海水淡化工程实例分析之展望与启示

■郭兆然 郭秀泉

水资源概况

（一）世界水资源分布

水是维系生命与健康的基本需求，地球虽有70.8%的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限。在全部水资源中，97.47%是无法饮用的咸水。余下2.53%的淡水资源中，其中87%是人类难以利用的两极冰盖、高山冰川和永冻地带的冰雪。人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%，而且分布不均。目前，全世界有1/6的人口、约10几亿人缺水。据专家估计，到2025年世界缺水人口将超过25亿。

（二）我国水资源状况

我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球淡水资源的6%，排位于巴西、俄罗斯和加拿大之后，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，是全球13个人均淡水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。

统计显示，到20世纪末，全国600多座城市中已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个。我国水资源短缺、水污染严重、水土流失严峻、水价倒挂偏低等短板日益凸现，而且南方水多，北方水少；沿海水多，西部水少。此外水资源浪费严重已成为我国经济发展的一大障碍。

海水资源的发现与利用

（一）向海洋进军求生存

浩瀚的海洋是解决人类生存和发展问题的新希望。进入20世纪以来，人类在发展进程中受到人口、土地、气候、资源等方面愈来愈多的挑战，陆地开发被迫停滞的现象屡屡出现。在这样的情况下人们就自然会把目光投向广泛覆盖着地球的海洋。海洋是大自然赐予我们的巨大财富，具有十分巨大的开发潜力，因此利用海水来为人类服务就成为一条必由之路。

（二）海水综合利用

1.海水主要资源

海水水资源的利用和海水化学资源的利用具有非常广阔的前景。海水中溶解有80多种化学元素，人们把它比喻为 “液体矿山”。海水中含食盐3.77×106亿吨， 镁1800亿吨、 钾550亿吨、溴95亿吨、碘820亿吨、铀45亿吨、金1500万吨。限于经济和技术条件，目前从海水中主要提取食盐和溴、钾盐、镁及其他化合物、铀、重水及卤水等原料。提取淡水、食盐、金属镁及其化合物、溴等已形成工业规模，重水、芒硝、石膏和钾盐的生产也有一定的规模，已在研究开发提取铀、碘和金等化学资源。

2.海水直接利用

海水直接利用在缓解沿海城市缺水中占有重要地位。在发达国家，海水冷却广泛用在沿海电力、冶金、化工、石油、煤炭、建材、纺织、船舶、食品、医药等工业领域，日本和欧洲每年利用海水都达3000亿立方米。如果把海水用在工业中当冷却水、冲洗水、稀释水以及居民的冲厕用水 （约占居民生活用水的35%），对缓解沿海城市缺水问题，将起重大作用。

3.海水化学利用

海水中，有很多十分有价值的矿藏和化学资源，溶解于海水3.5%的矿物质是自然界给予人类的巨大财富。比如海水中铀的含量就十分惊人。据调查，全球海水中所含有的铀，对于人类现阶段来说可以说是 “取之不尽，用之不竭”了。可见，加强对海水的利用，不但可以解决我们的吃水问题，连能源问题也会得到解决。

（三）海水淡化技术

海水淡化，是指从海水中获取淡水的技术和过程。在20世纪30年代海水淡化主要是采用多效蒸发法；20世纪50年代至80年代中期主要是多级闪蒸法 （MSF），至今利用该方法淡化水量仍占相当大的比重；20世纪50年代中期的电渗析法 （ED）、20世纪70年代的反渗透法 （RO）和低温多效蒸发法 （LT-MED）逐步发展起来，特别是反渗透法 （RO）海水淡化已成为目前发展速度最快的技术。

目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区，淡化水大约养活世界5%的人口。国际海水淡化的售水价格已从20世纪60年代、70年代的2美元/吨以上降到目前不足0.7美元/吨的水平，接近或低于国际上一些城市的自来水价格。海水淡化，事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。

海水淡化工程建设与应用的实例

（一）国内实例

1.天津北疆电厂淡化水利用项目

天津北疆电厂成立于2004年3月，该公司开发建设的北疆发电厂循环经济项目，采用 “发电—海水淡化—浓海水制盐—土地节约整理—废弃物资源化再利用”循环经济项目模式，规划建设4×1000MW燃煤发电超临界机组和40万吨/日海水淡化装置。

