海水淡化工程實(shí)例分析之展望與啟示

■郭兆然 郭秀泉

水資源概況

（一）世界水資源分布

水是維系生命與健康的基本需求，地球雖有70.8%的面積為水所覆蓋，但淡水資源卻極其有限。在全部水資源中，97.47%是無法飲用的咸水。余下2.53%的淡水資源中，其中87%是人類難以利用的兩極冰蓋、高山冰川和永凍地帶的冰雪。人類真正能夠利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，僅占地球總水量的0.26%，而且分布不均。目前，全世界有1/6的人口、約10幾億人缺水。據(jù)專家估計(jì)，到2025年世界缺水人口將超過25億。

（二）我國水資源狀況

我國是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國家。淡水資源總量為28000億立方米，占全球淡水資源的6%，排位于巴西、俄羅斯和加拿大之后，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的1/4、美國的1/5，是全球13個(gè)人均淡水資源最貧乏的國家之一。扣除難以利用的洪水涇流和散布在偏遠(yuǎn)地區(qū)的地下水資源后，我國現(xiàn)實(shí)可利用的淡水資源量則更少，僅為11000億立方米左右，人均可利用水資源量約為900立方米，并且其分布極不均衡。

統(tǒng)計(jì)顯示，到20世紀(jì)末，全國600多座城市中已有400多個(gè)城市存在供水不足問題，其中比較嚴(yán)重的缺水城市達(dá)110個(gè)。我國水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水土流失嚴(yán)峻、水價(jià)倒掛偏低等短板日益凸現(xiàn)，而且南方水多，北方水少；沿海水多，西部水少。此外水資源浪費(fèi)嚴(yán)重已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大障礙。

海水資源的發(fā)現(xiàn)與利用

（一）向海洋進(jìn)軍求生存

浩瀚的海洋是解決人類生存和發(fā)展問題的新希望。進(jìn)入20世紀(jì)以來，人類在發(fā)展進(jìn)程中受到人口、土地、氣候、資源等方面愈來愈多的挑戰(zhàn)，陸地開發(fā)被迫停滯的現(xiàn)象屢屢出現(xiàn)。在這樣的情況下人們就自然會(huì)把目光投向廣泛覆蓋著地球的海洋。海洋是大自然賜予我們的巨大財(cái)富，具有十分巨大的開發(fā)潛力，因此利用海水來為人類服務(wù)就成為一條必由之路。

（二）海水綜合利用

1.海水主要資源

海水水資源的利用和海水化學(xué)資源的利用具有非常廣闊的前景。海水中溶解有80多種化學(xué)元素，人們把它比喻為 “液體礦山”。海水中含食鹽3.77×106億噸， 鎂1800億噸、 鉀550億噸、溴95億噸、碘820億噸、鈾45億噸、金1500萬噸。限于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，目前從海水中主要提取食鹽和溴、鉀鹽、鎂及其他化合物、鈾、重水及鹵水等原料。提取淡水、食鹽、金屬鎂及其化合物、溴等已形成工業(yè)規(guī)模，重水、芒硝、石膏和鉀鹽的生產(chǎn)也有一定的規(guī)模，已在研究開發(fā)提取鈾、碘和金等化學(xué)資源。

2.海水直接利用

海水直接利用在緩解沿海城市缺水中占有重要地位。在發(fā)達(dá)國家，海水冷卻廣泛用在沿海電力、冶金、化工、石油、煤炭、建材、紡織、船舶、食品、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域，日本和歐洲每年利用海水都達(dá)3000億立方米。如果把海水用在工業(yè)中當(dāng)冷卻水、沖洗水、稀釋水以及居民的沖廁用水 （約占居民生活用水的35%），對(duì)緩解沿海城市缺水問題，將起重大作用。

3.海水化學(xué)利用

海水中，有很多十分有價(jià)值的礦藏和化學(xué)資源，溶解于海水3.5%的礦物質(zhì)是自然界給予人類的巨大財(cái)富。比如海水中鈾的含量就十分驚人。據(jù)調(diào)查，全球海水中所含有的鈾，對(duì)于人類現(xiàn)階段來說可以說是 “取之不盡，用之不竭”了?？梢?，加強(qiáng)對(duì)海水的利用，不但可以解決我們的吃水問題，連能源問題也會(huì)得到解決。

（三）海水淡化技術(shù)

