姜祖巖
(自然資源部海洋發(fā)展戰(zhàn)略研究所,北京 100161)
我國(guó)是淡水資源貧乏國(guó)家,人均水資源量?jī)H為2 068.31立方米[1]。全國(guó)水資源分布不均衡,與人口、土地和經(jīng)濟(jì)布局不相匹配。全國(guó)660多個(gè)城市中,有400多個(gè)城市缺水,其中108個(gè)為嚴(yán)重缺水城市[2]。根據(jù)水利部《2017年中國(guó)水資源公報(bào)》、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》(2018)中數(shù)據(jù),2017年,我國(guó)沿海11省、區(qū)、市創(chuàng)造了全國(guó)56.34%的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP),但水資源總量?jī)H占全國(guó)的26.08%;總供(用)水量2 381.3億立方米,為全國(guó)的39.4%。北方沿海地區(qū)(包括天津、河北、遼寧和山東4省、市)人均綜合用水量約234.39立方米,屬資源性缺水。
此外,我國(guó)面積大于500平方米的島嶼有6 500多個(gè),大多因缺乏淡水水源而無法居住和開發(fā),有常駐居民的400多個(gè)島嶼也普遍存在缺水問題。海島具有重要的經(jīng)濟(jì)和軍事戰(zhàn)略地位,關(guān)系到國(guó)家權(quán)益和國(guó)家安全,而能否解決水資源供應(yīng),決定了海島能否維持人類生活,這是海島開發(fā)必須解決的首要問題[2]。
地球上的水資源總量,淡水僅占2.5%,海水占97.5%[2]。在此情形下,向海要水,大力推動(dòng)海水利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,彌補(bǔ)淡水資源缺口,對(duì)于緩解沿海地區(qū)緊張的用水形勢(shì)、促進(jìn)咸水和微咸水淡化利用、保障水資源的可持續(xù)供給意義重大,也是我國(guó)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)、拓展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)空間的必然選擇。
海水利用,是指海水資源在工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中的開發(fā)與利用,包括海水淡化、海水直接利用與海水化學(xué)資源利用。其中,海水淡化是指脫除海水中的鹽分,生產(chǎn)淡水的利用方式;海水直接利用是以海水為原水,直接替代淡水作為工業(yè)用水或生活用水等海水利用方式的統(tǒng)稱;海水化學(xué)資源利用是指從海水中提取各種化學(xué)元素及其深加工利用方式的統(tǒng)稱[3]。
部分國(guó)家對(duì)于海水利用的相關(guān)實(shí)踐起步較早,在技術(shù)和發(fā)展模式方面都已形成較為成熟的經(jīng)驗(yàn),我國(guó)專家學(xué)者對(duì)此展開相關(guān)研究。邢淑穎等(2014)對(duì)以色列、西班牙、新加坡、沙特阿拉伯和科威特五個(gè)國(guó)家海水淡化水納入市政供水的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和定價(jià)機(jī)制進(jìn)行研究,并提煉出對(duì)我國(guó)的借鑒與啟示[4]。劉淑靜等(2014)深入分析美國(guó)、澳大利亞、中東等國(guó)家和地區(qū)海水淡化技術(shù)選擇決策,并從指標(biāo)選取、評(píng)價(jià)方法選擇等方面對(duì)我國(guó)海水淡化事業(yè)的發(fā)展提出相關(guān)建議[5]。有些學(xué)者比較關(guān)注海水淡化的地區(qū)發(fā)展。王靜等(2013)分別對(duì)沿海地區(qū)、內(nèi)陸地區(qū)、海島地區(qū)海水利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式提出相應(yīng)建議,針對(duì)性較強(qiáng)[6]。陳愛慧等(2015)對(duì)環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、泛珠三角沿海地區(qū)海水利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)和現(xiàn)存問題進(jìn)行梳理,并針對(duì)我國(guó)海水利用產(chǎn)業(yè)的區(qū)域發(fā)展提出建議[7]。王佳鑫等(2018)系統(tǒng)評(píng)估了青島市發(fā)展海水淡化的必要性和可行性[8]。劉勇波等(2018)對(duì)深圳市海水利用的發(fā)展提出建議[9]。李磊等(2014)對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)海水淡化的發(fā)展?jié)摿M(jìn)行評(píng)估,并對(duì)其今后的發(fā)展模式提出建議[10]。