海水淡化工程在沿海缺水城市中的應用探討

覃龍華 張 蓉

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司 長沙市 410014）

我國淡水資源量嚴重缺乏，人均淡水資源量為2 220 m3，僅為世界平均值的1/4，位居世界第121位，被聯合國列為13個最貧水國家之一。特別是沿海地區尤為嚴重，我國沿海11個省、市、區陸地面積占國土總面積的15%，有1 800多公里的海岸線和6 500多個島嶼，人口占全國的40%以上，社會總產值占60%以上，是我國人口最多，經濟最發達的地區，但絕大部分地區人均水資源僅在1 000 m3以下，還不到全國人均的60%[1]，處于嚴重缺水或極度缺水狀態。隨著國家海洋經濟戰略的推進，普遍承受著資源性缺水和水質性缺水的雙重壓力，嚴重制約了這些地區的經濟社會發展。

1 海水淡化概述

作為水資源的開源增量技術，海水淡化已經成為解決沿海城市、島嶼缺水問題的主要措施之一。海水淡化就是將海水通過蒸餾、電滲析和反滲透等方法除鹽淡化后，作為生活及工業用水。

1.1 國外發展情況

根據國際脫鹽協會（IDA）顯示數據表明：全球已有150多個國家和地區在利用海水淡化技術，全球共建有14 451個脫鹽工廠，合計日產水量超過6 000萬t。其中海水淡化日產水量超過4 000萬t，海水淡化的系統規模與產量以每年10%以上的速度在增加。全球海水淡化市場在不斷的增長，這些淡化海水的80%用于飲用水，解決了1億多人的供水問題[2]。沙特阿拉伯等中東地區的國家，海水淡化水用量已占其淡水供應總量的80%以上;亞洲國家如日本、新加坡、韓國、印尼等地都積極發展或應用海水淡化，以增加淡水資源量。

1.2 國內發展情況

我國海水淡化的研究始于20世紀50年代中后期，目前在沿海地區已經有了廣泛的應用，并且海水淡化規模還在不斷擴大。2003年我國海水淡化規模為3萬t/d，到2006年底，已增加到接近15萬t/d，到2010年底，已增加到接近60 t/d。到2015年底，全國海水淡化工程總規模達到100多萬t/d，其中海島海水淡化工程規模為11萬t/d。最大反滲透海水淡化工程規模達到10萬t/d，最大低溫多效蒸餾海水淡化工程規模達到20萬t/d。形成了具有自主知識產權的萬噸級海水淡化技術，開展了10萬t級海水循環冷卻技術的示范應用，發布了40項海水利用國家及行業標準[3]。

根據《海水淡化產業發展“十三五”規劃》，“十三五”末全國海水淡化總規模達到220萬t/d以上。沿海城市新增海水淡化規模105萬t/d以上，海島地區新增海水淡化規模14萬t/d以上。海水直接利用規模達到1 400億t/d以上，海水循環冷卻規模達到200萬t/h以上。新增苦咸水淡化規模達到100萬t/d以上。海水淡化裝備自主創新率達到80%及以上，自主技術國內市場占有率達到70%以上，國際市場占有率提升10%。海水淡化產業發展前景廣闊。

2 沿海缺水城市應用探討

2.1 萊州市水資源供需分析

萊州市位于山東半島西北部、渤海萊州灣東岸，行政上隸屬于煙臺市，總面積1 878 km2，海岸線總長108 km。需水量參照《山東省水資源綜合規劃》采用分行業預測法，將用水戶分為生活、生產和生態環境三大類，可供水量的計算，包括地表水可供水量和地下水可供水量，地表水可供水量分中型水庫、小型水庫和塘壩、攔河閘壩等，結果如表1、表2。

2.2 應用工程探討（圖1）

擬建項目廠址位于萊州市金城鎮海北嘴村西南側，304省道以北，廠區地理位置優越，交通條件也比較便利，項目建設可依托的水、電條件良好。海水淡化工程考慮近期規模1萬t/d，預留遠期2萬t/d規模用地，廠區總用地面積 11094m2，約 1.11hm2（16.64 畝）。

一期1萬t/d海水淡化工程采用反滲透海水淡化工藝，估算總投資約1億元，具體工藝（圖2）簡述如下：海水通過海水取水系統經管路輸送至廠區進水井，經過沉淀池絮凝沉淀，進入到清水池中，海水提升泵從清水池中吸取海水加壓后進入到自清洗過濾器中，自清洗過濾器的精度為100 μm，可去除大部分海水中的懸浮顆粒，保證超濾膜系統的安全穩定運行。經過自清洗過濾器的海水進入到超濾膜系統中，經過超濾膜過濾后的海水進入到中間水箱中，超濾的反洗水及廢水與一級反滲透的濃縮海水一起排放至附近的鹽場。經過超濾處理的進入中間水箱的海水經海水供水泵加壓分成兩股，一股進入到高壓泵，經高壓泵加壓后進入到反滲透膜組內，另一股進入到能量回收中利用反滲透濃海水的余壓進行加壓，然后再由增壓泵加壓后進入到反滲透膜組中。經過反滲透處理的產水TDS在300 mg/L左右，可以滿足國家飲用水水質標準。

表1 萊州市經濟社會總需水量預測成果表 萬m3

表2 萊州市水資源供需平衡分析成果表 萬m3

3 小結

目前海水淡化技術成熟，世界各地已經積累了豐富的海水淡化工程經驗。中國國內也已經掌握了世界先進的海水淡化技術，并且具備了大規模產業化實施能力，且已有多個海水淡化廠在實際運營，積累了海水淡化廠的運營管理經驗，并也培養了大批的海水淡化專業人才。在此基礎上，實施本項目對解決萊州市水資源短缺問題有著重大意義。

（1）由于海水有著取之不盡用之不絕的特點，本項目的順利建成，海水淡化作為水資源的補充，是一種保障性高的戰略儲備，可確保用水安全。

（2）中國本來就是個缺水嚴重的國家，海水淡化實實在在的增加水資源，并不是簡單的水資源轉移。

圖1 萊州市海水淡化廠廠址位置圖

圖2 反滲透海水淡化工藝流程

（3）采用海水淡化不會帶來生態變化。

（4）增加了供水量，減少地下水的開采量，有利于涵養地下水，改善地下水質，水環境的改善能促進生態環境平衡，并形成良好的生態環境。

（5）有利于發展國家海水淡化事業，起到良好的示范作用，并帶動相關產業鏈。

（6）海水淡化作為水資源開發的增量技術，將成為近海城市解決城市新增供水量，改善水資源結構，提高水資源安全保障率的重要選擇。

[1]李成江，張志敏.海水與苦咸水利用技術（專題27）[A].城市供水行業2020年技術進步與發展規劃及2020年遠景目標[C].北京:中國建筑工業出版社，2005.

[2]國家發展和改革委員會，國家海洋局，財政部.海水利用專項規劃[R].2005.

[3]國家發展和改革委員會，國家海洋局.全國海水利用“十三五”規劃[R].2016.