青島應(yīng)加快構(gòu)建海水淡化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

毛振鵬

我國(guó)東部沿海省市淡水供應(yīng)緊張問題將長(zhǎng)期存在，海水淡化產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)空間十分廣闊，青島應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑、技術(shù)自主研發(fā)、商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，以構(gòu)建海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，加快打造引領(lǐng)型現(xiàn)代海洋城市。

當(dāng)前，我國(guó)沿海城市對(duì)客水依賴程度較高、淡水供需不平衡的矛盾日益加劇，其中以天津、山東、江蘇、浙江、河北等省市矛盾最為突出。

青島市淡水資源匱乏，不僅影響城鄉(xiāng)居民供水，更嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)布局和制造業(yè)項(xiàng)目落地。大力推動(dòng)海水淡化規(guī)?；瘧?yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是青島市破解水資源短缺瓶頸、保障城市供水安全、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要，同時(shí)也是青島發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、建設(shè)全球海洋中心城市的戰(zhàn)略選擇，更是貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記生態(tài)文明思想、海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、“經(jīng)略海洋”指示及“黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展”國(guó)家戰(zhàn)略的具體行動(dòng)。發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)淡水資源增量開源，有效保障沿海居民生活用水和工業(yè)生產(chǎn)用水的穩(wěn)定供應(yīng)。

放眼全球，沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋、以色列、西班牙、葡萄牙、希臘、意大利、印度、中國(guó)、日本和澳大利亞等160多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都在發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)。目前，海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到生產(chǎn)成本、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等諸多因素制約，還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初創(chuàng)期。我國(guó)東部沿海省市淡水供應(yīng)緊張問題將長(zhǎng)期存在，海水淡化產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)空間十分廣闊，青島應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑、技術(shù)自主研發(fā)、商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，以構(gòu)建海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，加快打造引領(lǐng)型現(xiàn)代海洋城市。

沿海省市淡水供需呈緊平衡狀態(tài)

我國(guó)水資源本就缺乏，淡水資源人均占有量約為世界人均水平的四分之一。其中，沿海省市均屬嚴(yán)重缺水地區(qū)，淡水資源形勢(shì)十分嚴(yán)峻。上海、青島、唐山、天津人均占有水資源量不但遠(yuǎn)低于全國(guó)平均水平，而且也低于世界公認(rèn)的人均500立方米絕對(duì)缺水標(biāo)準(zhǔn)。青島作為全國(guó)最缺水的城市之一，人均淡水資源占有量?jī)H為186立方米，為全國(guó)平均水平的9%，低于世界公認(rèn)的人均500立方米絕對(duì)缺水標(biāo)準(zhǔn)的40%。

為應(yīng)對(duì)水資源供應(yīng)不足，沿海城市普遍增加客水供應(yīng)。例如在青島城市供水結(jié)構(gòu)中，地表水供水量約占20.46％，地下水供水量占34.48％，黃河水、長(zhǎng)江水等外調(diào)水量占41.4%，其它水源供水量占3.66％。天津城市用水以“引灤入津”的灤河水為主，以“引黃濟(jì)津”的黃河水為輔。灤河和黃河水質(zhì)都是高堿度（>120 mg／L，以 CaC03計(jì)）、高 pH值（>8．2），質(zhì)量不佳。而且，灤河水主要在夏、秋高溫季節(jié)作為飲用水水源，此時(shí)藻類繁殖旺盛，使灤河水具有較高濁度、高葉綠素和高藻類數(shù)，蛋白質(zhì)氮比重也較高。黃河水流經(jīng)西北、華北地區(qū)，地質(zhì)復(fù)雜，水的堿度、硬度和鹽含量比較高。

由于工業(yè)和人口大部分集中在沿海城市，使得水資源供需矛盾進(jìn)一步凸顯。在近幾年出現(xiàn)的水資源危機(jī)中，海水淡化作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備水源，為改善沿海城市供水結(jié)構(gòu)、保障社會(huì)基本用水需求發(fā)揮了重要作用。習(xí)近平總書記在2019年黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上的講話中提出“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產(chǎn)”，把水資源作為最大的剛性約束。青島市萬元GDP用水量7.82立方米，遠(yuǎn)低于濟(jì)南市22立方米和上海市21立方米。水資源短缺不僅影響城市居民供水，更嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)布局和制造業(yè)項(xiàng)目落地。

