海水淡化的发展及成本降低

海水淡化的发展及成本降低

牛秀立

牛秀立（大唐黄岛发电有限责任公司山东青岛266500）

【摘要】海水淡化，就是利用海水脱盐生产淡水的技术过程。海水淡化已成为解决全球水资源紧缺问题的重要途径。文章介绍了海水淡化技术与分类，国内外海水淡化产业的发展现状及发展趋势，提出了降低海水淡化成本的有效途径。

【关键词】淡化技术；发展现状；发展趋势；降低成本

中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2014）08-012-02

水是生命之源，是人类宝贵的、不可替代的自然资源。随着社会的发展，淡水资源日趋缺乏。据预测，到2025年，全世界将有三分之二的人口面临缺水问题[1]。淡水资源紧缺问题已成为关系人类社会发展的重大问题，而从占全球水资源97.5%的海洋要淡水，无疑是解决当前水危机的最佳途径，而且是一项保护资源、创造资源、实现可持续发展的重要举措，具有极高的经济效益和社会效益。

1.海水淡化技术简介

海水淡化，又称海水脱盐，是通过化学或者物理方法将海水（苦咸水）中的盐等各种杂质脱除获取淡水的技术过程。按分离方法的不同，可以将海水淡化技术分成热法和膜法两大类（见图1）。目前成为海水淡化主流技术并得到普遍工业化应用的主要是多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）和反渗透（SWRO）。我国的海水淡化工程中主要采用反渗透和多效蒸馏两种技术[2-3]。

图1.海水淡化技术分类

多级闪蒸、多效蒸馏主要是通过加热蒸馏制取淡水，具有对海水水质要求宽松，对低温、重污染、高浊度海水的适应能力强，淡化水纯度高等优点。

反渗透是一种膜分离过程，该过程利用高压泵将海水增压后，借助半透膜的选择截留作用来除去水中的无机离子以得到淡水。由于反渗透膜的截留粒度小于10×10-10m，所以反渗透海水淡化同时能滤除各种细菌、病毒，获得高质量的淡水。

这三种技术中，多级闪蒸投资和运行费用相对较高，除了在中东产油国家使用之外，其余地区应用较少。低温多效、反渗透两种海水淡化技术在相当长的时间内将是海水淡化的主流技术。

2.我海水淡化的发展现状

我国海水淡化技术的研究始于1958年，上世纪九十年代以来，我国在海水淡化关键技术方面取得重大突破，初步构建起具有我国特色的海水淡化技术体系。

在低温多效海水淡化方面，2004年攻克了千吨级低温多效海水淡化技术，自主设计、制造完成了黄岛电厂3000吨/日低温多效海水淡化装置并投入运行，实现我国蒸馏法海水淡化工程"零"的突破[4]。2006年，从法国Sidem公司引进的2万吨/日低温多效海水淡化工程投产，同年12月由法国Weir公司设计、以国内制造为主的1万吨/日低温多效海水淡化工程在天津投产。2011年，天津北疆电厂10万吨/日低温多谢海水淡化工程建成投产。低温多效海水淡化流程示意图见图2。

图2.低温多效海水淡化工艺流程图

在反渗透海水淡化方面，已经建成单台产水能力为1000吨/日、3000吨/日、2×2500吨/日的多个示范工程；2005年建成10万吨/日的亚海水淡化工程，形成大规模反渗透淡化工程的设计和建设技术；2006年、2007年大唐黄岛电厂又分别完成了3000吨/日、10000吨/日反渗透海水淡化设备的安装、调试、运行工作。反渗透海水淡化工艺流程图见图3。

图3.反渗透海水淡化工艺流程图

3.海水淡化的发展趋势

随着技术的成熟和未来需求的不断增加，海水淡化产业在全球范围内得到了快速发展。

从技术上看，国外海水淡化技术日趋成熟，电水联产、热膜耦合等多种技术相结合已成为发展趋势。在热法淡化领域，未来5年海湾地区大型电力工程的建设将带动全球热法海水淡化市场增长。

