深圳低碳示范城及周边区域海水利用分析

刘勇波，董紫君，吴路林，张 苗，陈海杰，谢贤盼

(1.深圳市西丽水库管理处 广东深圳518055；2.深圳职业技术学院 广东深圳518055；3.深圳市东部水源管理中心 广东深圳518036)

随着深圳市经济的飞速发展，水资源供需矛盾不断增大，海水利用是沿海地区解决水资源危机的重要战略选择之一。目前，全球已经进入了海洋综合开发利用的新时代，大力发展海水综合利用技术，向海水要资源，是解决沿海地区淡水资源短缺的现实选择，也是实现水资源可持续利用，保障沿海地区经济社会可持续发展的重大措施。发达国家的沿海城市以海水综合开发为主要目标，已经取得了明显的经济社会效益。

海水资源是深圳市一个重要自然资源，特别是深圳国际低碳示范城所属区域，地处深圳市东部沿海，拥有得天独厚的海水利用优势。在该区域内开发利用海水资源，并走向产业化，是今后区域经济社会可持续发展的重要支撑点，具有重要的战略意义。

1 国内外海水利用现状

一些淡水资源缺乏的沿海国家，为解决水源过分依赖境外引水、改变水资源利用的单一途径，很早就开始了海水利用研究，目前已经掌握了较为成熟的技术，并将海水利用广泛用于核电、冶金、石化等工业以及建筑领域。

新加坡是较早开展海水利用研究的国家之一。2005年9月，新加坡第一座国家级的海水淡化厂——大士新泉海水淡化厂建成并开始启用，该水厂日淡化水量13.6万m3，是世界上最大的采用反渗透膜法工艺的海水淡化厂之一。新泉海水淡化厂每天的淡水产量能满足新加坡国内10%的淡水需求，在扩大新加坡可供使用的水资源方面做出了重要贡献，被新加坡政府称为“第四个水喉”。

以色列70%,的饮用水源来自于海水淡化水。以色列共在地中海沿岸建有3家大型海水淡化厂，阿诗克隆海水淡化厂位于以色列南部，2010年生产能力提高到1.2万t，是全球运营成本最低的海水淡化厂；帕玛契海水淡化厂位于北部，海水淡化能力为每年0.45亿t；位于中部的海德拉海水淡化厂，年生产能力为1.27亿t。此外，以色列国家水务公司还在南部严重缺水地区运营了30余家小规模的淡化厂，在供水的同时开展咸水的淡化研究。上述3家海水淡化厂和这些小规模的半咸水淡化厂共提供了3.2亿m3的淡水，占以色列国内全年生活用水需求的42%。

在中东其他地区和一些岛屿地区，淡化水在当地经济和社会发展中发挥了重要作用。阿联酋饮用水主要依赖海水淡化水，2003年日产海水淡化水量达546.6万m3；意大利西西里岛500万居民，2005年日产海水淡化水量为13.5万m3，约占全部可饮用水源的15%～20%。

我国的沿海发达城市，如青岛、天津、厦门等，也在近年来积极发展海水利用，以满足不断增长的淡水需求。天津已在滨海新区发展了大型的海水养殖场20余家，年利用海水超100万m3；同时南港工业区将建全国最大海水淡化工程。青岛的海水利用量已达242.4万m3/d，折合替代淡水12.12万m3/d。

与深圳一水之隔的香港特别行政区，是我国大规模推行建筑海水利用的区域。据统计，香港每天需要240万m3淡水的供应量，但是香港的淡水资源非常匮乏，当地的淡水甚至不能满足香港现时1/3的用水需求。因此，超过2/3的淡水要经深圳输入。为了缓解淡水资源紧张的形势，香港在20世纪50年代开始大规模开展海水冲厕。到目前为止，香港的海水利用已形成了完整的管理体系和处理工艺系统。目前香港有超过70%,的人口采用海水冲厕，用水量达35万m3/d，占全港日均耗水量的18%,左右。

2 深圳国际低碳城海水利用的条件

深圳国际低碳示范城所属的龙岗区，地处深圳市东部沿海，全区海域面积 440,km2，海岸线长达133,km，属于典型的山地海滨型区域，拥有得天独厚的海水利用地理优势。同时，根据《深圳市 2016年水资源公报》对近海海洋水质污染监测情况分析表明，东部近岸海域海水水质良好，达到国家海水水质第二类标准，只需简单处理就可以使用。

国际低碳示范城及其周边区域属于深圳原关外地区，供水厂和供水管网均不发达。区域内的河流均为季节性河流，主要靠雨水补给，河水洪枯期流量相差较大，不宜直接从河流中取水作为长期的供水水源，主要依靠远距离输水；整个供水管网是呈枝状分布，水量无法得到保障，偏远地区甚至无水可供；区域内的水厂均为小型常规工艺水厂，由于常规水处理工艺处理的局限性，水质安全性较低。如果在海滨地区建设海水淡化厂，用于景观、生态、冲厕等，将是缓解区域内供水问题的途径之一。同时，国际低碳城及其周边地区，建设开发强度与地处市中心的罗湖、福田、南山相比，还有很大的余地，具备海水淡化厂的建设以及专用管线的铺设条件。