國(guó)內(nèi)外海水淡化產(chǎn)業(yè)呈較快發(fā)展趨勢(shì)

近年來，我國(guó)海水淡化技術(shù)日益成熟，海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)《2021年全國(guó)海水利用報(bào)告》，全國(guó)現(xiàn)有海水淡化工程144個(gè)，工程規(guī)模1856433噸/日，比2020年增加了205350噸/日；年海水冷卻用水量1775.07億噸，比2020年增加了76.93億噸。

從世界范圍看，沙特阿拉伯、以色列和西班牙在海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面走在前列。沙特阿拉伯海水淡化產(chǎn)業(yè)始于1925年，目前是全球海水淡化第一大國(guó)，海水淡化產(chǎn)能達(dá)11.07億立方米/年，全國(guó)淡水供應(yīng)的50％來自海水淡化。以色列海水淡化水供應(yīng)滿足了全國(guó)淡水需求量的22.5%、生活用水總量的62.5%。按照《以色列大規(guī)模海水淡化計(jì)劃》要求，2025年海水淡化水將占該國(guó)淡水供應(yīng)量的28.5%、生活用水供應(yīng)量的70%。在歐洲，西班牙是第一個(gè)建設(shè)海水淡化裝置的國(guó)家，也是海水淡化規(guī)模最大的歐洲國(guó)家，主要利用反滲透等膜法淡化技術(shù)。自2004年起西班牙政府通過實(shí)施“水資源管理和利用措施”計(jì)劃使其本國(guó)海水淡化規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)、能耗持續(xù)降低?？傮w而言，全球海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出以下特征：

海水淡化總規(guī)模不斷擴(kuò)大、技術(shù)日臻成熟。近年來海水淡化技術(shù)日臻成熟，反滲透、多級(jí)閃蒸是海水淡化的兩大主流技術(shù)。其中，反滲透技術(shù)占有65%的全球市場(chǎng)份額，多級(jí)閃蒸技術(shù)占21%，電去離子技術(shù)占7%，電滲析技術(shù)占3%，納濾技術(shù)占2%，其他占2%。從實(shí)踐來看，反滲透海水淡化技術(shù)發(fā)展較快，工程造價(jià)和運(yùn)行成本正持續(xù)降低，技術(shù)趨勢(shì)是降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，增強(qiáng)系統(tǒng)抗污染能力等。多級(jí)閃蒸技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠，技術(shù)趨勢(shì)為提高單機(jī)造水能力，降低單位電力消耗，提高傳熱效率等。由于技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)擴(kuò)張的推動(dòng)，海水淡化產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。根據(jù)國(guó)際水務(wù)市場(chǎng)領(lǐng)先信息平臺(tái)（GWI）和國(guó)際脫鹽協(xié)會(huì)（IDA）聯(lián)合發(fā)布的最新報(bào)告，全球已建成海水淡化工程近2萬個(gè)，產(chǎn)能規(guī)模達(dá)1.23億立方米/日。海水淡化已經(jīng)在以色列、西班牙、澳大利亞等國(guó)家及中東地區(qū)大規(guī)模應(yīng)用，其中以色列海水淡化水已占供水總量70%-80%。

海水淡化產(chǎn)業(yè)向集成化方向發(fā)展。從全球范圍內(nèi)來看，水電聯(lián)產(chǎn)、熱膜聯(lián)產(chǎn)等多種技術(shù)集成是海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。國(guó)外大部分海水淡化廠都和發(fā)電廠建在一起，實(shí)現(xiàn)海水淡化水和電力聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供。由于海水淡化成本在很大程度上取決于蒸汽和電力消耗，水電聯(lián)產(chǎn)可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)能源高效利用和成本控制。

熱膜聯(lián)產(chǎn)是采用熱法和膜法海水淡化相聯(lián)合的方式（即MED-RO或MSF—RO方式），滿足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的熱膜聯(lián)產(chǎn)海水淡化廠是阿聯(lián)酋富查伊拉海水淡化廠，日產(chǎn)海水淡化水量為45.4萬立方米，其中，MSF日產(chǎn)水28.4萬立方米，R0日產(chǎn)水17萬立方米。