从全球市场空间来看，海水淡化市场将持续增长。国际淡化协会（IDA）最新统计表明，全球海水淡化总产量已达到日均6348万吨，全球海水淡化工程每年的总投资额达到248亿美元，并以每年20%-30%的速度增长。预测到2020年，海水淡化的国际市场将有近5000亿美元的商机。

从地域分布来看，全球48%的淡化厂分布在中东地区（其中海湾地区的总产水量就达1930万吨/日），18%分布在美国，14%在欧洲，14%分布在亚洲太平洋地区，6%在非洲。中东地区、亚洲太平洋地区和非洲地区将是未来全球淡化发展最快的区域。

从造水成本来看，随着技术的不断进步和淡化总装机容量逐年上升，淡化水价格呈逐年下降趋势；同时，随着淡水资源的日趋紧缺，自来水价格逐年上升；综合两种水源的现状和发展趋势，将使越来越多的地区选择淡化水作为安全、稳定的市政和工业用水来源，从而进一步扩大市场容量。

综上所述，海水淡化市场容量巨大，而且随着技术的发展，吨水成本的下降，未来国际海水淡化市场还将以较快的速度发展。尤其是中东、非洲等地区，在电力工程建设带动下，海水淡化市场将持续增长。

4.中国海水淡化发展中遇到的问题

尽管我国海水淡化技术研究起步较早,目前已全面掌握低温多效和反渗透海水淡化技术,但在应用方面，与国外相比，仍存在一定差距。这主要是因为中国海水淡化成本仍然较高，阻碍了海水淡化技术的大规模应用。所以，如何进一步降低成本，是当前海水淡化技术在中国进行大规模应用首先要解决的问题。

5.如何降低淡化水成本

海水淡化在国外得到了大规模应用，主要是因为其通过水电联产、热膜耦合等一体化技术将海水淡化进行了整合，进而降低了成本。国外大部分海水淡化厂都与发电厂共同设计建设，利用发电机组的低品位蒸汽节约蒸馏法淡化蒸汽费用；对于反渗透淡化，可利用电厂冷却用温排水（或蒸馏淡化系统冷却水）作为原料海水，降低系统能耗，实现能源高效利用,最终降低海水淡化成本。我国在电水联产、热膜耦合技术等方面也做了大量研究，争取通过该方法降低海水淡化成本。

同时，将海水淡化与浓盐水综合利用相结合也是降低海水淡化成本的另一重要方法。据悉，利用浓海水提取的溴素，价格可突破3万元/吨。将海水淡化与浓盐水综合利用相结合，能在取得淡水的同时获得多种有用物资。这种工艺技术不仅可以分摊海水淡化运营成本，而且可以实现零排放、环境无污染[5]。

6.结论

目前，国际海水淡化技术已经基本成熟并得到了大规模应用。但较高的海水淡化成本制约了该技术在中国的大规模应用。如何降低海水淡化成本，促进海水淡化在中国的大规模应用，是中国海水淡化业界面临的主要问题。笔者提出以下几点建议：

（1）突破电水联产、热膜耦合技术，走产业一体化路线。

（2）将海水淡化与浓海水综合利用相结合，实现资源充分利用。

（3）争取国家出台相关鼓励政策和产水补贴。

向大海要水并加以综合利用，是实现水资源可持续利用、保障经济社会可持续发展的重要措施，具有重大的现实意义和战略意义。海水淡化产业作为中国乃至全球范围内的新兴朝阳产业，在新的世纪中必将有突破性的飞跃发展。

参考文献：

[1]李崇超,刘庆江,李睿.海水淡化技术浅析[J].锅炉制造,2009,(3):58-61.

[2]高艳玲,吕炳南,赵立军.海水淡化技术评述与成本分析[J].工程与技术,2005,(2):28-30.

[3]艾刚,吴建平,朱忠信.海水淡化技术的现状和发展[J].净水技术,2004,23(3):24-28,40.

[4]阮国玲,冯厚军.国内外海水淡化技术的进展[J].中国给水排水,2008,24(20):86-90.

[5]崔树军,韩惠茹,邓会宁,袁俊生.海水淡化副产浓海水综合利用方案的探讨[J].盐业与化工,2007,37(1):36-38,42.

作者简介：

牛秀立（1983-），女，山东青岛人，从事电厂化学及煤质检验相关工作。