海水淡化工程實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。據專家估計，到2025年世界缺水人口將超過25億。

（二）我國水資源狀況

我國是一個干旱缺水嚴重的國家。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個人均淡水資源最貧乏的國家之一?？鄢y以利用的洪水涇流和散布在偏遠地區的地下水資源后，我國現實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。

統計顯示，到20世紀末，全國600多座城市中已有400多個城市存在供水不足問題，其中比較嚴重的缺水城市達110個。我國水資源短缺、水污染嚴重、水土流失嚴峻、水價倒掛偏低等短板日益凸現，而且南方水多，北方水少；沿海水多，西部水少。此外水資源浪費嚴重已成為我國經濟發展的一大障礙。

海水資源的發現與利用

（一）向海洋進軍求生存

浩瀚的海洋是解決人類生存和發展問題的新希望。進入20世紀以來，人類在發展進程中受到人口、土地、氣候、資源等方面愈來愈多的挑戰，陸地開發被迫停滯的現象屢屢出現。在這樣的情況下人們就自然會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富，具有十分巨大的開發潛力，因此利用海水來為人類服務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。限于經濟和技術條件，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、溴等已形成工業規模，重水、芒硝、石膏和鉀鹽的生產也有一定的規模，已在研究開發提取鈾、碘和金等化學資源。

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。在發達國家，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、醫藥等工業領域，日本和歐洲每年利用海水都達3000億立方米。如果把海水用在工業中當冷卻水、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%），對緩解沿海城市缺水問題，將起重大作用。

3.海水化學利用

海水中，有很多十分有價值的礦藏和化學資源，溶解于海水3.5%的礦物質是自然界給予人類的巨大財富。比如海水中鈾的含量就十分驚人。據調查，全球海水中所含有的鈾，對于人類現階段來說可以說是 “取之不盡，用之不竭”了?？梢?，加強對海水的利用，不但可以解決我們的吃水問題，連能源問題也會得到解決。

（三）海水淡化技術

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

目前海水淡化已遍及全世界125個國家和地區，淡化水大約養活世界5%的人口。國際海水淡化的售水價格已從20世紀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格。海水淡化，事實上已經成為世界許多國家解決缺水問題普遍采用的一種戰略選擇，其有效性和可靠性已經得到越來越廣泛的認同。

海水淡化工程建設與應用的實例

（一）國內實例

1.天津北疆電廠淡化水利用項目

天津北疆電廠成立于2004年3月，該公司開發建設的北疆發電廠循環經濟項目，采用 “發電—海水淡化—濃海水制鹽—土地節約整理—廢棄物資源化再利用”循環經濟項目模式，規劃建設4×1000MW燃煤發電超臨界機組和40萬噸/日海水淡化裝置。

天津北疆發電廠列入國家循環經濟第一批試點單位。一期工程建設2×1000MW發電機組和20萬噸/日海水淡化裝置，于2010年竣工投產。自2010年10月21日起，北疆電廠海水淡化機組經跨越管以300-350噸/小時的流量直接向漢沽水廠供應淡化海水，北疆電廠淡化海水與自來水按1∶3比例摻混后正式進入漢沽市政管網。經在線儀表檢測pH值、電導率、水溫、渾濁度等指標，出廠水及管網水水質均達到國家飲用水水質標準且運行情況良好，日供水量約3萬噸。解決了漢沽區部分居民生活用水和企事業單位生產用水。下一步主要是建設更大規模的輸配水設施，加大淡化海水的摻混比例，增加淡化海水的供應量。

雖然在我國目前大部分藝術院校的影視表演教學當中實踐也占了很大一部分比例，但是更多針對的是舞臺的實踐，缺少影視的實踐環節。學生從大一入校到大四畢業，基本上每學期的匯報都是在劇場當中度過，形式包括小品匯報、經典戲劇片段以及完整劇目的表演等。這種模式的優點是訓練了學生的表演技術以及調度把握等方面的能力，可以很好地完成舞臺表演的要求，但是卻缺乏對影視表演的相關認知和技術。

2.曹妃甸渤海海水淡化項目

位于河北唐山境內的曹妃甸海水淡化項目設計日產能可達100萬噸，經過270公里的輸水管線，可將淡化后達到自來水標準的渤海海水源源不斷地送到京城。該項目具有三大優勢：

一是優質水源選址。據北控水務集團介紹，之所以選址曹妃甸來做海水淡化，是因為它有地理位置的優勢。受洋流影響，曹妃甸海域屬清潔海域，水質明顯優于渤海灣其他海域，而且該項目所使用的海水均來自海面以下15米深。 “海水水質絕對有保障，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>

二是已經攻克核心技術。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”。按照國際行業標準，這部分 “鹽水”可以直排入海。考慮到飲用水標準中的礦物質含量有利于人體健康，淡化海水經 “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，提高水的堿度和硬度，從而使口感達到最佳狀態。淡化海水進京，將沿著高速公路管廊單獨 “走管”到京。屆時，經唐山市、天津市、廊坊市到北京市沿途地下將有三根管道，實現 “兩用一備”，為北京及管線沿線地區每日運送100萬噸淡化海水。按北京人日均綜合用水量214升計算，100萬噸水相當于增加了約500萬人的日用水量，約占全市日均總用水量的三分之一。

