濱海新區(qū)海水淡化特點及綜合利用

周潮洪，韓 旭，朱金亮，張凱

（天津市水利科學(xué)研究院，天津 300061）

濱海新區(qū)面積2 270 km2，海岸線153 km，現(xiàn)有常住人口230萬人，根據(jù)規(guī)劃2020年濱海新區(qū)常住人口控制在300萬人左右。濱海新區(qū)包括現(xiàn)代制造業(yè)產(chǎn)業(yè)區(qū)、臨空產(chǎn)業(yè)區(qū)等九大功能區(qū)和世界吞吐量第五位的綜合性貿(mào)易港口——天津港。

2011年，濱海新區(qū)實現(xiàn)生產(chǎn)總值5 000多億元，同比增長25%。濱海新區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的增加，對水資源量的需求越來越多，但濱海新區(qū)又是一個水資源極為短缺的地區(qū)。為保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展，天津市利用海水淡化水這一非常規(guī)水源作為水資源配置的重要組成部分，海水淡化水是濱海新區(qū)重要的補充水源和應(yīng)急備用水源。

1 濱海新區(qū)水資源情況

1.1 本地水資源情況

天津市濱海新區(qū)多年平均降水量為563.3 mm，主要集中在夏季 （7—9月份），約占全年降水量的76%，多年平均地表水資源量為1.81億m3。天津市濱海新區(qū)地表水資源量，見表1。

表1 天津市濱海新區(qū)地表水資源量 億m3

1984年以來，濱海新區(qū)城市生產(chǎn)和生活用水主要依靠外調(diào)水、超采深層地下水、雨洪水、再生水、海水直接利用及海水淡化水。濱海新區(qū)是天津市海水淡化水利用的主要區(qū)域。

1.2 外來水源情況

流經(jīng)新區(qū)的一級河流有永定新河、潮白新河、海河、獨流減河。由于各種原因，上游來水量及入海水量逐年銳減，有的河流常年沒有入境水，有的河流只在汛期有少量入境水。出境水量由上世紀(jì)70年代的44.4億m3減少到 90年代的 22.1億 m3，20年中減少了50%。

目前，濱海新區(qū)的生活和生產(chǎn)主要靠外調(diào)水，以引灤水為主，有7條引灤入濱海新區(qū)管道，設(shè)計供水能力3.7億m3/a。

1.3 非常規(guī)水源情況

在天津市濱海新區(qū)范圍內(nèi)，其他可供水的水源還包括直接利用的海水、淡化海水及再生水。

年直接利用海水14.0億m3，淡化海水利用量約為 9.5萬 m3/d。

再生水主要用于城市綠化或林地灌溉、河湖環(huán)境、市政雜用和工業(yè)冷卻等方面，目前利用量1.36萬m3/d。

1.4 現(xiàn)狀供用水情況

2009年濱海新區(qū)城市用水量為3.13億m3。其中，居民生活用水0.57億m3，工業(yè)用水2.17億m3，建筑服務(wù)業(yè)用水0.28億m3，城鎮(zhèn)環(huán)境用水0.098億m3，分別占城市總用水量的18%、70%、9%和3%。

1.5 供用水特點

（1）濱海新區(qū)現(xiàn)狀城市供水水源以外調(diào)水為主。

（2）濱海新區(qū)現(xiàn)狀用水結(jié)構(gòu)以工業(yè)為主。

（3）濱海新區(qū)規(guī)劃建設(shè)成為宜居的生態(tài)城區(qū)，其環(huán)境用水將會有較大增長。

1.6 供用水存在的主要問題

（1）濱海新區(qū)當(dāng)?shù)厮Y源嚴(yán)重短缺，其用水主要依賴外調(diào)水，不利于濱海新區(qū)供水安全。

（2）濱海新區(qū)供水水源多樣化，供水工程布局和能力與區(qū)域用水需求存在矛盾。

（3）濱海新區(qū)當(dāng)?shù)厣顚拥叵滤蓢?yán)重。

（4）水環(huán)境惡化，河道污染較嚴(yán)重。

1.7 供用水需求預(yù)測

據(jù)《天津市濱海新區(qū)城市供水規(guī)劃》預(yù)測，2020年濱海新區(qū)需水量為10.68億m3。其中，生活需水1.65億m3，生產(chǎn)需水6.15億m3，生態(tài)需水 2.88億m3。