此外,部分研究人員對(duì)海水利用管理立法工作建言獻(xiàn)策。阮春菊(2018)指出,我國(guó)現(xiàn)有法律規(guī)定對(duì)于海水利用缺乏有效支撐,建議應(yīng)理順海水利用領(lǐng)域管理體制機(jī)制,強(qiáng)化海水利用管理法治保障[11]。劉家沂(2011)通過對(duì)美國(guó)海水淡化法律制度和我國(guó)香港地區(qū)立法經(jīng)驗(yàn)的研究,從宏觀與微觀的角度對(duì)我國(guó)海水資源開發(fā)、利用、保護(hù)等方面提出立法建議[12]。周珂等(2018)認(rèn)為在國(guó)際和國(guó)內(nèi)層面我國(guó)都已具備海水利用管理的立法客觀條件,建議從完善海水利用市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃制度、激勵(lì)制度等角度實(shí)現(xiàn)立法突破[13]。
當(dāng)前,我國(guó)海水利用產(chǎn)業(yè)迎來重大發(fā)展機(jī)遇期。海水利用先后被列入一些國(guó)家重大政策和行動(dòng)計(jì)劃?!吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》明確提出要“推動(dòng)海水淡化規(guī)?;瘧?yīng)用”。2016年,國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家海洋局聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)海水利用“十三五”規(guī)劃》統(tǒng)籌部署了新階段我國(guó)海水利用發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。海水利用作為重要內(nèi)容寫入了科技創(chuàng)新、海洋經(jīng)濟(jì)、全民節(jié)水和工業(yè)綠色發(fā)展等多個(gè)部門規(guī)劃,并列為“十三五”海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范重點(diǎn)支持的三大產(chǎn)業(yè)之一。2015年4月2日,國(guó)務(wù)院發(fā)布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(水十條),明確要求“推動(dòng)海水利用。在沿海地區(qū)電力、化工、石化等行業(yè),推行直接利用海水作為循環(huán)冷卻等工業(yè)用水。在有條件的城市,加快推進(jìn)淡化海水作為生活用水補(bǔ)充水源。”國(guó)家海洋局、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、科技部等部委為推動(dòng)海水利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展,先后出臺(tái)了《海水利用專項(xiàng)規(guī)劃》《海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》《海水淡化科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》《全國(guó)海水利用“十三五”規(guī)劃》等一系列政策性文件。
近年來,在國(guó)家的大力推動(dòng)下,海水利用產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展。海水淡化規(guī)模不斷增加,海水直接利用規(guī)模擴(kuò)大,海水化學(xué)資源利用持續(xù)穩(wěn)定[3]。
沿海各地不斷推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合,打造海水利用產(chǎn)業(yè)集聚創(chuàng)新平臺(tái)。根據(jù)2017年7月發(fā)布的《全國(guó)海水利用報(bào)告》顯示:2016年海水利用產(chǎn)業(yè)全年實(shí)現(xiàn)增加值15億元,比上年增長(zhǎng)6.8%。新發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)15項(xiàng),其中國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)12項(xiàng)、地方標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)[3]。
