科學研究院.廣東：深圳，北京.2001.