海水淡化成本逐漸降低。在海水淡化規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，海水淡化成本逐漸降低。其中設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)成本、能源消費(fèi)成本、投資成本下降明顯。典型大規(guī)模反滲透海水淡化噸水成本己從1.02美元降至48美分?？傮w而言，全球海水淡化水成本約0.5-1.0美元/噸，以色列、沙特阿拉伯等大規(guī)模利用淡化水的國(guó)家，先進(jìn)海水淡化項(xiàng)目成本可降低到0.5-0.7美元/噸。

海水淡化產(chǎn)業(yè)政策支持力度加大?？v觀國(guó)際海水資源開發(fā)利用發(fā)展過程，政府的倡導(dǎo)和支持起著重要的推動(dòng)作用。在海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，很多海水淡化工程建設(shè)由政府出資并實(shí)施管理。隨著海水淡化技術(shù)快速發(fā)展和市場(chǎng)機(jī)制完善，一些國(guó)家采取政府引導(dǎo)與市場(chǎng)化運(yùn)作相結(jié)合的模式，在保證政府對(duì)淡化水控制權(quán)的前提下引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，運(yùn)用BOT（建設(shè)-運(yùn)營(yíng)-移交）和BOO（建設(shè)-擁有-運(yùn)營(yíng)）等模式，吸引外資和民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入，進(jìn)一步降低海水淡化工程的建設(shè)投資和運(yùn)行成本。

海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到技術(shù)和成本等因素制約

高成本制約海水淡化產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。以海水淡化膜法為例，生產(chǎn)成本中固定成本約為30%，可變成本約占60%，其他成本約占10%，這種以可變成本為主的結(jié)構(gòu)意味著單位制水成本不會(huì)隨規(guī)?；潭忍岣叨@著降低。在可變成本中，電力成本占到將近一半。如果沒有電價(jià)補(bǔ)貼，通過市場(chǎng)手段很難為海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有利的發(fā)展環(huán)境。因此大部分海水淡化項(xiàng)目需要依托電力企業(yè)來降低電費(fèi)成本，大約每立方米4-5元左右，成本劣勢(shì)約束海水淡化產(chǎn)業(yè)的規(guī)模擴(kuò)張和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提升。

關(guān)鍵技術(shù)未取得突破導(dǎo)致設(shè)備自主化率較低。盡管海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較迅速，但也面臨技術(shù)設(shè)備“卡脖子”問題。在廣泛使用的海水淡化膜法制水工藝中，最核心的技術(shù)為超濾膜制造、反滲透膜制造和能量回收。其中超濾膜制造已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化；反滲透膜制作工藝雖取得理論上的進(jìn)展，但量產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外相比仍存在較大差距；能量回收裝置完全依賴國(guó)外技術(shù)。由于膜的更換費(fèi)用約為總成本的10%，若能實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，則能進(jìn)一步控制海水淡化成本，并保證海水淡化水供給的可靠性。

相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)缺失限制海水淡化水推廣。海水淡化產(chǎn)業(yè)屬高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，相關(guān)法律法規(guī)和配套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海水淡化利用進(jìn)行規(guī)范還在不斷完善中，淡化水并入供水管網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷優(yōu)化過程中。此外，群眾長(zhǎng)期使用地下水、地表水等傳統(tǒng)水源，對(duì)海水淡化缺乏了解，在使用海水淡化水時(shí)容易產(chǎn)生抵觸情緒。若沒有相關(guān)的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，淡化水推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展也將受到限制。

完善頂層設(shè)計(jì)，推進(jìn)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展

海水淡化是沿海城市解決水資源供需矛盾的重要手段，為滿足城市現(xiàn)代化發(fā)展需要，建議從以下幾方面著手布局。

推動(dòng)工藝創(chuàng)新降低制水成本。目前海水淡化有膜法和熱法兩種工藝。膜法工藝較為成熟，但很難通過規(guī)模生產(chǎn)降低成本。熱法工藝可以通過規(guī)模生產(chǎn)降低單位成本，大約可以降到膜法工藝的55%。因此，建議借鑒沙特、日本等國(guó)做法，支持發(fā)展采用低溫多效和反滲透膜相結(jié)合的熱膜耦合技術(shù)，進(jìn)一步降低海水淡化成本。