在海水淡化方面,截至2016年底,全國(guó)已建成海水淡化工程131個(gè),其中2016年全國(guó)新建成海水淡化工程10個(gè)。產(chǎn)水規(guī)模為118.806 5萬噸/日,較2015年增加17.924萬噸/日。最大海水淡化工程規(guī)模為20萬噸/日。全國(guó)已建成萬噸級(jí)以上海水淡化工程36個(gè),千噸級(jí)以上、萬噸級(jí)以下海水淡化工程38個(gè),千噸級(jí)以下海水淡化工程57個(gè)[3]。
在海水直接利用方面,2016年海水冷卻技術(shù)在我國(guó)沿海核電、火電、石化等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,年利用海水量穩(wěn)步增長(zhǎng)。截至2016年底,年利用海水作為冷卻水量為1 201.36億噸,其中2016年新增用量75.7億噸[3]。
在海水化學(xué)資源利用方面,2016年,除海水制鹽外,我國(guó)海水提鉀、提鎂、提溴等也發(fā)展較快,產(chǎn)品主要包括溴素、氯化鉀、氯化鎂、硫酸鎂、硫酸鉀[3]。在濃鹽水綜合利用及產(chǎn)品高值化產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究方面也取得較大進(jìn)展。
天津市海水淡化與綜合利用技術(shù)發(fā)展起步較早,全市以提高海水利用產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo),圍繞海水淡化國(guó)產(chǎn)技術(shù)、裝備開展研發(fā)攻關(guān),海水淡化產(chǎn)能長(zhǎng)期處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,形成系列國(guó)產(chǎn)高性能膜產(chǎn)品。成功研發(fā)高通量疏水膜、中空纖維超濾膜、納濾膜、膜法鹵水精制等新型膜和制膜工藝,形成了高效海水淡化國(guó)產(chǎn)膜系列產(chǎn)品,其指標(biāo)與質(zhì)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平且成本較低,具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前,新型膜系列產(chǎn)品已在膜天膜公司完成中試生產(chǎn),將進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)膜的市場(chǎng)占有率。同時(shí),首次將超濾膜技術(shù)應(yīng)用于濃海水(鹵水)精制領(lǐng)域,獲批建設(shè)“膜材料與膜應(yīng)用”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,這也是膜行業(yè)首個(gè)企業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
此外,海水淡化關(guān)鍵裝置與新技術(shù)取得突破。完成海水淡化能量回收裝置、海水淡化高壓柱塞泵、多效板式蒸餾淡化裝置等海水淡化核心裝置的研發(fā),打破了國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品的壟斷;開展海水預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)藥劑、“納濾/電去離子”集成膜低成本海水淡化技術(shù)等海水淡化新技術(shù)研究,其中“納濾/電去離子”集成膜低成本海水淡化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從海水到飲用淡水的一體化產(chǎn)出,非常適合在缺水地區(qū)進(jìn)行推廣;“海水預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)藥劑”成果已在天津港煤碼頭進(jìn)行工程應(yīng)用,利用淡化水進(jìn)行降塵和植被澆灌,每年可節(jié)約淡水資源近10萬噸;在低溫?zé)嵩唇M合優(yōu)化、吸附/解吸海水淡化新技術(shù)應(yīng)用等方面取得了突破性的技術(shù)創(chuàng)新,形成了低溫組合熱源+硅膠吸附/解吸海水淡化技術(shù)這種高效經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好型海水淡化方式。
同時(shí),天津市還積極推進(jìn)海水淡化產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)。推動(dòng)蒸餾海水淡化技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)、膜法海水淡化技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)、高性能海水淡化膜技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)以及濃海水綜合利用創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)4個(gè)子平臺(tái)的建設(shè)工作。截至目前,平臺(tái)已形成了6項(xiàng)膜及膜組件產(chǎn)品性能評(píng)測(cè)方法;完成了5套膜法海水淡化研發(fā)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)、3套高性能膜制備與評(píng)測(cè)系統(tǒng)。