2 濱海新區(qū)海水淡化現(xiàn)狀規(guī)模及工藝

天津是我國較早發(fā)展海水淡化與綜合利用的地區(qū)之一，當(dāng)今海水淡化三大主流技術(shù)的多級閃蒸（MSF）、低溫多效（MED）和反滲透（RO）在天津均有應(yīng)用。由于地理位置的原因，天津淡化海水的企業(yè)和用戶都集中在濱海新區(qū)。現(xiàn)狀情況下，天津市濱海新區(qū)淡化海水的產(chǎn)能已達(dá)到22.72萬m3/d，包括新泉海水淡化廠10萬m3/d、大港電廠海水淡化0.72萬m3/d、泰達(dá)新水源海水淡化廠2萬m3/d和北疆電廠海水淡化工程10萬m3/d。

3 濱海新區(qū)海水淡化生產(chǎn)和利用特點

3.1 淡化企業(yè)的特點

濱海新區(qū)淡化企業(yè)的規(guī)模大小不一，最大的20萬t/d，最小的7 200 t/d。處理工藝多樣化，主要根據(jù)能源情況來確定，合理利用現(xiàn)有能源，降低成本。北疆電廠海水淡化工程近期20萬t/d出水采用低溫多效工藝，能源是北疆電廠發(fā)電的余熱。大港電廠海水淡化廠采用多級閃蒸工藝，能源是大港電廠發(fā)電的余熱。大港新泉海水淡化廠采用雙膜技術(shù)，能源是電能。

3.2 淡化水利用特點

天津的海水淡化水水價及利用尚未納入統(tǒng)一的水資源管理中，淡化水企業(yè)各自尋找出路，淡化水有的企業(yè)自用，有的供給工業(yè)和進(jìn)入供水管網(wǎng)。目前，比較成功的是點對點的工業(yè)供水，鋪設(shè)專門的供水管道，水價由企業(yè)間相互協(xié)商。隨著濱海新區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，集中的大用水戶變少，大部分用水戶是用水量較少的分散用水戶。濱海新區(qū)海水淡化水供水只有滿足大多數(shù)用水戶的要求才會有發(fā)展前途。

4 濱海新區(qū)海水淡化發(fā)展趨勢

濱海新區(qū)發(fā)展海水淡化有3個優(yōu)勢。

（1）濱海新區(qū)位于渤海灣，有100多km的海岸線，有豐富的海水資源。

（2）濱海新區(qū)乃至整個環(huán)渤海區(qū)域水資源嚴(yán)重短缺，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展對水資源的需求日益增大。

第二，區(qū)域活動中幼兒的參與主動性有待提升。在當(dāng)前的幼兒區(qū)域活動中，有些教師并沒有給自己一個準(zhǔn)確的定位，這是造成幼兒參與區(qū)域活動主動性較低的主要原因。教師在教學(xué)過程中沒有了解幼兒的想法，也不清楚幼兒的學(xué)習(xí)水平，在區(qū)域活動中沒有把自己定位為引導(dǎo)者，而僅僅是一名“觀眾”，不能及時給予幼兒有效的指導(dǎo)，影響了幼兒參與活動的積極性和主動性。

（3）海水淡化技術(shù)在全國處于領(lǐng)先地位，技術(shù)力量雄厚。

到2015年，天津濱海新區(qū)的海水淡化能力將達(dá)到45萬t/d。

5 濱海新區(qū)海水淡化水利用工作面臨的問題

5.1 統(tǒng)一規(guī)劃和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)問題

海水淡化是個系統(tǒng)工程，淡化水利用涉及多個部門和企業(yè)。在濱海新區(qū)，海水淡化工程的規(guī)劃尚未完善，淡化水產(chǎn)水和利用的管理關(guān)系復(fù)雜，不利于海水淡化水利用工作的開展。我國海水淡化水進(jìn)入市政管網(wǎng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)尚未頒布，濱海新區(qū)的淡化水利用情況與其他海水淡化水利用地區(qū)的使用環(huán)境明顯不同，沒有成熟的經(jīng)驗得以借鑒。