龙岗区已经优先开展了海水利用的研究和示范，掌握了一批较为成熟的海水利用技术。目前辖区内的大亚湾核电站等主要电厂均采用海水冷却技术，仅大亚湾核电站每年海水直接用作冷却水就达到30亿t以上。但就其利用范围而言，基本限于工业用水，生活用水很有限，因此，海水的利用还有很大的发展空间。

此外，深圳市海水利用量呈逐年上升趋势，年平均增长率超过 8%。根据《深圳市海水利用工程规划》，2015年海水可利用量为130亿t，2020年海水利用量将超过150亿t。

3 海水利用的原则

国际低碳城及其周边区域发展海水利用具有诸多有利条件，但是在海水利用方面，应遵循以下原则：

①积极开发海水利用范围，充分挖掘海水利用潜力。目前海水利用仅限于电厂冷却用水，在现有海水利用的基础上，应逐步把海水利用扩大至沿海工业、城市居民生活及市政杂用水等方面的补水和用水。

②坚持将海水利用作为淡水资源替代的有效途径。在经济合理和技术完善的条件下，积极实现海水对淡水的有效代替，节约淡水资源。目前国内外海水淡化受投资及运行成本等因素的限制，很难将海水纳入全市主要的供水水源。但应该积极展开前期探索性研究和可行性分析，为中长期节水战略建立基础。

③海水利用宜遵循先示范后推广、分期实施的原则。积极展开海水利用于不同用途的探索性研究和小规模示范，逐步推进海水利用远期规划。

4 海水利用需要考虑的因素

①淡化成本。目前，海水淡化主要采用的方法是反渗透、多级闪蒸和低温多效。其中反渗透法的成本最低，也会达到4.5元/t。而目前深圳市自来水生活用水价格仅2.3元/t(不含排污费)，为海水淡化成本的一半。过高的价格将会大大影响用户的用水倾向，应采取政府补贴的形式。

②对管道的腐蚀、堵塞。海水的盐度及腐蚀性物质，如氯化物和硫酸盐含量较高，会腐蚀管道，严重降低管道的正常使用寿命；海水输送管道较长，微生物、藻类等会发生厌氧反应而产生异味；海水中的贝类、藻类及其幼体会随着海水一起进入输水管网，造成管道输水能力降低甚至堵塞输水管道。

③对城市污水厂的冲击。海水如果用于城市建筑冲厕，进入城市污水系统后会对城市污水管道和水处理构筑物产生腐蚀、甚至影响污水厂处理工艺正常运行。深圳近海海域含盐量较高，根据有关资料，当污水含盐量达到5,000～1,000,mg/L时，就会对生物处理系统产生明显影响。一般来说，当污水中的海水比例超过48%,时，污水处理厂的运行将无法正常维持。

④建立专门的管道系统。大规模实施海水利用难度较大，不仅涉及到海水输配水管网系统的建设，还涉及到居民供水管道系统的改造，工程投资较大，建设改造周期长。

⑤海水淡化产生的浓盐水排放对周围海域的海洋生态影响较大，而海水冷却排放水会对排放海域造成热污染；同时盐度是影响海洋生物生存、生长的重要因素。所以应慎重处理海水淡化后高浓度尾液的排放问题，避免因盐度急升对海洋生态造成的危害。

5 海水利用的建议

虽然海水利用仍然存在着一些制约因素，但海水利用仍是水资源利用的重要组成部分，是改变单一水源的重要途径之一。结合国际低碳城及其周边的条件，对沿海区域的海水利用提出以下建议：

①将海水利用纳入区域的整体规划中。虽然在水资源节约和利用方面，国际低碳城一期建设中已经考虑了非传统水资源的利用，包括建设雨水花园，使用雨水口除污器、进行中水回用等，但海水的利用还是空白。希望在低碳城二期和三期建设中，能够把海水综合利用纳入低碳城区域建设的整体规划中，同时扩大海水利用的途径。

②制定鼓励政策并进行政府补贴。目前，海水淡化成本还比较高，用水单位在自主意愿上很难接受高价水源。对于具备海水利用的企业，应进行政府补贴，可以采取政府投资建设或者单位水价补贴等方式，提高企业利用海水的积极性。

③加大科技投入，解决海水利用管道和设备腐蚀、管道生物附着等问题，为探索海水的规模化应用提供技术支持和储备，降低海水淡化成本。鼓励开展海水利用技术攻关和项目示范。将海水淡化利用技术列入科技研发经费支持项目，鼓励企业和科研院所开展该项技术的研发。研究海水利用带来的局部热源对近海海水水质的影响。

④建立示范区域。先示范后推广，并逐步实施。目前海水淡化的成本较高，近期仍不适宜大规模利用海水。从中长期节水角度看，城市开发利用设计时应以预留用地为主，为海水淡化的随时启动提供必要土地储备。在节水规划确定的范围内，新建工业区，海滨度假村、宾馆和住宅小区，将海水作为工业冷却水和冲厕用水，选取3～4家单位进行试点，条件成熟后逐步推广。