多维度海水淡化技术比较及产业前瞻

李达然 徐秀萍 刘一操

摘 要：对比了国内外海水淡化技术应用的方法、规模、差距，并介绍了海水淡化技术的最新进展。比较了多级闪蒸、多效蒸馏、反渗透三种主流淡化技术的性能差异与适用条件，为海水淡化技术的选型提供了参考。并从实际需求与国家政策层面剖析了我国海水淡化产业的发展前景及巨大潜力。

关键词：海水淡化 技术比较 产业前瞻

中图分类号：TP747 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0052-02

随着淡水资源的紧缺，世界各国争相发展海水淡化产业。目前中东国家中的沙特、以色列等国家70%的淡水资源来源于海水淡化，美国、韩国等也积极发展海水淡化产业。2011年海水淡化新开工项目投资额达到100亿美元，2012年达到120亿美元，预计到2016年将达到180亿美元以上[1]。我国是13个贫水国之一，人均淡水资源占有量仅为世界平均的1/4，作为确保我国淡水资源的一项战略措施，海水淡化产业将蓬勃发展。

1 主流淡化技术特点比较

目前世界上主流海水淡化技术有：多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）和反渗透（RO）。MSF技术最成熟，单机淡水容量也最大，达到7.6×104 m3/d[2]。同时其动力消耗较大，每生产一吨淡水耗电量为3.25～4.5 kWh。因为MSF工作温度高，设备的结构和腐蚀速度快，需投入大量化学试剂或采用价格昂贵的耐腐蚀材料，因此成本高。MSF工作范围小，为其设计值的80%～110%，且由于高腐蚀性，传热管易破裂，将导致产品水受污染；MSF设备初期投资大。

MED单机产水能力为3.6×104 m3/d。其能耗极低，每生产一吨淡水耗电量仅为0.9～1.2 kWh。因为原理不同，传热系数比MSF高，所需传热面积也更少；同时MED的工作范围大，一般可以达到设计值的40% ～110%；MED设备初期投资较MSF小。

RO技术最大单机容量为2.1×104 m3/d，根据不同预处理工艺，吨水电耗在3.0～4.0 kWh之间。由于反渗透过程不存在相变，不用将水蒸发后再凝结，因此，其初期投资及造水成本均更低。RO技术主要控制压力与反渗透膜，其装置相对简单，维护方便。但RO对源海水要求较高，需进行严格的预处理，反渗透膜更是需要定期更换。不同地区不同季节甚至同一天中不同时间段，海水温度差异较大，当水温很低时，预处理需要将海水加热，如无廉价热源，RO制水成本将大幅增加。

2 国内外选用技术的差异

从各国选用的海水淡化方法对比可看出，MSF多集中在海湾国家，如沙特阿拉伯、阿曼等[3]。具体原因是，海湾地区拥有丰富的石油资源，电厂利用廉价的油田气发电，再建立起水电联产模式，从汽轮机抽蒸汽进行海水淡化，因此能耗费用极低。同时，MSF单机容量最大，淡化产量高，技术也最成熟。另外，海湾地区夏天时的水温高达40多度，含盐量更是达到4×104 mg/L，再加上该地区石油污染严重，这些都限制了RO的应用。

RO的市场则主要分布在除海湾和南美外的世界其他地区。欧洲的海水淡化就主要采用RO，日本现有淡水技术也主要采用RO。美国在处理苦咸水方面RO技术应用最广，且一直到2025年的淡水生产规划基本上都采用膜法。如今随着纳滤、超滤、微滤技术的迅猛发展和广泛应用，更为RO装置的长期稳定运行提供了保证。

而我国的海水淡化工程则主要选用RO和MED技术，MSF虽在国际上占有较多份额且历史悠久，但由于其高能耗和高投资等方面原因，基本不被采用。截止2012年，我国的海水淡化工程中，RO约占67%，MED约占27%[4]。