“十二五”以來,青島市逐漸加快發(fā)展海水利用產(chǎn)業(yè)的步伐,相繼實(shí)施多個(gè)國(guó)家級(jí)海水淡化示范工程,海水淡化裝置開始進(jìn)入規(guī)模化應(yīng)用,其中百發(fā)海水淡化廠生產(chǎn)的海水淡化水已成為青島市供水調(diào)峰調(diào)壓的主要來源,為城市安全供水提供了堅(jiān)實(shí)保障,并有效改善了市政供水水質(zhì)口感;董家口海水淡化廠為董家口經(jīng)濟(jì)區(qū)供應(yīng)海水淡化水,滿足了園區(qū)工業(yè)用水需求。
青島市以海水淡化應(yīng)用為突破口,著力發(fā)展海水淡化裝備制造產(chǎn)業(yè),帶動(dòng)全市海水利用產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展,目前,青島市重點(diǎn)培育了青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司等15家海水淡化裝備制造企業(yè),集聚了一定數(shù)量海水淡化配套零部件制造企業(yè),在海水預(yù)處理裝備、超濾膜等領(lǐng)域形成優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品,為青島市發(fā)展海水淡化裝備制造產(chǎn)業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。
在海水淡化技術(shù)研究方面,目前已初步形成海水淡化產(chǎn)學(xué)研科技創(chuàng)新體系,全市涉及海水淡化技術(shù)研發(fā)與人才培養(yǎng)的機(jī)構(gòu)有20余家,擁有市級(jí)以上工程研究(技術(shù))中心15家,取得相關(guān)專利授權(quán)30余項(xiàng),形成一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技成果。其中,董家口海水淡化項(xiàng)目采用雙膜法工藝,超濾膜、高壓泵等關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備材料均具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),打破了國(guó)外行業(yè)技術(shù)壟斷,有效降低了建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本。
按照創(chuàng)建國(guó)家級(jí)海水淡化試點(diǎn)城市的總體部署,近年來舟山市穩(wěn)步推進(jìn)國(guó)家海水淡化試點(diǎn)建設(shè)工作。根據(jù)《國(guó)家海島海水淡化實(shí)施方案》提出的在3~5年內(nèi)全國(guó)海島海水淡化能力達(dá)到60萬噸/日和建設(shè)100個(gè)海島的目標(biāo),舟山市的海水淡化建設(shè)規(guī)模目標(biāo)占國(guó)家目標(biāo)的50%和40%左右,是國(guó)家下一步加快推進(jìn)海島海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要陣地。截至目前,舟山市海水淡化總生產(chǎn)能力占全國(guó)海島海水淡化能力的比例近90%。新能源應(yīng)用、水電聯(lián)產(chǎn)、海水綜合利用等一系列海水淡化示范工程正在有序推進(jìn)。
目前,國(guó)內(nèi)缺水地區(qū)的淡水取用方式主要有三種,分別是地下取水、遠(yuǎn)程調(diào)水和海水(苦咸水)淡化。開采地下水具有工程量小、成本低的優(yōu)點(diǎn),但受地下水資源條件影響很大。許多地區(qū)由于多年過度開采地下水,已形成地下漏斗造成房屋傾斜,甚至導(dǎo)致海水倒灌等環(huán)境危害,地下水的開采已受到嚴(yán)重制約。遠(yuǎn)程調(diào)水,需要投入巨額資金,占用大量耕地,還存在被引水地區(qū)的環(huán)境危害等問題。海水淡化,是一種淡水增量技術(shù),具有不占用原有淡水資源,環(huán)境友好的特點(diǎn)。但是由于其高成本高投資,在市政供水領(lǐng)域尚未得到大范圍的推廣應(yīng)用。
3.1.1 成本對(duì)比分析
本文以天津市為例,對(duì)海水淡化的成本進(jìn)行具體分析。天津市位于渤海沿岸,市政供水來源主要為地表水及南水北調(diào)水,濱海新區(qū)具備建設(shè)大規(guī)模海水淡化裝置的條件,現(xiàn)將地表水、南水北調(diào)及反滲透海水淡化成本對(duì)比如下。
