海水淡化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀研究

摘要：目前，全球水資源短缺問(wèn)題十分突出，海水淡化技術(shù)逐漸成為諸多國(guó)家應(yīng)對(duì)水資源危機(jī)的重要手段。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)海水淡化技術(shù)已逐漸形成一套成熟的體系。結(jié)合我國(guó)海水淡化技術(shù)的發(fā)展歷程，綜述傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)和新興海水淡化技術(shù)，分析其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用，以期為未來(lái)海水淡化技術(shù)的研發(fā)和推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：海水淡化；發(fā)展；傳統(tǒng)技術(shù)；新興技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：P747 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2025）02-00-03

Research on the Development and Application Status of Seawater Desalination Technology

ZHANG Xi

（China University of Petroleum （East China）， Qingdao 266580， China）

Abstract： At present， the global water shortage problem is very prominent， and seawater desalination technology has gradually become an important means for many countries to cope with the water crisis. After years of development， China’s seawater desalination technology has gradually formed a mature system. Based on the development history of seawater desalination technology in China， the traditional seawater desalination technology and emerging seawater desalination technology are summarized， and their applications are analyzed at home and abroad， in order to provide reference for the research and promotion of seawater desalination technology in the future.

Keywords： seawater desalination; development; traditional technology; emerging technology; application

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，淡水資源需求急劇增加，而可供利用的淡水資源日益緊張。我國(guó)人均淡水資源占有量?jī)H為全球人均水平的1/4，尤其是在沿海城市和海島地區(qū)，水資源供需矛盾突出[1]。下面結(jié)合我國(guó)海水淡化技術(shù)的發(fā)展歷程，綜述傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)與新興海水淡化技術(shù)，并分析其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用，以更好地研發(fā)和推廣海水淡化技術(shù)，滿足社會(huì)發(fā)展需求。

1 我國(guó)海水淡化技術(shù)的發(fā)展歷程

我國(guó)海水淡化研究始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)歷數(shù)十年的發(fā)展與技術(shù)提升，形成較為成熟的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)[2]。20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)一系列政策，鼓勵(lì)海水淡化技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2021年，國(guó)家發(fā)布《海水淡化利用發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021—2025年）》，明確海水淡化產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)，提出到2025年全國(guó)海水淡化規(guī)模達(dá)到290萬(wàn)m3/d，推動(dòng)海水淡化技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用[3]。

2 傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)

2.1 多級(jí)閃蒸法

多級(jí)閃蒸法是一種成熟的海水淡化方法，以其獨(dú)特的熱能利用模式在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。該工藝在多個(gè)階段對(duì)海水進(jìn)行加熱和逐步降壓，使水分子在低壓環(huán)境中閃蒸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)揮發(fā)與凝結(jié)的循環(huán)。多級(jí)閃蒸法能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)50%，在大規(guī)模海水淡化項(xiàng)目中具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[4]。目前，全球多個(gè)國(guó)家大型海水淡化廠的多級(jí)閃蒸設(shè)備日均產(chǎn)水量可達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸，充分展示多級(jí)閃蒸法在解決水資源短缺問(wèn)題方面的重要作用。

2.2 多效蒸餾法

多效蒸餾法以高效的能源回收機(jī)制在海水淡化領(lǐng)域占據(jù)一席之地。該方法將蒸餾過(guò)程分為多個(gè)相互聯(lián)系的效應(yīng)，通過(guò)每一效應(yīng)的熱量為下一效應(yīng)提供所需熱能，因此能耗顯著低于傳統(tǒng)蒸汽蒸餾方法，能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)80%。多效蒸餾設(shè)備能在較低溫度下運(yùn)行，大大降低能源需求和操作成本。研究數(shù)據(jù)顯示，在一些先進(jìn)的多效蒸餾設(shè)備中，日均產(chǎn)水量可達(dá)15萬(wàn)t，

為無(wú)人區(qū)及缺水地區(qū)的資源供給提供穩(wěn)定保障。

2.3 反滲透法

反滲透法以其相對(duì)簡(jiǎn)單的操作和高效率的性能，成為海水淡化領(lǐng)域的佼佼者。反滲透法凈化的原水鹽度可低至500 mg/L，能夠至少去除水中99%的鹽分和其他雜質(zhì)，保證水質(zhì)優(yōu)良。在實(shí)際應(yīng)用中，反滲透法能耗通常在3～6 kW·h/m3，其淡化效率高，適合處理多種水源。反滲透設(shè)施日均產(chǎn)水量可達(dá)數(shù)十萬(wàn)噸，滿足區(qū)域內(nèi)居民用水和工業(yè)用水的雙重需求[5]。我國(guó)南水北調(diào)工程廣泛采用反滲透法，不僅提升全國(guó)水資源的綜合利用效率，也為國(guó)家水安全策略的落實(shí)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

