海水淡化處理技術的方法及成本探討

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，海水淡化處理成為了目前受到廣泛關注的重要解決手段，通過海水淡化產業的大力發展，能夠使水環境惡化、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，特別是沿海城市，對海水淡化技術加大了研究和應用力度，推進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狀，以及造成海水淡化處理成本及投資較高的原因進行分析，并根據海水淡化項目案例，對其成本進行分析，進一步對海水淡化模式的經濟性和可行性進行探討。

關鍵詞：海水淡化;處理技術;成本計算

一、海水淡化及水資源利用現狀分析

目前為了滿足各地用水需求，同時還要確保水源水質達標，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行淡水化處理的海水。

在進行地下水開發利用中，其處理方式相對較為簡單，具有工程量小、費用低、工藝成熟等優勢，但需要對地下水進行合理開發利用，一旦出現過度使用和開采的情況，將導致局部坍塌、地下水位下降、水井枯竭，以及海水或咸水倒灌的現象，甚至會嚴重破壞當地建筑物，給城市發展造成巨大的經濟損失[1]。

采用遠程調水的方式通常利用長距離管道進行水資源輸送，從工程成本進行核算時，往往只包含了工程以及運行維護費用，未將管道鋪設造成的苗木補償、占地、移民安置以及環境惡化等間接性費用納入其中，一旦出現生態環境破壞的情況，其造成的經濟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利用方式存在的弊端，對海水淡化產業進行大力發展勢在必行，能夠使環境惡化、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應用中，其成本直接關系著應用推廣范圍及程度，也直接關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工藝、規模、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，因此導致運行能耗在成本中占比較大，同時也難以下調。針對投入的設備和材料部分，因所采用的技術工藝不同，海水淡化處理技術所采用的設備也有所差異，隨著國內制造技術的不斷發展，其處理設備只有極少數需要進品，大多都已實現國產化，但同時進口設備價值較高，也是導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行更換，這也是導致是成本增加的重要原因。

（二）影響投資的主要因素

與其他水資源開發利用方式相比，海水淡化處理項目工程的投資較大，也導致了海水淡化處理技術普及較慢。隨著相關淡化處理技術的不斷研發和實踐應用，反滲透海水淡化技術的出現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和方法對項目投資額產生直接影響，比如采用蒸餾法，需要對海水中含有的大量氯、微生物、藻類以及各種無機鹽等進行處理，因此預處理工藝較為復雜，通常采的沙池過濾后再通過各種絮凝劑的添加，對其進行沉淀處理，之后再進行蒸餾，在進行蒸餾時，其工藝也有較高的要求，通常需要在低壓環境中進行，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，需要對提高效數或級數，使“造水比”提高，因此需要增加投資額，實現能耗降低的目標。為了降低費用，就需要對投資額與“造水比”之間平衡和優化，對“造水比”的最佳范圍進行設計，目前此類淡化技術逐漸被反滲透技術所取代。而反滲透淡化處理技術也需要利用壓力交換器或能量回器等設置，回收濃鹽水的能量，從而使能耗降低，也會導致投資額的增加。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論

對常用的反滲透海水淡化處理技術運用進行成本構成的詳細分析，其中總成本費用包括了運營期內提供服務所產生的全部費用或當期為生產產品所發生的全部費用，其可以利用生產成本加生產要素法或加期間費用估算法進行估算[4]。本文結合目前缺水嚴重的天津市地區海水淡化工程項目的具體建設情況，其建設內容主要包括海水提升泵站、海水淡化廠、輸水管網、濃鹽水輸送管網以及變電站等，并對海水淡化廠建設的工程投資和成本進行分析可以看出，目前海水淡化技術日趨成熟，隨著成本和投資費用逐步降低，使海水淡化處理技術得到廣泛重視。與一般飲用水標準相比較，經過淡化處理的海水水質標準較高，并與桶裝水或直飲水之間無實質性差別，不再需要經過任何處理，便可直接通過城市自來水管道或直飲水管道進行輸送，另外與長距離調水和再處理相比，兩者綜合成本相接近。但與調水工程相比，海水淡化處理中，水源地建設不會對土地造成影響，并產生移民等問題問題，建設成本的高度具有可控性，同時建設周期較短，并且其建設可根據具體情況和需求采用分段建設的方式。最后通過對比幾種供水方式的供水價格，并結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勢，所以從發展的眼光來看，隨著海水淡化技術的不斷發展，其成本會隨著規模的不斷擴大持續下降。

四、結束語

目前國內淡水資源日益匱乏，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的研發力度也在不斷加大，技術也日趨成熟，隨著海水淡化規模的不斷擴大，其單位成本也將逐步下降。

參考文獻：

[1] 杜鵬，李琳，王金成.海水淡化處理技術的方法及成本分析[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[J].凈水技術，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，2019，038（003）：113-118.

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