根據(jù)供需狀況制訂產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展規(guī)劃。近年來，很多沿海城市將面臨越來越大的水資源供需缺口。以青島市為例，青島市供水來源中主要的增長(zhǎng)動(dòng)力是外調(diào)水源，年均增長(zhǎng)0.92億方；用水需求方面，工業(yè)和居民用水需求是主要增長(zhǎng)來源，年均增長(zhǎng)1.08億方，照此趨勢(shì)，每年將產(chǎn)生0.15億方的供需缺口。按照熱膜耦合工藝的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)年出水量大于1億立方時(shí)，規(guī)?；某杀緝?yōu)勢(shì)開始出現(xiàn)。因此，預(yù)計(jì)未來6-8年海水淡化將迎來規(guī)模化發(fā)展的窗口期，若考慮技術(shù)進(jìn)步、外調(diào)水源供給限制等因素，這一時(shí)間還會(huì)提前。國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)根據(jù)供需狀況制訂海水淡化產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展規(guī)劃，支持沿海缺水城市優(yōu)先發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)。

構(gòu)建合理的海水淡化水價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制。建議建立健全海水淡化水價(jià)格補(bǔ)償機(jī)制，對(duì)海水淡化項(xiàng)目按照節(jié)省的清潔水量進(jìn)行適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)和補(bǔ)償。將海水淡化配套管網(wǎng)納入市政管網(wǎng)建設(shè)范疇，以降低企業(yè)生產(chǎn)成本。合理確定海水淡化企業(yè)成本及定價(jià)機(jī)制，對(duì)于企業(yè)自主投資建設(shè)的海水淡化項(xiàng)目，政府可補(bǔ)貼一定比例建設(shè)費(fèi)用，并執(zhí)行保底水量制度。

通過合資、兼并方式掌控關(guān)鍵技術(shù)。反滲透膜和能量回收是膜法制水的核心技術(shù)。由于市場(chǎng)狹小，相關(guān)設(shè)備制造技術(shù)已被日本、美國(guó)等國(guó)外公司壟斷，若完全依靠自主研發(fā)，后期收益不足以彌補(bǔ)大量的前期投入，海水淡化企業(yè)缺乏技術(shù)攻關(guān)的動(dòng)力。事實(shí)上，上述關(guān)鍵技術(shù)的差距主要存在于商業(yè)生產(chǎn)階段，不會(huì)影響海水淡化作為水資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備的功能。建議通過合資或兼并方式，引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備制造企業(yè)，加強(qiáng)對(duì)核心技術(shù)的掌控。

建立健全國(guó)家級(jí)海水淡化產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。加快構(gòu)建海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系，包括海水利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，將海水利用產(chǎn)品及裝備認(rèn)證納入節(jié)水產(chǎn)品認(rèn)證范圍。僅在2021年，國(guó)家就新發(fā)布海水利用標(biāo)準(zhǔn)9項(xiàng)，包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)。還應(yīng)當(dāng)研究建立海水淡化設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立海水淡化技術(shù)及設(shè)備的監(jiān)測(cè)及評(píng)估機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)海水淡化裝備的質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)海水利用產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化、法制化發(fā)展。

開展海水淡化的環(huán)境保護(hù)研究。按照當(dāng)前30%-40%的出水率計(jì)算，海水淡化生產(chǎn)將產(chǎn)生大量含鹽量高于普通海水的濃鹽水。目前對(duì)濃鹽水的處理方法是將其與大量海水混合稀釋后再排入海中，或者生產(chǎn)海水肥料。濃鹽水大量排放將顯著影響近海生物的棲息環(huán)境，處置不當(dāng)將對(duì)近海生態(tài)環(huán)境造成污染。建議出臺(tái)濃鹽水排放和處理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并著手進(jìn)行濃鹽水無害化處理的技術(shù)攻關(guān)，提升濃鹽水制肥的效益。

（作者系中共青島市委黨校市情研究中心副主任）