海水淡化：“开源”的一条重要途径

时间:2010-03-22 19:09 点击:次 我要评论（）

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不久前，亚洲最大的海水淡化厂在天津市大港区开工兴建，据介绍，该项目建成后淡水的日处理能力可达15万吨，市民的用水紧张状况将大大缓解。这意味着取之不尽、用之不竭的海水将被转化成纯净的自来水，流入居民家庭。 面对日益严重的淡水资源危机，科技工作者正在努力寻求走出困境的有效途径。海水淡化，作为一项具有战略意义的新兴产业，为我国能源经济提供了可持续发展的新模式—— 应对“水荒”寻找“开源”良策 据统计，全球有14亿人缺乏安全清洁的饮用水，平均每5人中就有1人缺水，水危机正成为全球性的话题。我国被联合国认定为世界上13个最缺水的国家之一，有300个城市被缺水困扰，其中110个城市严重缺水，主要分布在华北、东北、西北和沿海地区。水资源严重短缺已成为制约我国特别是沿海地区经济和社会发展的重要因素。 解决淡水紧缺问题的原则是“开源”与“节流”并重。节约用水、蓄水、跨流域调水是有效解决缺水的办法，但是这几种办法都只是将水资源进行了时空位移，水资源总量并没有增加，都属于“节流”；开采地下水是“开源”之策，但过度开采地下水会带来巨大的“副作用”——地下水位下降，地面沉降，沿海地区还会发生海水倒灌等现象，可见这并非万全之策。 有没有一个更好的“开源”方式？人们不禁将目光投向占地球面积70%的大海，面对取之不尽、用之不竭的海水资源，人们看到了走出“水荒”困境的希望——海水淡化。 发展海水(包括苦咸水)淡化技术，已成为当今世界各国的解决水危机的共识。我国有漫长的海岸线——32647公里，沿海地区和中西部地区还拥有极为丰富的地下苦咸水资源。在地下取水和跨区域调水受到越来越多条件限制的情况下，开发利用海水和苦咸水资源，进行海水淡化就成为解决我国淡水紧缺的一条有效的重要战略途径。 与跨区域调水相比，海水淡化具有明显的优势。跨区域调水需要工程投资、运行费用、管理费用，以及蒸发、渗漏、截流、污染等损耗，还要占用大量土地；而且随着技术进步、日处理量扩大，海水淡化的成本正在不断降低，这样一来，海水淡化的成本将低于调水。 此外，调水还受到调出区水量的影响，一旦水源地区枯水，引水地区就会处于十分被动的局面。海水淡化则不受时空和气候影响，并且具有水质好、供水稳定的特点。 技术进步带来成本降低 科学家们长期致力于海水淡化技术的研究，积累了丰富的经验。尤其从上世纪50年代后，随着水资源危机的加剧，海水淡化技术进入了加速发展阶段。 最早的海水淡化有两种方法，一是蒸馏法：将水蒸发而把盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。另一个是冷冻法：冷冻海水，使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时，盐被分离了出去。但是这两种方法都需要消耗大量的电能，并会在装置里产生大量的锅垢，得到的淡水量少，味道不佳，难以使用。 电渗析淡化法是使用一种0.5—1.0毫米厚的功能性薄膜实现的，这种薄膜称为离子交换膜。 1953年诞生了反渗透淡化法。人们通过高压泵，对海水施加压力，将海水压入一种“半透膜”中，这种膜只允许海水中的水分子透过，而将绝大部分盐分子截住，从而得到淡水。反渗透法最大的优点就是节能，生产同等质量的淡水，它的能源消耗仅为蒸馏法的1/40。因此，许多国家将海水淡化的研究方向转向了反渗透法。目前世界上最大的反渗透海水淡化在建工程在以色列，日产33万吨淡水。 随着科学技术的发展，现代多级闪蒸海水淡化法也被广泛使用。水在常规气压下，加热到100℃才沸腾成为蒸气。如果使适当加温的海水进入真空或接近真空的蒸馏室，便会在瞬间急速蒸发为蒸气。利用这一原理，制成多级闪蒸海水淡化装置。此种淡化装置规模很大，可以成为大型海水淡化工厂，与热电厂建在一起，可利用热电厂的余热加热海水，水电联产可以大大降低生产成本。目前世界利用这种技术的规模最大的工程在沙特阿拉伯，日产淡水45万吨。 目前，蒸馏法和反渗透法是世界上使用最多的两种方法，全球已有海水淡化厂1.3万多座，日产量约3500万立方米淡水，其中80%用于饮用，解决了1亿多人的供水问题。 