海水淡化，是指從海水中獲取淡水的技術(shù)和過程。在20世紀(jì)30年代海水淡化主要是采用多效蒸發(fā)法；20世紀(jì)50年代至80年代中期主要是多級(jí)閃蒸法 （MSF），至今利用該方法淡化水量仍占相當(dāng)大的比重；20世紀(jì)50年代中期的電滲析法 （ED）、20世紀(jì)70年代的反滲透法 （RO）和低溫多效蒸發(fā)法 （LT-MED）逐步發(fā)展起來，特別是反滲透法 （RO）海水淡化已成為目前發(fā)展速度最快的技術(shù)。

目前海水淡化已遍及全世界125個(gè)國家和地區(qū)，淡化水大約養(yǎng)活世界5%的人口。國際海水淡化的售水價(jià)格已從20世紀(jì)60年代、70年代的2美元/噸以上降到目前不足0.7美元/噸的水平，接近或低于國際上一些城市的自來水價(jià)格。海水淡化，事實(shí)上已經(jīng)成為世界許多國家解決缺水問題普遍采用的一種戰(zhàn)略選擇，其有效性和可靠性已經(jīng)得到越來越廣泛的認(rèn)同。

海水淡化工程建設(shè)與應(yīng)用的實(shí)例

（一）國內(nèi)實(shí)例

1.天津北疆電廠淡化水利用項(xiàng)目

天津北疆電廠成立于2004年3月，該公司開發(fā)建設(shè)的北疆發(fā)電廠循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，采用 “發(fā)電—海水淡化—濃海水制鹽—土地節(jié)約整理—廢棄物資源化再利用”循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目模式，規(guī)劃建設(shè)4×1000MW燃煤發(fā)電超臨界機(jī)組和40萬噸/日海水淡化裝置。

天津北疆發(fā)電廠列入國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)第一批試點(diǎn)單位。一期工程建設(shè)2×1000MW發(fā)電機(jī)組和20萬噸/日海水淡化裝置，于2010年竣工投產(chǎn)。自2010年10月21日起，北疆電廠海水淡化機(jī)組經(jīng)跨越管以300-350噸/小時(shí)的流量直接向漢沽水廠供應(yīng)淡化海水，北疆電廠淡化海水與自來水按1∶3比例摻混后正式進(jìn)入漢沽市政管網(wǎng)。經(jīng)在線儀表檢測pH值、電導(dǎo)率、水溫、渾濁度等指標(biāo)，出廠水及管網(wǎng)水水質(zhì)均達(dá)到國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)且運(yùn)行情況良好，日供水量約3萬噸。解決了漢沽區(qū)部分居民生活用水和企事業(yè)單位生產(chǎn)用水。下一步主要是建設(shè)更大規(guī)模的輸配水設(shè)施，加大淡化海水的摻混比例，增加淡化海水的供應(yīng)量。

雖然在我國目前大部分藝術(shù)院校的影視表演教學(xué)當(dāng)中實(shí)踐也占了很大一部分比例，但是更多針對(duì)的是舞臺(tái)的實(shí)踐，缺少影視的實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)生從大一入校到大四畢業(yè)，基本上每學(xué)期的匯報(bào)都是在劇場當(dāng)中度過，形式包括小品匯報(bào)、經(jīng)典戲劇片段以及完整劇目的表演等。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是訓(xùn)練了學(xué)生的表演技術(shù)以及調(diào)度把握等方面的能力，可以很好地完成舞臺(tái)表演的要求，但是卻缺乏對(duì)影視表演的相關(guān)認(rèn)知和技術(shù)。

2.曹妃甸渤海海水淡化項(xiàng)目

位于河北唐山境內(nèi)的曹妃甸海水淡化項(xiàng)目設(shè)計(jì)日產(chǎn)能可達(dá)100萬噸，經(jīng)過270公里的輸水管線，可將淡化后達(dá)到自來水標(biāo)準(zhǔn)的渤海海水源源不斷地送到京城。該項(xiàng)目具有三大優(yōu)勢：

一是優(yōu)質(zhì)水源選址。據(jù)北控水務(wù)集團(tuán)介紹，之所以選址曹妃甸來做海水淡化，是因?yàn)樗械乩砦恢玫膬?yōu)勢。受洋流影響，曹妃甸海域?qū)偾鍧嵑Ｓ?，水質(zhì)明顯優(yōu)于渤海灣其他海域，而且該項(xiàng)目所使用的海水均來自海面以下15米深。 “海水水質(zhì)絕對(duì)有保障，淡化海水可以像歐洲國家的自來水一樣，打開水龍頭就能直接飲用?！?/p>