表1 天津市不同供水方式成本對(duì)比表(單位:元/噸)
由表1可知,天津市地表水供水成本最低,海水淡化水次之,南水北調(diào)水最高。這是由于南水北調(diào)水需要經(jīng)過自來水廠進(jìn)一步處理才能進(jìn)入市政管網(wǎng),因此增加了制水的投資費(fèi)用。隨著地表水資源的減少和海水淡化技術(shù)的不斷發(fā)展,未來海水淡化水成本將會(huì)逐步降低,呈現(xiàn)出更為顯著的優(yōu)勢(shì)。
3.1.2 海水淡化優(yōu)勢(shì)分析
相比地下水開采和南水北調(diào),海水淡化在水質(zhì)水量保證及環(huán)境保護(hù)方面具有優(yōu)勢(shì)。
海水淡化水的水質(zhì)高于自來水和跨流域調(diào)水,淡化后的水溶解性總固體含量小于300 mg/L,而生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,溶解性總固體的含量小于1 000 mg/L即達(dá)標(biāo)。在供水水量方面,調(diào)水不可避免地會(huì)受到調(diào)出區(qū)水量的影響,一旦水源地區(qū)枯水,引水地區(qū)就會(huì)處于被動(dòng)。一般認(rèn)為調(diào)水量不能超過調(diào)出河流總水量的20%,河流本身的開發(fā)利用率不得超過40%,若超過限制將會(huì)造成生態(tài)系統(tǒng)的破壞。而海水淡化則不受時(shí)空和氣候影響,水源水量可以保證,且水質(zhì)好、供水穩(wěn)定。
在環(huán)境影響方面,海水淡化后的濃鹽水各物質(zhì)含量基本保持不變,只是濃度增加一倍,繼續(xù)進(jìn)行提溴等綜合利用或排放入海,對(duì)海洋環(huán)境的影響很小。采用海水淡化技術(shù)有利于沿海地區(qū)減少地下水的開采,從而可以解決由于過度開采地下水所造成的地下水位下降、地面下沉、海水倒灌等問題。而遠(yuǎn)距離調(diào)水可以緩解或解決受水地區(qū)城市和工農(nóng)業(yè)用水緊缺的問題,而且還可帶來水力發(fā)電、防洪、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益,但是其對(duì)生態(tài)與環(huán)境的負(fù)面影響不容忽視。在水量調(diào)出區(qū)的下游及河口地區(qū),因下游流量減少,會(huì)引起河口咸水倒灌,水質(zhì)惡化,破壞下游及河口區(qū)的生態(tài)環(huán)境。尤其值得重視的是,調(diào)水工程的距離越長(zhǎng)、規(guī)模越大,對(duì)生態(tài)與環(huán)境的影響就愈加復(fù)雜化、綜合化。
隨著科技的進(jìn)步,海水淡化的投資和成本將進(jìn)一步降低,其穩(wěn)定的水質(zhì)水量保證和環(huán)境友好的特點(diǎn),使得海水利用在緩解和解決淡水資源匱乏方面將發(fā)揮越來越重要的作用。
3.2.1 海水循環(huán)冷卻與海水直流冷卻、淡水循環(huán)冷卻的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析
工業(yè)冷卻水在沿海城市用水中的比例超過50%,它是生產(chǎn)過程中冷熱介質(zhì)發(fā)生熱交換的輔助中間過程工藝,不以最終商品形式出售,因而無法用內(nèi)部收益率、投資回收期、投資利潤(rùn)率、凈現(xiàn)值等財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)性,但根據(jù)工業(yè)冷卻水工程特點(diǎn),可通過工程經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析研究,采用費(fèi)用年值法、增量投資回收期等指標(biāo)衡量海水循環(huán)冷卻技術(shù)、海水直流冷卻技術(shù)、淡水循環(huán)冷卻技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)劣性。
結(jié)合現(xiàn)已運(yùn)行工程實(shí)踐,按基本同規(guī)模的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行理論估算,海水循環(huán)冷卻工程建設(shè)投資較海水直流冷卻工程高20%~25%,較淡水循環(huán)冷卻工程高約40%~45%。同規(guī)模海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)年運(yùn)行成本(水、電、藥、工資)較淡水循環(huán)冷卻和海水直流冷卻可降低50%以上。
從工程投資和年節(jié)約成本的角度綜合分析,海水循環(huán)冷卻工程的增量投資回收期約5~8年,年總成本(工程投資折算年費(fèi)用+年運(yùn)行成本,20年設(shè)計(jì)壽命計(jì))較淡水循環(huán)冷卻和海水直流冷卻可降低30%以上,綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。