3 国内外海水淡化技术差距

截止2008年，世界海水淡化总体规模已达到6 421×104 m3/d，而截止2010年10月，国内淡化装置规模也仅有50×104 m3/d。从单机规模看，国外多级闪蒸、低温多效、反渗透也分别达到7.6×104、3.6×104和2.1×104 m3/d，正在建设和酝酿的有9×104 m3/d、4.5×104 m3/d和2.7×104 m3/d的单机规模。而国内自行设计的仅为1.2×104 m3/d、1.25×104 m3/d和1.0×104 m3/d[5]。

我国已建成的海水淡化工程中，自主完成建设的只占30%左右。如果以产水量计算，甚至还不到13%。我国的RO系统中，有80%的反渗透膜仍从国外进口。MED设备中的蒸汽喷射泵，至今也只有几家公司进行研究。国产的阻垢剂在使用效果上也明显劣于国外产品。

设备制造方面，我国从事海水淡化设备设计制造的企业刚刚起步，企业生成能力和规模有限，更没有形成成熟的产业链。由于海水具有腐蚀性，设备原材料大部分依赖进口。加工工艺和加工精度上与国际先进制造企业还有较大差距，市场竞争力不足。

在水务市场上，当前我国已经形成了一套比较完备的水务体系，自来水可以享受保护性价格优惠。但由于海水淡化产业形成规模较晚，淡化水仍被独立于现有自来水价格体系之外。虽然我国海水淡化产业处于发展期，但由于民间资本进入这个行业门槛高、投资回报周期长等，投资者大多持观望态度。此外，我国现有的城市管网普遍为铸铁，而海水淡化生产的水普遍呈酸性，对现有的管网将造成腐蚀。因此，我国的海水淡化产业发展现状同经济社会的发展要求仍存在着较大差距。

4 我国海水淡化产业发展前景

2012年2月国务院下发了《关于加快发展海水淡化产业的意见》，2012年5月，国家发改委发布了《国家发展改革委办公厅关于开展海水淡化产业发展试点示范工作的通知》，开展海水淡化产业示范工程建设。2012年8月国家有关部门又联合发布了《海水淡化科技发展“十二五”专项规划》，提出到2015年，我国海水淡化产业规模要达到220～260万吨/日，对海岛新增供水量的占比要提高到50%以上；海水淡化设备制造自主化率提高到70%；并建立起较为完善的海水淡化产业链。从《2013—2017年中国海水淡化产业深度调研与投资战略规划分析报告》来看，未来十年内海水淡化市场规模有超过5倍的成长空间，发展潜力巨大。因此，可以预期，“十二五”期间我国海水淡化装备制造业产值将达180亿元，相关工程配套产值可达90亿元，售水产值为183亿元[6]。

5 结论

经过以上对比与分析，多级闪蒸技术在海湾地区应用最广，反渗透技术在欧美、日本等地区应用最广，我国是低温多效技术应用得最多。同时，我国的海水淡化产业无论是在产业规模还是在单机规模上与发达国家还有很大的差距，但是我国海水淡化项目的规模也正在逐渐扩大。目前几种海水淡化技术都进入成熟阶段，对于技术的选择不存在唯一性，总体来说单独设计的海水淡化厂适宜采用反渗透法，如果有电厂配套，则采用低温多效技术更加经济；若作为10万吨级高需水量的厂矿企业供水水源，采用多级闪蒸则更加经济可靠。相信随着研究的深入和示范项目的开展，我国的海水淡化技术在未来必定会更具竞争力。

参考文献

[1] 夏运彬，张庆国，于江宁.加强国际合作促进我省海水淡化产业发展[J].山东经济战略研究，2012（6）：27-30.

[2] 阮国岭.海水淡化及其在电厂中的应用[J].电力设备，2006，7（9）：1-5.

[3] 解利昕，李凭力，王世昌.海水淡化技术现状及各种淡化方法评述[J].化工进展，2003，22（10）：1081-1084.

[4] 刘非，杨喆，王建宏.我国海水淡化技术装备现状与发展方向[J].中国机电工业，2012（7）：102-103.

[5] 冯厚军，谢春刚.中国海水淡化技术研究现状与展望[J].化学工业与工程，2010，27（2）：103-109.

[6] 中经产业研究所.2013—2017年中国海水淡化产业深度调研与投资战略规划分析报告[R].北京：中经产业研究所，2013.