二是已經(jīng)攻克核心技術(shù)。簡單而言，海水淡化就是將海水中的淡水部分抽出利用，只留下高濃度 “鹽水”。按照國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這部分 “鹽水”可以直排入海?？紤]到飲用水標(biāo)準(zhǔn)中的礦物質(zhì)含量有利于人體健康，淡化海水經(jīng) “后礦化程序”，可使溶解在水中和游離在管道中的二氧化碳與碳酸鈣顆粒反應(yīng)，提高水的堿度和硬度，從而使口感達(dá)到最佳狀態(tài)。淡化海水進(jìn)京，將沿著高速公路管廊單獨(dú) “走管”到京。屆時(shí)，經(jīng)唐山市、天津市、廊坊市到北京市沿途地下將有三根管道，實(shí)現(xiàn) “兩用一備”，為北京及管線沿線地區(qū)每日運(yùn)送100萬噸淡化海水。按北京人日均綜合用水量214升計(jì)算，100萬噸水相當(dāng)于增加了約500萬人的日用水量，約占全市日均總用水量的三分之一。

三是民用水價(jià)不受影響。目前，北京民用自來水價(jià)格為每噸4元，淡化海水經(jīng)過特殊工藝處理后長途進(jìn)京，測算數(shù)據(jù)為：淡化海水出廠水價(jià)在每噸4.5元左右，輸送成本為2.5元/噸至3.5元/噸，到京水價(jià)可控制在7元/噸至8元/噸。這個(gè)價(jià)格看似高于居民用水價(jià)格，但目前我國公益性水利工程，如水庫、輸水管道等建設(shè)所需經(jīng)費(fèi)基本上由各級(jí)財(cái)政承擔(dān)，沒有列入自來水成本，導(dǎo)致水的價(jià)格與價(jià)值背離，如果把城市引水工程中土地、投資、運(yùn)行、管理等費(fèi)用和損耗等都計(jì)算在內(nèi)，淡化海水的成本還要低于普通自來水。淡化海水進(jìn)京后只是替代或補(bǔ)充部分水源，對(duì)居民水價(jià)不會(huì)造成影響。

（二）國外實(shí)例——以色列

自建國伊始，水資源匱乏就一直是考驗(yàn)以色列民族智慧的難題之一。以色列水資源委員會(huì)認(rèn)為解決水資源問題的根本出路只能靠淡化海水。為此，以色列政府于1999年制定了 “大規(guī)模海水淡化計(jì)劃”，以期緩解淡水的供需矛盾。根據(jù)該計(jì)劃，至2015年，海水淡化水將占以色列淡水需求量的22.5%、生活用水的62.5%；至2025年，海水淡化水將占淡水需求量的28.5%、生活用水的70%；至2050年，海水淡化水將占全國淡水需求量的41%、生活用水的100%。目前，以色列共在地中海沿岸建有3家大型海水淡化廠，分別是：

1.阿詩克隆海水淡化廠：位于以色列南部城市阿詩克隆，2005年由VID海水淡化公司采用 “建設(shè)-經(jīng)營-移交”形式投資建成，建成時(shí)年生產(chǎn)能力為1億噸，2010年增至1.2億噸，是目前全球運(yùn)轉(zhuǎn)成本最低的海水淡化廠之一。

2.帕瑪契海水淡化廠：位于以色列北部帕瑪契基布茲，2007年由Via Marisa海水淡化公司采用 “建設(shè)-擁有-經(jīng)營”形式投資建成，建成時(shí)年生產(chǎn)能力為0.3億噸，2010年增至0.45億噸。

展望與啟示

海洋是生命的搖籃，海水不僅是寶貴的水資源，而且蘊(yùn)藏著豐富的化學(xué)資源與新能源。加強(qiáng)對(duì)海水 （包括苦咸水，下同）資源的開發(fā)利用，是解決我國沿海和西部苦咸水地區(qū)淡水危機(jī)和資源短缺問題的重要措施，是實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要保證。國內(nèi)外海水淡化應(yīng)用實(shí)例也充分說明解決缺水、資源匱乏、循環(huán)經(jīng)濟(jì)乃至戰(zhàn)略發(fā)展問題，必須面向海洋，用海水求生存、求發(fā)展。