3.2.2 海水循環(huán)冷卻技術(shù)的環(huán)境效益分析
海水循環(huán)冷卻技術(shù)不但有顯著的經(jīng)濟(jì)效益,還具有十分突出的環(huán)境效益。溫排水量?jī)H相當(dāng)于循環(huán)量的1.5%以下,大大降低了溫排水對(duì)海洋環(huán)境潛在的熱污染和藥劑污染,有利于海洋環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡。工程使用的海水水處理藥劑具有環(huán)保優(yōu)勢(shì),經(jīng)常使用的SW203海水阻垢分散劑不含《水污染物排放限制》(DB44/26-2001)中限定的污染物。SW303屬于非氧化性菌藻抑制劑,具有優(yōu)良的生物降解性,在海洋環(huán)境中會(huì)迅速降解,環(huán)境友好性能突出。
示范工程運(yùn)行實(shí)踐證明,海水循環(huán)冷卻技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上有利,環(huán)境效益突出。
3.3.1 取水影響
海水利用工程的取水方式主要包括表層取水、深層取水和海床下取水。表層取水是在水深較淺的位置設(shè)置取水設(shè)施,也稱為淺海取水、開放式取水。這種取水方式取水量大,設(shè)備簡(jiǎn)單,但由于表層海水中生物數(shù)量較多,取水水質(zhì)較差,并且對(duì)海洋生物有沖擊、夾帶的影響。深層取水即是在生物數(shù)量較少的深層海水設(shè)置取水設(shè)施,取得的海水水質(zhì)較表層取水水質(zhì)有明顯改善,產(chǎn)生的生態(tài)影響也有所減小。海床下取水可分為井式和廊道式兩種。最常見的海床下取水系統(tǒng)是海灘井取水,通過海床和泥沙過濾來避免對(duì)海洋生態(tài)的沖擊和夾帶等影響。但海床下取水也具有一定的局限性,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到對(duì)附近地下淡水層的潛在影響。
3.3.2 排水影響
海水利用工程的排水口在我國(guó)沿海地區(qū)均有分布,主要集中分布在遼東半島東部海域、渤海灣海域、山東半島海域、舟山群島海域、浙中南海域及南海部分海域。從分布的海洋功能區(qū)來看,多位于工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū)、港口航運(yùn)區(qū),少數(shù)位于特殊利用區(qū)等。
相對(duì)于取水,排水對(duì)海洋環(huán)境影響更為顯著。根據(jù)海水利用工程的不同功能和分類,其排水對(duì)環(huán)境的影響也不盡相同。海水淡化后產(chǎn)生的濃鹽水、海水直接利用后生成的溫(冷)排水、工業(yè)廢水、大生活用水排放等,對(duì)受納海域來說均為潛在污染源,如果未經(jīng)處理直接排放到海中,將對(duì)附近海域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。同時(shí),海水利用活動(dòng)中的廢棄物處理一直是社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn),處置不當(dāng)也將產(chǎn)生一定的社會(huì)影響。
海水利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須充分考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù),及時(shí)針對(duì)濃鹽水、溫(冷)排水等廢棄物的排放問題提出適合我國(guó)國(guó)情的制度要求,以減少排放環(huán)節(jié)造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞,確保海水利用產(chǎn)業(yè)與海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
海水淡化成本較高是相對(duì)于自來水價(jià)格而言的。雖然水價(jià)上漲是一個(gè)必然趨勢(shì),國(guó)家也在逐步放開水價(jià)市場(chǎng),但這是一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的過程,在政策補(bǔ)貼下,我國(guó)一直實(shí)行低水價(jià)政策。因此從經(jīng)濟(jì)性上考慮,海水淡化水并不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。進(jìn)行市場(chǎng)化運(yùn)作的海水淡化產(chǎn)業(yè),需要擴(kuò)大用戶群體發(fā)展產(chǎn)業(yè)規(guī)模,而就目前低水價(jià)的現(xiàn)狀而言,海水淡化產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力還較弱,高成本成為制約該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。