5.2 淡化水水價問題

雖然海水淡化水成本在不斷下降，但海水淡化水水價仍遠(yuǎn)高于現(xiàn)在城市自來水水價，用水戶本著經(jīng)濟(jì)優(yōu)先的原則，對使用高價的海水淡化水有抵觸。政府對淡化水的補貼政策一直沒有明確，影響了淡化水的有效利用。

5.3 水質(zhì)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)問題

海水淡化水純度很高。在天津這種大規(guī)模存在老舊鑄鐵自來水管網(wǎng)的城市，海水淡化水未經(jīng)調(diào)值或摻混等后處理工藝直接進(jìn)入市政管網(wǎng)后，會對原有管網(wǎng)的系統(tǒng)平衡產(chǎn)生沖擊，很可能會出現(xiàn)“黃水”“紅水”等水質(zhì)惡化現(xiàn)象，將導(dǎo)致供水安全問題甚至產(chǎn)生社會問題。

北疆電廠的海水淡化水在為漢沽水廠供水期間出現(xiàn)了水質(zhì)問題，主要表現(xiàn)在水質(zhì)指標(biāo)不穩(wěn)定。經(jīng)檢測，北疆電廠的海水淡化水通過管道輸送至漢沽水廠時氨氮指標(biāo)超過自來水飲水標(biāo)準(zhǔn)，且對比管道兩端細(xì)菌指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，管道中細(xì)菌繁殖過快，由于對海水淡化水的水質(zhì)管理尚沒有成熟的經(jīng)驗可遵循，輸送水管理還處在摸索階段。

5.4 供水設(shè)施問題

濱海新區(qū)海水淡化工程雖然已經(jīng)形成了生產(chǎn)能力，但由于海水淡化水的水質(zhì)特殊性，需要建設(shè)海水淡化水調(diào)值中心和配水中心等后處理工程才能將海水淡化水通過市政管網(wǎng)進(jìn)行供水。目前，海水淡化水調(diào)值中心和配水中心等工程還沒有建設(shè)完善，難以保證海水淡化水安全地到達(dá)用水戶，故有些海水淡化企業(yè)未能正常供水。

6 濱海新區(qū)海水淡化水利用工作措施及建議

6.1 統(tǒng)籌規(guī)劃

借著“十二五”規(guī)劃的編制，做好濱海新區(qū)海水淡化企業(yè)發(fā)展及水資源合理利用規(guī)劃，包括海水淡化發(fā)展規(guī)模、水源選取、廠址選取、工藝選取和成本估算、利用方向、發(fā)展政策等，做好近期、中期、遠(yuǎn)期規(guī)劃。

（1）確定適當(dāng)?shù)暮Ｋ?guī)模。海水淡化水是濱海新區(qū)水資源的必要補充，但不是唯一水源。濱海新區(qū)是多水源供水區(qū)域，要結(jié)合現(xiàn)有的水資源量、未來南水北調(diào)水資源量以及城市未來的發(fā)展規(guī)劃，綜合考慮成本及對生態(tài)環(huán)境的影響，對海水淡化的產(chǎn)量進(jìn)行合理的規(guī)劃，避免不切實際的盲目擴(kuò)大海水淡化的規(guī)模。

（2）選擇合理的建廠位置和生產(chǎn)工藝。建廠位置決定了取水口的位置，如果取水口處水質(zhì)較好，可以減少海水淡化的預(yù)處理成本，減少維護(hù)頻率和維護(hù)費用，降低停機的風(fēng)險，提高產(chǎn)水水質(zhì)的穩(wěn)定性和安全性。合理地選取廠址，可以避免噪音以及濃縮液排放帶來的負(fù)面影響；考慮用戶的分布和輸水的范圍，可以減少運營成本。

海水淡化的工藝不同、使用的能源不同、制水的成本不同，產(chǎn)水的水質(zhì)隨之不同。因此，必須綜合考慮原水水質(zhì)、用戶需求、制水成本等多種因素，本著科學(xué)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，確定生產(chǎn)工藝。