天津北疆发电厂列入国家循环经济第一批试点单位。一期工程建设2×1000MW发电机组和20万吨/日海水淡化装置，于2010年竣工投产。自2010年10月21日起，北疆电厂海水淡化机组经跨越管以300-350吨/小时的流量直接向汉沽水厂供应淡化海水，北疆电厂淡化海水与自来水按1∶3比例掺混后正式进入汉沽市政管网。经在线仪表检测pH值、电导率、水温、浑浊度等指标，出厂水及管网水水质均达到国家饮用水水质标准且运行情况良好，日供水量约3万吨。解决了汉沽区部分居民生活用水和企事业单位生产用水。下一步主要是建设更大规模的输配水设施，加大淡化海水的掺混比例，增加淡化海水的供应量。

虽然在我国目前大部分艺术院校的影视表演教学当中实践也占了很大一部分比例，但是更多针对的是舞台的实践，缺少影视的实践环节。学生从大一入校到大四毕业，基本上每学期的汇报都是在剧场当中度过，形式包括小品汇报、经典戏剧片段以及完整剧目的表演等。这种模式的优点是训练了学生的表演技术以及调度把握等方面的能力，可以很好地完成舞台表演的要求，但是却缺乏对影视表演的相关认知和技术。

2.曹妃甸渤海海水淡化项目

位于河北唐山境内的曹妃甸海水淡化项目设计日产能可达100万吨，经过270公里的输水管线，可将淡化后达到自来水标准的渤海海水源源不断地送到京城。该项目具有三大优势：

一是优质水源选址。据北控水务集团介绍，之所以选址曹妃甸来做海水淡化，是因为它有地理位置的优势。受洋流影响，曹妃甸海域属清洁海域，水质明显优于渤海湾其他海域，而且该项目所使用的海水均来自海面以下15米深。 “海水水质绝对有保障，淡化海水可以像欧洲国家的自来水一样，打开水龙头就能直接饮用。”

二是已经攻克核心技术。简单而言，海水淡化就是将海水中的淡水部分抽出利用，只留下高浓度 “盐水”。按照国际行业标准，这部分 “盐水”可以直排入海。考虑到饮用水标准中的矿物质含量有利于人体健康，淡化海水经 “后矿化程序”，可使溶解在水中和游离在管道中的二氧化碳与碳酸钙颗粒反应，提高水的碱度和硬度，从而使口感达到最佳状态。淡化海水进京，将沿着高速公路管廊单独 “走管”到京。届时，经唐山市、天津市、廊坊市到北京市沿途地下将有三根管道，实现 “两用一备”，为北京及管线沿线地区每日运送100万吨淡化海水。按北京人日均综合用水量214升计算，100万吨水相当于增加了约500万人的日用水量，约占全市日均总用水量的三分之一。

三是民用水价不受影响。目前，北京民用自来水价格为每吨4元，淡化海水经过特殊工艺处理后长途进京，测算数据为：淡化海水出厂水价在每吨4.5元左右，输送成本为2.5元/吨至3.5元/吨，到京水价可控制在7元/吨至8元/吨。这个价格看似高于居民用水价格，但目前我国公益性水利工程，如水库、输水管道等建设所需经费基本上由各级财政承担，没有列入自来水成本，导致水的价格与价值背离，如果把城市引水工程中土地、投资、运行、管理等费用和损耗等都计算在内，淡化海水的成本还要低于普通自来水。淡化海水进京后只是替代或补充部分水源，对居民水价不会造成影响。

（二）国外实例——以色列

自建国伊始，水资源匮乏就一直是考验以色列民族智慧的难题之一。以色列水资源委员会认为解决水资源问题的根本出路只能靠淡化海水。为此，以色列政府于1999年制定了 “大规模海水淡化计划”，以期缓解淡水的供需矛盾。根据该计划，至2015年，海水淡化水将占以色列淡水需求量的22.5%、生活用水的62.5%；至2025年，海水淡化水将占淡水需求量的28.5%、生活用水的70%；至2050年，海水淡化水将占全国淡水需求量的41%、生活用水的100%。目前，以色列共在地中海沿岸建有3家大型海水淡化厂，分别是：