成本的差異也反映出政策的導(dǎo)向性。海水淡化產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),獨(dú)立于完備的自來水價(jià)格體系之外,因而無法享受到價(jià)格優(yōu)惠。目前,我國(guó)尚缺乏促進(jìn)海水利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的激勵(lì)政策和法律規(guī)定。海水淡化產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)生至今即按照成本核算和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)方式發(fā)展,在我國(guó)水務(wù)市場(chǎng)上海水淡化產(chǎn)業(yè)顯得“先天不足”,在發(fā)展初期就受到較大限制,這也影響了企業(yè)進(jìn)入該行業(yè)的積極性。
海水淡化項(xiàng)目投資的特點(diǎn)是投資金額大、周期長(zhǎng)、回報(bào)率低。建一個(gè)海水淡化廠動(dòng)輒需要幾億甚至幾十億的投資。而國(guó)內(nèi)尚缺乏健全的投資保障體制,國(guó)內(nèi)從事海水淡化的企業(yè)大多是剛起步,缺乏管理大型海水淡化項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn),往往無力承擔(dān)巨大的投資風(fēng)險(xiǎn)。
從認(rèn)識(shí)上來說,由于我國(guó)長(zhǎng)期以來存在“重陸輕海”的問題,沒有將海水作為水資源看待,因此對(duì)海水利用產(chǎn)生的效益宣傳不夠,海水利用知識(shí)的普及不充分,對(duì)于海水利用可優(yōu)化沿海地區(qū)水資源結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)不到位。
目前,我國(guó)民眾的水危機(jī)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)均有待加強(qiáng)。對(duì)于一般民眾而言,決定他們選擇的主要因素是價(jià)格,對(duì)低價(jià)自來水和高價(jià)淡化水的選擇一目了然。同時(shí),公眾對(duì)長(zhǎng)期飲用海水淡化水心存顧慮,部分人認(rèn)為“淡化水的水質(zhì)不利于身體健康”,這種認(rèn)識(shí)也在一定程度上對(duì)海水淡化水在市政供水領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用造成制約。
目前海水淡化技術(shù)已趨于成熟,技術(shù)成本下降的空間已經(jīng)不大。要想進(jìn)一步降低成本,就必須另辟蹊徑,從工程技術(shù)的集約模式入手,減少能源消耗和不必要的資源浪費(fèi),提高運(yùn)營(yíng)效率,實(shí)現(xiàn)綜合循環(huán)利用。
此外,我國(guó)海水利用產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力仍然不足。自主技術(shù)缺少驗(yàn)證與應(yīng)用,僅在少數(shù)示范項(xiàng)目中得到運(yùn)用;國(guó)產(chǎn)設(shè)備材料雖有突破,但與國(guó)外相比,技術(shù)性能仍有提升空間,關(guān)鍵設(shè)備、部件和材料等還需依賴進(jìn)口;缺少龍頭企業(yè),缺乏大型海水淡化工程的系統(tǒng)集成能力和大型工程化技術(shù),國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力較弱。
由于“南水北調(diào)”對(duì)北方沿海地區(qū)水資源短缺的部分緩解作用、傳統(tǒng)水源的價(jià)格優(yōu)勢(shì)、海水淡化成本偏高、并網(wǎng)難度大等原因,導(dǎo)致現(xiàn)有的海水淡化項(xiàng)目產(chǎn)能閑置嚴(yán)重。海水納入水資源配置制度未成為剛性約束,缺乏資金配套政策的引導(dǎo)和支持。
目前我國(guó)尚無旨在規(guī)范海水利用行為的法律法規(guī),已有的水資源法及其體系中所述“水資源”指的是江河、湖泊等地表水資源以及地下水資源,并未將海水資源包含在內(nèi)。近年來海水利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,但在實(shí)際使用中還存在一些問題,如產(chǎn)業(yè)原料及廢水處置不規(guī)范等,極易引發(fā)生態(tài)問題。為此,海水資源的開發(fā)、利用、保護(hù)和管理行為亟待通過立法予以規(guī)范。