2.4 電滲析法

電滲析法是一種利用電場(chǎng)力進(jìn)行水體鹽分分離的技術(shù)，展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。該工藝通過(guò)離子選擇性膜的雙向運(yùn)動(dòng)，將陽(yáng)離子和陰離子進(jìn)行有效分離，特別適用于處理低鹽度水體，在處理含鹽量低于5 000 mg/L的水源時(shí)表現(xiàn)尤為優(yōu)越。研究表明，在處理過(guò)程中，電滲析法電能消耗通常為2～3 kW·h/m3，遠(yuǎn)低于多級(jí)閃蒸法或多效蒸餾法，使其在足夠的經(jīng)濟(jì)性下仍能保持可觀的處理能力。隨著國(guó)家對(duì)水資源管理和可再生資源開(kāi)發(fā)的重視，電滲析法的實(shí)際應(yīng)用不斷擴(kuò)展，各類(lèi)示范項(xiàng)目頻繁落地，展現(xiàn)出良好的市場(chǎng)前景。

3 新興海水淡化技術(shù)

目前，新興海水淡化技術(shù)主要分為兩類(lèi)，即集成技術(shù)和新能源海水淡化技術(shù)。

3.1 集成技術(shù)

3.1.1 膜蒸餾

作為海水淡化領(lǐng)域的一種新興方法，膜蒸餾法同時(shí)具有蒸餾法與膜分離法的優(yōu)勢(shì)，備受矚目。該工藝采用透氣膜實(shí)現(xiàn)水蒸氣的選擇性透過(guò)，使其在較低的熱能消耗下完成淡水生產(chǎn)。相比傳統(tǒng)方法，膜蒸餾能效更高，成本更低，尤其在中小規(guī)模應(yīng)用中具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，膜蒸餾法正在逐步走向成熟，能量轉(zhuǎn)化效率顯著提高，市場(chǎng)潛力不容忽視。

3.1.2 電滲析-反滲透法

電滲析-反滲透法的出現(xiàn)使得海水淡化更加多元與高效。這一技術(shù)通過(guò)將電滲析與反滲透聯(lián)合運(yùn)作，不僅顯著提高脫鹽效率，還有效減輕海水對(duì)金屬管道的腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。在處理過(guò)程中，電滲析-反滲透集成系統(tǒng)能耗顯著降低，尤其適合進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。各類(lèi)大型海水淡化項(xiàng)目均開(kāi)始逐步采用電滲析-反滲透法，以實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和環(huán)境影響的最小化。

3.1.3 正滲透法

正滲透法具有低能耗、易操作等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為海水淡化企業(yè)的新興選擇。該技術(shù)利用天然的滲透壓差，通過(guò)選擇性膜驅(qū)動(dòng)水分子運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鹽分的有效分離。在實(shí)際應(yīng)用中，正滲透法能耗通常低于1 kW·h/m3，表現(xiàn)出極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于生活飲用水、農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域，為解決水資源短缺問(wèn)題提供新的可能性。

3.2 新能源海水淡化技術(shù)

3.2.1 太陽(yáng)能法

利用太陽(yáng)能進(jìn)行海水淡化已成為當(dāng)今熱門(mén)的研究方向。太陽(yáng)能法可通過(guò)光伏系統(tǒng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電力，或者直接利用太陽(yáng)輻射加熱海水進(jìn)行蒸發(fā)，適用于多樣化區(qū)域。目前，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的海水淡化系統(tǒng)能耗為2～5 kW·h/m3，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方法，太陽(yáng)能為可再生資源，在環(huán)境友好與可持續(xù)發(fā)展方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。國(guó)家可再生能源扶持政策也為太陽(yáng)能法在海水淡化領(lǐng)域的推廣提供良好背景，推動(dòng)其在干旱地區(qū)和缺水區(qū)域的應(yīng)用落地。

3.2.2 地?zé)崮芊?/p>

地?zé)崮茏鳛楹Ｋ臒嵩矗瑸槎嘈д麴s等工藝提供高效且經(jīng)濟(jì)的加熱方式。在利用地?zé)豳Y源時(shí)，海水淡化的能耗顯著低于傳統(tǒng)方式，因其可以直接取用地?zé)岙a(chǎn)生的熱量進(jìn)行蒸發(fā)。研究表明，地?zé)崮茯?qū)動(dòng)的海水淡化系統(tǒng)能耗可低至2 kW·h/m3，適合長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。多個(gè)示范項(xiàng)目的成功實(shí)施為國(guó)家的水資源供應(yīng)與技術(shù)創(chuàng)新提供有力支持，推動(dòng)地?zé)崮芊ㄔ诤ＫI(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，提升環(huán)境保護(hù)水平。

3.2.3 海洋能法

海洋能的開(kāi)發(fā)仍處于探索階段，但展現(xiàn)出的巨大潛力使其在海水淡化領(lǐng)域備受關(guān)注。潮汐能與波能在理論上可以驅(qū)動(dòng)海水的自然流動(dòng)，通過(guò)特定的技術(shù)手段，可為海水淡化提供動(dòng)力支持。未來(lái)，海洋能法凈化海水的潛力將實(shí)現(xiàn)突破，助力解決全球水資源短缺問(wèn)題。國(guó)家在這一領(lǐng)域的研究投資及政策支持為海洋能的探索提供良好平臺(tái)，推動(dòng)技術(shù)的不斷進(jìn)步與應(yīng)用，為海水淡化技術(shù)的多元化發(fā)展開(kāi)辟新道路。

