海水淡化處理技術(shù)的方法及成本探討

沈萬中 徐麗娟 謝瑞忠 王維清 唐曉華

摘要：隨著水資源短缺問題的日益凸現(xiàn)，海水淡化處理成為了目前受到廣泛關(guān)注的重要解決手段，通過海水淡化產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，能夠使水環(huán)境惡化、水資源不均衡、水土流失等問題得到有效緩解。因此不少地區(qū)，特別是沿海城市，對海水淡化技術(shù)加大了研究和應(yīng)用力度，推進(jìn)了反滲透海水淡化項目的實施，其中也涉及到項目投次及運行成本等影響因素，其對項目的順利開展造成一定的影響和制約。本文就水資源利用現(xiàn)狀，以及造成海水淡化處理成本及投資較高的原因進(jìn)行分析，并根據(jù)海水淡化項目案例，對其成本進(jìn)行分析，進(jìn)一步對海水淡化模式的經(jīng)濟(jì)性和可行性進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：海水淡化;處理技術(shù);成本計算

一、海水淡化及水資源利用現(xiàn)狀分析

目前為了滿足各地用水需求，同時還要確保水源水質(zhì)達(dá)標(biāo)，主要采用的是來自于湖泊、河流以及濕地的地表水，以及貯存于地下巖石孔隙、溶洞等的地下水，另外就是采用特殊工藝進(jìn)行淡水化處理的海水。

在進(jìn)行地下水開發(fā)利用中，其處理方式相對較為簡單，具有工程量小、費用低、工藝成熟等優(yōu)勢，但需要對地下水進(jìn)行合理開發(fā)利用，一旦出現(xiàn)過度使用和開采的情況，將導(dǎo)致局部坍塌、地下水位下降、水井枯竭，以及海水或咸水倒灌的現(xiàn)象，甚至?xí)?yán)重破壞當(dāng)?shù)亟ㄖ铮o城市發(fā)展造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。

采用遠(yuǎn)程調(diào)水的方式通常利用長距離管道進(jìn)行水資源輸送，從工程成本進(jìn)行核算時，往往只包含了工程以及運行維護(hù)費用，未將管道鋪設(shè)造成的苗木補(bǔ)償、占地、移民安置以及環(huán)境惡化等間接性費用納入其中，一旦出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境破壞的情況，其造成的經(jīng)濟(jì)損失往往是難以估量的。因此面對水資源的日益匱乏，以及其他水資源開發(fā)利用方式存在的弊端，對海水淡化產(chǎn)業(yè)進(jìn)行大力發(fā)展勢在必行，能夠使環(huán)境惡化、水資源不均衡、水土流失等問題得以有效緩解。

二、海水淡化成本偏高的影響因素分析

（一）成本影響因素

目前海水淡化處理技術(shù)應(yīng)用中，其成本直接關(guān)系著應(yīng)用推廣范圍及程度，也直接關(guān)系著群眾的日常生活，只有其成本與自來水價值接近時，才能真正投入開發(fā)和利用。海水淡化處理項目投入成本與其他供水工程相同，其包括了建設(shè)成本和運行管理成本等，同時對其造成影響的因素包括了技術(shù)工藝、規(guī)模、資金來源、電費、稅收以及利潤率等[2]。

海水淡化成本主要包括了設(shè)備投入、材料成本以及運行能耗等，提高海水滲透壓需要提高高壓泵的壓力，同時電價較為昂貴，因此導(dǎo)致運行能耗在成本中占比較大，同時也難以下調(diào)。針對投入的設(shè)備和材料部分，因所采用的技術(shù)工藝不同，海水淡化處理技術(shù)所采用的設(shè)備也有所差異，隨著國內(nèi)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，其處理設(shè)備只有極少數(shù)需要進(jìn)品，大多都已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但同時進(jìn)口設(shè)備價值較高，也是導(dǎo)致成本增加的原因之一。另外因海水具有一定的腐蝕性，在處理過程中所采用的過流部件都需要進(jìn)行抗腐蝕處理，并且反滲透膜材料價值較高，在使用過程中極容易被污染，通常三至五年需要進(jìn)行更換，這也是導(dǎo)致是成本增加的重要原因。