普遍应用还需政策支持 我国海水淡化工程技术研究开始于1958年，近50年来实施了一批中小工程，截至目前，共有海水淡化工程20多项，其中山东黄岛发电厂、河北黄骅发电厂、大连石油七厂、天津经济技术开发区、山东烟台市、河北王滩电厂是已投产和将投产的较大规模海水淡化企业，目前累计生产能力已经达到日产3万吨左右。 国家海洋局天津海水淡化和综合利用所研究员赵亮介绍，我国发展海水淡化的潜力巨大，经过40余年的工程技术攻关已经日益成熟，已建成运行的海水淡化水产量约为3.1万立方米/日，在建和待建的工程规模为38.1万立方米/日。以天津大港发电厂为例，大港发电厂10多年来共利用海水270亿立方米，淡化海水不仅可以满足工业用水需要，而且已经达到生活用水的标准。 但是海水淡化技术的发展，并没带来海水淡化技术的普遍应用。国家海洋局海洋战略研究所刘子容主任，将其中原因归纳为“成本和投资费用过高”。在我国，海水淡化的成本和投资费用过高，除了技术上的原因外，更主要的原因是需要政策的支持。 现阶段，我国自来水供应，仍延续着计划经济体制。自来水厂还一直主要以依靠国家补贴的方式运营，财政承担着巨额的负担，自来水的价格与价值严重不符，价格普遍偏低，目前自来水的价格一般为1.5元—2元/立方米。而相比之下，海水淡化则是以市场化的方式将取水、设备、生产、运行、管理等全部计入成本，目前价格在4.5元—8.0元/立方米之间。淡化海水的价格，与自来水的价格相比没有优势，因此市场对海水淡化的新型技术反应冷淡。 随着淡水资源日趋缺乏，国家提出要充分发挥价格杠杆作用，逐步建立合理的水价形成机制，适度提高水价。各个城市节水措施随之陆续出台，实行自来水限量使用，超标加价的措施。另一方面，海水淡化技术的提高，为降低海水淡化成本提供了有力的支持。目前，我国海水淡化的成本已经降至4元—7元/立方米，苦咸水淡化的成本则降至2元—4元/立方米，如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右，河北省沧州市的苦咸水淡化成本为2.5元/立方米左右。如果进一步综合利用，把淡化过程中产生的浓盐水用来制盐和提取化学物质等，则其淡化成本还可以降低。 在市场之“手”的调节下，海水淡化将走出发展瓶颈，得到更广泛的应用。海水淡化与老百姓的生活会越来越近。 前景广阔发展优势明显 海水淡化技术的成熟，成本的降低，以及水工业市场机制的完善，推动了海水淡化开始向产业化方向迈进。 截至1997年底，全世界单台产量在100吨/日以上的海水淡化设备，日产水量就已达2300万吨，且一直以10%—30%的速度增长，由此带动了淡化水产品提供、设备制造、工程安装、技术服务等整个海水淡化市场的巨大需求，形成海水淡化的产业链。国际市场上海水淡化装置的年销售额在90年代就达到了20亿美元左右，并以每年30%的幅度增长。有关专家预计，未来20年海水淡化的国际市场将有近700亿美元的商机，市场前景广阔，潜力巨大。海水淡化产业以其市场规模大、收入稳定和成长快的特点，拥有高于其他行业的平均利润率，而且处于成长初期，同行业竞争少、需求量大而稳定，具有巨大的利润空间。 纽约投资企业贝尔—斯特恩公司首席投资战略家伊丽莎白·麦凯认为，水业将是21世纪最大的行业。华尔街专业人士分析，继IT股和生物股之后，海水淡化公司的股票将成为投资者一致看好的成长股。 在我国，每年因缺水所造成的数千亿元的经济损失，要求我国海水淡化产业化基础必须尽快形成。面对商机，我国政府已将海水淡化列入《中国21世纪议程》中，作为实现水资源持续利用的推广示范工程技术。有了政策上的支持，必将大大推动这一产业的发展。 另外可喜的是，我国海水淡化设备也因其完善的技术、相对低廉的价格，具备了较强的国际竞争力。国家海洋局天津海水淡化和综合利用所阮国玲主任介绍说，我国的技术设备价格比国外大约低50%，具有明显优势，市场前景很好。 现在天津生产的淡化水在当地受到欢迎，而且即将投放北京市场。研究员赵亮介绍，在国家政策的支持下，下一步海水淡化发展，将主要围绕降低成本这一关键问题，研发具有自主知识产权的海水淡化新技术、新工艺、新装备和新产品，提高关键材料和关键设备的国产化率，以增强自主建设大型海水淡化工程的能力，以此提高海水淡化的市场竞争力。

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