三是民用水價不受影響。目前，北京民用自來水價格為每噸4元，淡化海水經過特殊工藝處理后長途進京，測算數據為：淡化海水出廠水價在每噸4.5元左右，輸送成本為2.5元/噸至3.5元/噸，到京水價可控制在7元/噸至8元/噸。這個價格看似高于居民用水價格，但目前我國公益性水利工程，如水庫、輸水管道等建設所需經費基本上由各級財政承擔，沒有列入自來水成本，導致水的價格與價值背離，如果把城市引水工程中土地、投資、運行、管理等費用和損耗等都計算在內，淡化海水的成本還要低于普通自來水。淡化海水進京后只是替代或補充部分水源，對居民水價不會造成影響。

（二）國外實例——以色列

自建國伊始，水資源匱乏就一直是考驗以色列民族智慧的難題之一。以色列水資源委員會認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 “大規模海水淡化計劃”，以期緩解淡水的供需矛盾。根據該計劃，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-經營-移交”形式投資建成，建成時年生產能力為1億噸，2010年增至1.2億噸，是目前全球運轉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-擁有-經營”形式投資建成，建成時年生產能力為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，而且蘊藏著豐富的化學資源與新能源。加強對海水 （包括苦咸水，下同）資源的開發利用，是解決我國沿海和西部苦咸水地區淡水危機和資源短缺問題的重要措施，是實現國民經濟可持續發展戰略的重要保證。國內外海水淡化應用實例也充分說明解決缺水、資源匱乏、循環經濟乃至戰略發展問題，必須面向海洋，用海水求生存、求發展。

（一）海水淡化可以從根本上解決水資源短缺

海水淡化，是開發新水源、解決缺水地區和沿海地區淡水資源緊缺的根本途徑。2012年2月13日，國務院辦公廳下發 《關于加快發展海水淡化產業的意見》 （國辦發 〔2012〕13號）（以下簡稱 “意見”）， “意見”將 “推動使用海水淡化水”列為重點工作之一、并指出：我國是淡水資源缺乏的國家，人均水資源擁有量低，且時空分布不均，發展海水淡化產業，對緩解我國沿海缺水地區和海島水資源短缺，促進中西部地區苦咸水、微咸水淡化利用，優化用水結構，保障水資源持續利用具有重要意義。

（二）海水淡化促發海洋化學工業增添新能源

海水化學資源綜合利用，是形成產業鏈、實現資源綜合利用和社會可持續發展的體現。作為水資源的開源增量技術，海水淡化已經成為解決全球水資源危機的重要途徑。統計資料表明，截止2006年，世界上已有120多個國家和地區在應用海水淡化技術，全球海水淡化日產量約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工業的前景，開發了石油、鈾等一大批新能源，人類發展站在了新起點，各國、各地區都在向海洋進軍，加快海洋化工發展，新技術、新設備、核心部件、研發中心加速聚集，已成為各國戰略重要一環。

（三）海水淡化環保，促進自然界的循環進步

“向海洋要淡水”已經形成了方興未艾的產業。天津北疆發電廠循環經濟項目，采用 “發電—海水淡化—濃海水制鹽—土地節約整理—廢棄物資源化再利用”循環經濟項目模式，已穩定運行多年，環保、高效、循環經濟日益凸顯。新加坡Tuaspring海水淡化廠采用設計、建造、擁有和經營（DBOO）模式，現已落成，日產量達7000萬加侖淡化水，成為所在區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、環保美環境、資源再利用都達到了設計要求，促進了經濟、社會協調發展。

（四）海水淡化工程的大量應用與和諧社會發展

開發海洋資源利用，是21世紀人類和平、發展與共享的發展方向。海水淡化技術的日漸成熟，加速了其成果轉化和推廣應用，截至2011年底，我國海水淡化裝置的淡水生產能力已達60余萬噸/日，初步形成北方環渤海和浙江舟山兩個海水淡化應用示范區。在裝備制造方面，我國已具備自主設計、制造、安裝調試能力，我國多效蒸餾海水淡化裝置還實現了對外出口，邁出了我國海水淡化進軍國際市場的新步伐。

我們應當積極推進沿海工業的海水淡化，支持用途廣泛、競爭力強的海水反滲透淡化技術在電廠和其他工業中的推廣應用；支持低溫多效淡化裝置示范工程建設；支持海水淡化與熱電結合促進沿海居民飲用水的海水淡化的應用；支持海水淡化與綜合利用結合，利用大型海水淡化廠排出的大量濃縮海水，積極發展海水化學物質提取產業；加大海水淡化技術裝備（高性能膜組件、低溫多效的鋁合金管等）的國產化；積極開展海水化學物質的提取利用。

參考資料

1.王世昌.海水淡化工程[M].北京：化學工業出版社.2003.

2.高從諧，陳國華.海水淡化技術與工程手冊[M].北京：化學工業出版社.2003.

3.中華人民共和國水利部.2011年中國水資源公報.http：//www.mwr.gov.cn.2012.

4.地球科學大辭典[M].北京地質出版社.2005.

5.國務院辦公廳.關于加快發展海水淡化產業的意見.2012.