1.阿诗克隆海水淡化厂：位于以色列南部城市阿诗克隆，2005年由VID海水淡化公司采用 “建设-经营-移交”形式投资建成，建成时年生产能力为1亿吨，2010年增至1.2亿吨，是目前全球运转成本最低的海水淡化厂之一。

2.帕玛契海水淡化厂：位于以色列北部帕玛契基布兹，2007年由Via Marisa海水淡化公司采用 “建设-拥有-经营”形式投资建成，建成时年生产能力为0.3亿吨，2010年增至0.45亿吨。

展望与启示

海洋是生命的摇篮，海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源与新能源。加强对海水 （包括苦咸水，下同）资源的开发利用，是解决我国沿海和西部苦咸水地区淡水危机和资源短缺问题的重要措施，是实现国民经济可持续发展战略的重要保证。国内外海水淡化应用实例也充分说明解决缺水、资源匮乏、循环经济乃至战略发展问题，必须面向海洋，用海水求生存、求发展。

（一）海水淡化可以从根本上解决水资源短缺

海水淡化，是开发新水源、解决缺水地区和沿海地区淡水资源紧缺的根本途径。2012年2月13日，国务院办公厅下发 《关于加快发展海水淡化产业的意见》 （国办发 〔2012〕13号）（以下简称 “意见”）， “意见”将 “推动使用海水淡化水”列为重点工作之一、并指出：我国是淡水资源缺乏的国家，人均水资源拥有量低，且时空分布不均，发展海水淡化产业，对缓解我国沿海缺水地区和海岛水资源短缺，促进中西部地区苦咸水、微咸水淡化利用，优化用水结构，保障水资源持续利用具有重要意义。

（二）海水淡化促发海洋化学工业增添新能源

海水化学资源综合利用，是形成产业链、实现资源综合利用和社会可持续发展的体现。作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。统计资料表明，截止2006年，世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3775万吨，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题。人类通过海水淡化看到了海洋化学工业的前景，开发了石油、铀等一大批新能源，人类发展站在了新起点，各国、各地区都在向海洋进军，加快海洋化工发展，新技术、新设备、核心部件、研发中心加速聚集，已成为各国战略重要一环。

（三）海水淡化环保，促进自然界的循环进步

“向海洋要淡水”已经形成了方兴未艾的产业。天津北疆发电厂循环经济项目，采用 “发电—海水淡化—浓海水制盐—土地节约整理—废弃物资源化再利用”循环经济项目模式，已稳定运行多年，环保、高效、循环经济日益凸显。新加坡Tuaspring海水淡化厂采用设计、建造、拥有和经营（DBOO）模式，现已落成，日产量达7000万加仑淡化水，成为所在区域最大的海水淡化厂之一。25年期的水供合约，将从2013年至2038年。健康饮用水、环保美环境、资源再利用都达到了设计要求，促进了经济、社会协调发展。

（四）海水淡化工程的大量应用与和谐社会发展

开发海洋资源利用，是21世纪人类和平、发展与共享的发展方向。海水淡化技术的日渐成熟，加速了其成果转化和推广应用，截至2011年底，我国海水淡化装置的淡水生产能力已达60余万吨/日，初步形成北方环渤海和浙江舟山两个海水淡化应用示范区。在装备制造方面，我国已具备自主设计、制造、安装调试能力，我国多效蒸馏海水淡化装置还实现了对外出口，迈出了我国海水淡化进军国际市场的新步伐。

我们应当积极推进沿海工业的海水淡化，支持用途广泛、竞争力强的海水反渗透淡化技术在电厂和其他工业中的推广应用；支持低温多效淡化装置示范工程建设；支持海水淡化与热电结合促进沿海居民饮用水的海水淡化的应用；支持海水淡化与综合利用结合，利用大型海水淡化厂排出的大量浓缩海水，积极发展海水化学物质提取产业；加大海水淡化技术装备（高性能膜组件、低温多效的铝合金管等）的国产化；积极开展海水化学物质的提取利用。

参考资料

1.王世昌.海水淡化工程[M].北京：化学工业出版社.2003.

2.高从谐，陈国华.海水淡化技术与工程手册[M].北京：化学工业出版社.2003.

3.中华人民共和国水利部.2011年中国水资源公报.http：//www.mwr.gov.cn.2012.

4.地球科学大辞典[M].北京地质出版社.2005.

5.国务院办公厅.关于加快发展海水淡化产业的意见.2012.