國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)亦表明立法立規(guī)是海水利用產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展的重要保證。美國(guó)是世界上海水資源利用產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)和海洋立法先進(jìn)國(guó)家,其非常注重發(fā)揮立法在海水資源利用中的保障作用,構(gòu)建起聯(lián)邦與州兩個(gè)層面的法律體系。聯(lián)邦層面,美國(guó)國(guó)會(huì)早在1952年即通過《咸水淡化法》,另有《海岸帶管理法》 《清潔水法》《國(guó)家環(huán)境政策法》等法律與該法銜接配套。州層面,以加利福尼亞州為例,形成了由《加利福尼亞海岸法》《加利福尼亞海洋保護(hù)法》等構(gòu)成的海水資源開發(fā)與保護(hù)法群。建立富有聯(lián)邦制國(guó)家特色的法律體系,有效促進(jìn)美國(guó)海水利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而中東地區(qū)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展最好的沙特阿拉伯則設(shè)立了電力與廢熱發(fā)電監(jiān)管局來負(fù)責(zé)海水淡化事務(wù),以便以合理的價(jià)格提供充分、高質(zhì)和可靠的淡化水。該局于2011年批準(zhǔn)了《海水淡化法典》,就海水淡化中的各項(xiàng)流程為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的參與方提供詳盡的規(guī)范,有力推動(dòng)了沙特阿拉伯海水淡化事業(yè)的發(fā)展。
應(yīng)將海水利用的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展列為國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域,通過實(shí)行補(bǔ)貼等激勵(lì)措施,鼓勵(lì)對(duì)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的投入,鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行自主創(chuàng)新。針對(duì)海水淡化水成本較高的問題,可設(shè)立海水淡化水水價(jià)補(bǔ)貼機(jī)制,對(duì)符合要求的海水利用項(xiàng)目實(shí)行優(yōu)惠的信貸和稅收政策。
沿海地方政府應(yīng)鼓勵(lì)在新增用水供給中配置海水淡化水,節(jié)約淡水資源,避免海水淡化產(chǎn)能閑置與浪費(fèi)。新建或在建沿海產(chǎn)業(yè)園區(qū)應(yīng)規(guī)劃建設(shè)海水利用工程,實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)供水,節(jié)約常規(guī)水資源。
應(yīng)制定、公布國(guó)家海水利用技術(shù)、裝備、工程、原材料和供水標(biāo)準(zhǔn)以及其他需要在全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一要求的海水利用技術(shù)和產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。除國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以外,主管部門、有關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)和企業(yè)也可以制定相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),使海水利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更為健康有序。
以重點(diǎn)發(fā)展海水利用產(chǎn)業(yè)的海洋高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地為抓手,支持設(shè)立海水利用產(chǎn)業(yè)園區(qū),培育一批該領(lǐng)域的龍頭企業(yè),逐漸形成海水利用的產(chǎn)業(yè)特色和優(yōu)勢(shì),發(fā)揮集聚效應(yīng),形成發(fā)展合力。推進(jìn)海水淡化與綜合利用創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè),培育和發(fā)展海水利用技術(shù)市場(chǎng)與技術(shù)服務(wù)體系,搭建形成集設(shè)計(jì)、研發(fā)、配套服務(wù)于一體的發(fā)展平臺(tái),推動(dòng)海水利用科技成果的推廣和應(yīng)用。