（一）海水淡化可以從根本上解決水資源短缺

海水淡化，是開發(fā)新水源、解決缺水地區(qū)和沿海地區(qū)淡水資源緊缺的根本途徑。2012年2月13日，國務(wù)院辦公廳下發(fā) 《關(guān)于加快發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)的意見》 （國辦發(fā) 〔2012〕13號(hào)）（以下簡稱 “意見”）， “意見”將 “推動(dòng)使用海水淡化水”列為重點(diǎn)工作之一、并指出：我國是淡水資源缺乏的國家，人均水資源擁有量低，且時(shí)空分布不均，發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)，對(duì)緩解我國沿海缺水地區(qū)和海島水資源短缺，促進(jìn)中西部地區(qū)苦咸水、微咸水淡化利用，優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)，保障水資源持續(xù)利用具有重要意義。

（二）海水淡化促發(fā)海洋化學(xué)工業(yè)增添新能源

海水化學(xué)資源綜合利用，是形成產(chǎn)業(yè)鏈、實(shí)現(xiàn)資源綜合利用和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的體現(xiàn)。作為水資源的開源增量技術(shù)，海水淡化已經(jīng)成為解決全球水資源危機(jī)的重要途徑。統(tǒng)計(jì)資料表明，截止2006年，世界上已有120多個(gè)國家和地區(qū)在應(yīng)用海水淡化技術(shù)，全球海水淡化日產(chǎn)量約3775萬噸，其中80%用于飲用水，解決了1億多人的供水問題。人類通過海水淡化看到了海洋化學(xué)工業(yè)的前景，開發(fā)了石油、鈾等一大批新能源，人類發(fā)展站在了新起點(diǎn)，各國、各地區(qū)都在向海洋進(jìn)軍，加快海洋化工發(fā)展，新技術(shù)、新設(shè)備、核心部件、研發(fā)中心加速聚集，已成為各國戰(zhàn)略重要一環(huán)。

（三）海水淡化環(huán)保，促進(jìn)自然界的循環(huán)進(jìn)步

“向海洋要淡水”已經(jīng)形成了方興未艾的產(chǎn)業(yè)。天津北疆發(fā)電廠循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，采用 “發(fā)電—海水淡化—濃海水制鹽—土地節(jié)約整理—廢棄物資源化再利用”循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目模式，已穩(wěn)定運(yùn)行多年，環(huán)保、高效、循環(huán)經(jīng)濟(jì)日益凸顯。新加坡Tuaspring海水淡化廠采用設(shè)計(jì)、建造、擁有和經(jīng)營（DBOO）模式，現(xiàn)已落成，日產(chǎn)量達(dá)7000萬加侖淡化水，成為所在區(qū)域最大的海水淡化廠之一。25年期的水供合約，將從2013年至2038年。健康飲用水、環(huán)保美環(huán)境、資源再利用都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（四）海水淡化工程的大量應(yīng)用與和諧社會(huì)發(fā)展

開發(fā)海洋資源利用，是21世紀(jì)人類和平、發(fā)展與共享的發(fā)展方向。海水淡化技術(shù)的日漸成熟，加速了其成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，截至2011年底，我國海水淡化裝置的淡水生產(chǎn)能力已達(dá)60余萬噸/日，初步形成北方環(huán)渤海和浙江舟山兩個(gè)海水淡化應(yīng)用示范區(qū)。在裝備制造方面，我國已具備自主設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試能力，我國多效蒸餾海水淡化裝置還實(shí)現(xiàn)了對(duì)外出口，邁出了我國海水淡化進(jìn)軍國際市場的新步伐。

我們應(yīng)當(dāng)積極推進(jìn)沿海工業(yè)的海水淡化，支持用途廣泛、競爭力強(qiáng)的海水反滲透淡化技術(shù)在電廠和其他工業(yè)中的推廣應(yīng)用；支持低溫多效淡化裝置示范工程建設(shè)；支持海水淡化與熱電結(jié)合促進(jìn)沿海居民飲用水的海水淡化的應(yīng)用；支持海水淡化與綜合利用結(jié)合，利用大型海水淡化廠排出的大量濃縮海水，積極發(fā)展海水化學(xué)物質(zhì)提取產(chǎn)業(yè)；加大海水淡化技術(shù)裝備（高性能膜組件、低溫多效的鋁合金管等）的國產(chǎn)化；積極開展海水化學(xué)物質(zhì)的提取利用。

參考資料

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5.國務(wù)院辦公廳.關(guān)于加快發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)的意見.2012.