6.2 加強管理

從國外海水淡化比較成功的經(jīng)驗來看，海水淡化企業(yè)負(fù)責(zé)淡化水的生產(chǎn)并保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)，而政府部門則負(fù)責(zé)制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測水質(zhì)、提出用水量需求、配送產(chǎn)出的淡化水。也就是說，在淡化海水離開水廠之前的一切責(zé)任由水廠承擔(dān)，而一旦出了水廠則全部是政府承擔(dān)的任務(wù)。

目前，濱海新區(qū)海水淡化生產(chǎn)和利用是多頭管理，涉及海洋、市政、水務(wù)、淡化廠和用水戶等多個部門和單位，在運行過程中協(xié)調(diào)管理的工作量巨大，需要盡快建立統(tǒng)一的海水淡化水管理部門。在此之前，可以由市發(fā)改委牽頭，建立聯(lián)席制度，共同協(xié)商海水淡化事業(yè)發(fā)展的大事。

加強管理，首先要將海水淡化水資源納入到濱海新區(qū)水資源統(tǒng)一調(diào)配體系中，針對濱海新區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢及濱海新區(qū)供用水需求趨勢，確定海水淡化水在不同時期的供水方向、供水范圍和供水量以及供水方式、管網(wǎng)路由等。第二要通過實驗研究提出適合濱海新區(qū)乃至我國特點的淡化水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，作為淡化水廠運行的依據(jù)，并對水廠的水質(zhì)進(jìn)行長期的檢驗。第三要制定合理的政府補貼機制，將海水淡化水價格納入城市供水價格體系中，尋求多種途徑降低海水淡化水價格，促進(jìn)海水淡化事業(yè)的發(fā)展。

6.3 建立合理的運營方式

濱海新區(qū)海水淡化有自己的特點：一是成本遠(yuǎn)高于地表水，也高于自來水的價格；二是城市供水是多水源配置，海水淡化水是必要的補充，不是唯一的水源。

為此，建議海水淡化水主要作為高端工業(yè)用水，對工業(yè)用戶進(jìn)行點對點的供應(yīng)。對于將要進(jìn)入市政管網(wǎng)的淡化海水，建議采取新加坡的海水淡化運行模式：在水源充足的情況下，海水淡化水按照協(xié)議性最低產(chǎn)量運行，既避免了能耗的損失和浪費，又避免了大量使用淡化海水帶來的水價的浮動；當(dāng)水源不足的時候，則把淡化海水作為重要水源，淡化水廠滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)。

同時，建議成立統(tǒng)一的供水企業(yè)或機構(gòu)。該機構(gòu)為營利性機構(gòu)，接受水務(wù)管理部門的指導(dǎo)，統(tǒng)一掌握城市用水的采購和銷售，把各水廠、各種原水生產(chǎn)的市政用水按照不同價格收購之后按照統(tǒng)一價格銷售，以避免不同原水差價之間造成的供水企業(yè)間的競爭；合理分配各種原水的比例，合理調(diào)整水價，避免企業(yè)和國家的虧損。

6.4 加快海水淡化水安全利用配套設(shè)施建設(shè)

第一，建設(shè)專用管線。 海水淡化水的水質(zhì)特殊性決定采用專線供水的方式是最安全的，可以考慮利用多方投資、共同管理收益的方式建設(shè)海水淡化廠到大用戶之間的專線供水管線。第二，海水淡化水進(jìn)入市政管網(wǎng)也是淡化水利用的主要方式，需要建設(shè)海水淡化水調(diào)值中心和配水中心等后處理工程，以保障管網(wǎng)供水的安全性，目前在濱海新區(qū)這些設(shè)施還需進(jìn)一步完善建設(shè)。

7 結(jié)論

天津市濱海新區(qū)海水淡化產(chǎn)能目前位于全國之首，淡化水點對點供給工業(yè)用的模式取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，但是淡化水要進(jìn)入原有的市政管網(wǎng)遇到了技術(shù)、政策和管理方面的難題，筆者提出統(tǒng)籌規(guī)劃、加強管理、建立合理的運營方式、加快海水淡化水安全利用配套設(shè)施建設(shè)等建議，使淡化水能夠真正成為濱海新區(qū)必要的補充水源和戰(zhàn)備水源。