（二）影響投資的主要因素

與其他水資源開發(fā)利用方式相比，海水淡化處理項目工程的投資較大，也導(dǎo)致了海水淡化處理技術(shù)普及較慢。隨著相關(guān)淡化處理技術(shù)的不斷研發(fā)和實踐應(yīng)用，反滲透海水淡化技術(shù)的出現(xiàn)使海水淡化成本明顯下降[3]。在處理項目中所采用的海水淡化處理工藝參數(shù)和方法對項目投資額產(chǎn)生直接影響，比如采用蒸餾法，需要對海水中含有的大量氯、微生物、藻類以及各種無機(jī)鹽等進(jìn)行處理，因此預(yù)處理工藝較為復(fù)雜，通常采的沙池過濾后再通過各種絮凝劑的添加，對其進(jìn)行沉淀處理，之后再進(jìn)行蒸餾，在進(jìn)行蒸餾時，其工藝也有較高的要求，通常需要在低壓環(huán)境中進(jìn)行，同時需要要求材料具有較高的抗污染、抗腐蝕的能力，為了使能耗降低，需要對提高效數(shù)或級數(shù)，使“造水比”提高，因此需要增加投資額，實現(xiàn)能耗降低的目標(biāo)。為了降低費用，就需要對投資額與“造水比”之間平衡和優(yōu)化，對“造水比”的最佳范圍進(jìn)行設(shè)計，目前此類淡化技術(shù)逐漸被反滲透技術(shù)所取代。而反滲透淡化處理技術(shù)也需要利用壓力交換器或能量回器等設(shè)置，回收濃鹽水的能量，從而使能耗降低，也會導(dǎo)致投資額的增加。不過與其他處理工藝相比，反滲透淡化處理技術(shù)所增加的投資額相對較少。

三、海水淡化成本計算及可行性結(jié)論

對常用的反滲透海水淡化處理技術(shù)運用進(jìn)行成本構(gòu)成的詳細(xì)分析，其中總成本費用包括了運營期內(nèi)提供服務(wù)所產(chǎn)生的全部費用或當(dāng)期為生產(chǎn)產(chǎn)品所發(fā)生的全部費用，其可以利用生產(chǎn)成本加生產(chǎn)要素法或加期間費用估算法進(jìn)行估算[4]。本文結(jié)合目前缺水嚴(yán)重的天津市地區(qū)海水淡化工程項目的具體建設(shè)情況，其建設(shè)內(nèi)容主要包括海水提升泵站、海水淡化廠、輸水管網(wǎng)、濃鹽水輸送管網(wǎng)以及變電站等，并對海水淡化廠建設(shè)的工程投資和成本進(jìn)行分析可以看出，目前海水淡化技術(shù)日趨成熟，隨著成本和投資費用逐步降低，使海水淡化處理技術(shù)得到廣泛重視。與一般飲用水標(biāo)準(zhǔn)相比較，經(jīng)過淡化處理的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)較高，并與桶裝水或直飲水之間無實質(zhì)性差別，不再需要經(jīng)過任何處理，便可直接通過城市自來水管道或直飲水管道進(jìn)行輸送，另外與長距離調(diào)水和再處理相比，兩者綜合成本相接近。但與調(diào)水工程相比，海水淡化處理中，水源地建設(shè)不會對土地造成影響，并產(chǎn)生移民等問題問題，建設(shè)成本的高度具有可控性，同時建設(shè)周期較短，并且其建設(shè)可根據(jù)具體情況和需求采用分段建設(shè)的方式。最后通過對比幾種供水方式的供水價格，并結(jié)合近幾年來供水價格趨勢可以看出，海水淡化價格正逐年下降，而其他供水方式的水價呈逐年上升的態(tài)勢，所以從發(fā)展的眼光來看，隨著海水淡化技術(shù)的不斷發(fā)展，其成本會隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大持續(xù)下降。

四、結(jié)束語

目前國內(nèi)淡水資源日益匱乏，可用水量不斷減少，近年來各地開始實施階梯水價以及自來水限量使用等措施，同時對海水淡化處理技術(shù)的研發(fā)力度也在不斷加大，技術(shù)也日趨成熟，隨著海水淡化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其單位成本也將逐步下降。

參考文獻(xiàn)：

[1] 杜鵬，李琳，王金成.海水淡化處理技術(shù)的方法及成本分析[J].工程造價管理，2018，000（002）：64-69.

[2] 陳棟，張朝升，榮宏偉.低成本冷凍法海水淡化技術(shù)[J].凈水技術(shù)，2019，38（1）.

[3] 張明宇，凌長明，李儒松，等.海水淡化成本與效益分析[J].凈水技術(shù)，2019，038（003）：113-118.

[4] 鄧自強(qiáng).反滲透海水淡化處理工藝分析與研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，000（014）：5621.