4 海水淡化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 國(guó)內(nèi)海水淡化技術(shù)應(yīng)用

在我國(guó)，海水淡化技術(shù)逐漸在應(yīng)對(duì)水資源短缺方面發(fā)揮重要作用。山東省榮成市反滲透海水淡化示范工程于2018年建成并投入使用，成為區(qū)域內(nèi)海水淡化的重要標(biāo)桿。該工程設(shè)計(jì)日均產(chǎn)水量為4萬(wàn)t，主要采用先進(jìn)的反滲透法，通過(guò)高效膜分離系統(tǒng)，有效去除海水中的鹽分與其他雜質(zhì)，確保出水水質(zhì)達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2022）。該工程不僅顯著緩解榮成市日益嚴(yán)峻的水資源緊張局面，也為農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)用水提供可靠的水源支持。項(xiàng)目實(shí)施后，水質(zhì)綜合監(jiān)測(cè)顯示，出水鹽度保持在500 mg/L以下，符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2022）。此外，項(xiàng)目的成功運(yùn)作對(duì)本地生態(tài)環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)較大，有效減少水體取用對(duì)自然水源的依賴。國(guó)家對(duì)海水淡化技術(shù)的推廣政策進(jìn)一步加強(qiáng)榮成市海水淡化項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展，從而解決淡水供應(yīng)問(wèn)題。除了榮成市，多個(gè)城市亦在海水淡化領(lǐng)域取得顯著成就。海水淡化項(xiàng)目采用海水淡化反滲透裝置，顯著提高日均產(chǎn)水量，極大地提升城市的水資源保障能力。全國(guó)范圍內(nèi)，海水淡化項(xiàng)目的數(shù)量和規(guī)模逐步增加，清晰展示我國(guó)對(duì)海洋資源的重視與開(kāi)發(fā)，為全國(guó)水資源的合理配置提供新思路。

4.2 國(guó)外海水淡化技術(shù)應(yīng)用

國(guó)際上，海水淡化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)形成較為成熟的體系，在缺水的中東地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)和沙特阿拉伯作為海水淡化技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的佼佼者，海水淡化項(xiàng)目規(guī)模在全球范圍內(nèi)處于領(lǐng)先地位，展現(xiàn)出高效利用水資源的決心和能力。阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)大型海水淡化廠采用多級(jí)閃蒸和反滲透相結(jié)合的方式，日產(chǎn)水量高，滿足當(dāng)?shù)鼐用窈凸I(yè)需求。近年來(lái)，海水淡化廠持續(xù)推進(jìn)技術(shù)升級(jí)，進(jìn)一步降低能耗與運(yùn)營(yíng)成本。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，采用先進(jìn)設(shè)備和優(yōu)化管理手段后，海水淡化廠能耗顯著下降，為可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。沙特阿拉伯大型海水淡化廠采用高效的電滲析-反滲透法，產(chǎn)水能力強(qiáng)，不僅為水資源供應(yīng)創(chuàng)造條件，還在設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)方面形成一整套經(jīng)驗(yàn)，成為國(guó)際海水淡化項(xiàng)目的典范。項(xiàng)目的建設(shè)與運(yùn)行極大地提高沙特阿拉伯的水資源供應(yīng)保障能力，使得國(guó)家持續(xù)發(fā)展更加穩(wěn)健。海水淡化技術(shù)在中東地區(qū)的蓬勃發(fā)展不僅為這些國(guó)家的水資源短缺問(wèn)題提供有效解決方案，更在全球范圍內(nèi)展示海洋資源開(kāi)發(fā)的必要性與市場(chǎng)前景。無(wú)論是阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)、沙特阿拉伯，還是其他地區(qū)的海水淡化項(xiàng)目，都在相同根本目標(biāo)下形成有效的水資源管理模式，為未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

海水淡化技術(shù)在應(yīng)對(duì)全球水資源危機(jī)中展現(xiàn)重要的作用，我國(guó)和中東地區(qū)的成功應(yīng)用案例充分證明這一技術(shù)的有效性與可靠性。隨著傳統(tǒng)技術(shù)與新興技術(shù)的不斷進(jìn)步與整合，我國(guó)海水淡化體系日益成熟，為水資源短缺問(wèn)題提供可持續(xù)的解決方案。今后，國(guó)家的政策支持與技術(shù)創(chuàng)新將進(jìn)一步推動(dòng)海水淡化技術(shù)的推廣應(yīng)用，助力生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，而海水資源的利用為實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置與管理開(kāi)辟嶄新的路徑。

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收稿日期：2024-12-04

作者簡(jiǎn)介：張茜（2001—），女，山東煙臺(tái)人，碩士在讀。研究方向：環(huán)境能源法律與政策。