圆Ｃｏｖｅｒ ｓｔｏｒｙ 海水淡化技术及应用 口文／王琪谭永文 ■■■■■■■＿利用海水淡化等现 代技术开辟新的水源，已经成为全世界 的必然趋势，也是解决我国水资源短缺 的重要途径之一。我国海水淡化研发始 于２０世纪５０年代，在“十一五”期间得 到了快速发展。２００５年，国家发展改革 委、国家海洋局、财政部联合发布《海水 利用专项规划》。该规划是我国第一部有 关海水淡化的规划。２０１１年底，我国海水 淡化能力达到６６ Ｘ １０ ｍ３／ｄ，是２００５年 ５×１０ ｍ３／ｄ的１３倍以上。今年２月，国 务院发布《关于加快发展海水淡 化产业的意见》是旨在加快海水淡化产 业发展，这也是第一次发 布海水淡化方面的产业规划，计划到 ２０１５年使海水淡化能力日均达到２２０到 ２６０×１０ ｍ ，这将是现有处理能力的３ 倍以上。 经过多年科技攻关和工程示范，我 国在反渗透、低温多效等主流海水淡化技 术方面均取得重大突破。目前已掌握万吨 级海水淡化装置成套制造技术，建成了具 有自主知识产权的单套１．２５×１０ ｍ３／ｄ低 温多效和１×１０ ｍ３／ｄ反渗透海水淡化装 置，主要技术和经济指标接近或达到国际 先进水平。总体来看，虽说目前我国已具 备全面快速发展的条件和基础，但是具有 自主知识产权的海水淡化关键技术和设 备还比较少，成套装置及部件制造能力较 弱，应用规模小，海水淡化产业发展还不 平衡。 ２６ 入膜的低压侧，而溶液中的其他组分（如 主要海水淡化技术 盐）被阻当在膜的高压侧并随浓缩水排 进入２１世纪，人们正致力于进一步 出，从而达到有效的分离过程。 提高反渗透膜的性能，如降低操作压力、 ——热法海水淡化技术。热法海水淡 提高膜的耐氧化性等；膜法与蒸馏法、膜 化是最古老也是目前最广泛应用的一类 法与膜法集成（ｈｙｂｒｉｄ），以降低制水成本、 海水淡化方法，主要包括多级闪蒸、低温 提高系统的可操作性；研究与开发新的海 多效、压汽蒸馏等。 水淡化技术。 ——热膜偶合海水淡化技术。热膜耦 膜法（反渗透为主）和蒸馏法（多级闪 合是当今世界海水淡化发展的技术趋势， 蒸和低温多效为主）是当今世界广泛应用 其优势主要体现在以下几方面：一是减少 的两种海水淡化技术。２０１０年底已建成 海水取用量；二是利用蒸馏淡化水硼含量 的海水淡化装机容量中，反渗透法 低的优点，降低淡化厂产水的硼含量； 膜法【反渗透为主）和蒸馏法（多级闪蒸和低温多效为主） 是当今世界广泛应用的两种海水淡化技术。截止到２０１０ 年，全球已有１ ５０多个国家（地区）在利用海水淡化技术， 已建成和在建的海水淡化工厂有１ ５０００多个，合计装机容 量为７１ ７０×１ ０ ｔ／ｄ （ＳＷＲＯ）占比最高，为６０％，多级闪蒸蒸 是利用纳滤预处理，提高系统回收率；四 馏法（ＭＳＦ）占比２６．８％，排在第２位；多效 是减少浓盐水的排放，更有利于浓盐水的 蒸馏法（ＭＥＤ）占比８．０％，排在第３位，其 综合利用。 他方法合计约５％。我国海水淡化技术主 要是膜法（反渗透法）和热法（低温多效 海水淡化应用 法、多级闪蒸法）两种，其中反渗透法占 世界海水淡化市场已颇具规模。截 ６２％、低温多效法占３７％、多级闪蒸法占 止到２０１０年，全球已有１５０多个围家 １％。 （地区）在利用海水淡化技术，已建成和 ——膜法反渗透技术。反渗透（ＲＯ） 在建的海水淡化工厂有１５０００多个，合 是在压力驱动下，溶剂（水）通过半透膜进 计装机容量为７１７０×１０ ｔ／ｄ。其中２０１０ ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＥＣＯＮＯＭＹ．２０１２ １５ 年底已建成装置的装机容量为６５２０ Ｘ 的１ １％。从产水量看，用于市政供水的合 计产水量为１３．５４×１０ ｍ３／ｄ，占总产水量 的２７．８％，平均每套装置产水为Ｏ．７９６× １０ ｍ３／ｄ；用于工业用水的合计产水量为 ３５．０４×１０４ ｍ３／ｄ，占总产水量的７２％，平均 每套装置产水为１．６６９×１０ ｍ３／ｄ；其他合 计产水量为０．７９ ｍ３／ｄ，占总产水量的 ０．２％，平均每套装置产水为０．１５８ Ｘ １０ （二）全球海水淡化市场发展趋势 １０ ｔ＾ｄ，在建装置的装机容量约为６５０× １０ 洲。３０年内反渗透淡化成本降低了 约２／３，淡化水能耗降到３ ｋＷｈｈ，淡化水 成本在０．５美元／ｔ左右。２０１０年全球海 水淡化工程总投资额已达到３４０亿美 元，且每年以１５％一２０％的速度递增，为 中东、地中海及发达国家沿海经济发展 预计到２０１５年，全球海水淡化市场 有将近７００—９５０亿美元规模，未来２０年 海水淡化市场增长较快有：中东地区、美 国、澳大利亚、阿尔及利亚、西班牙、印度 和中国。 海湾国家。海湾国家拥有全球最大的 海水淡化市场，预测到２０１５年需新建的 做出了巨大贡献。 市政供水是海水淡化的主要应用领 域，在已建装机容量中，市政供水占比最 高，为６３．１％，工业及电力占比３１．４％次 之。 （一）装置总数及类型 初步统计，截至２０１０年底，我国已建 成投产的海水淡化装置总数为７６套，总 产水能力为５５．７７ Ｘ １０４ ｍｆｆｄ；“十一五”期 间已建成投产的海水淡化装置总数为４３ 套。总产水能力为４８．６６×１０４ ｍｆｆｄ。 从海水淡化所采用的技术看，反渗透 和低温多效蒸馏是海水淡化工程中应用 最多的方法。“十一五”期间，反渗透法以 ３３．８６×１０ ｍ３／ｄ的产水量，约占总产水能 力的７０％；低温多效蒸馏法以１４．８ ｘ １０ ｍ 的产水量，约占总产水能力的３０％。 从已建成投产的装置数看，反渗透法有 ３８套，约占８８％，而低温多效蒸馏法仅有 ５套，约占１２％；其他海水淡化方法无。海 水淡化方法所占产水量和装置数比例的 差异是由于装置规模造成的，每套低温多 效蒸馏装置的平均产水量为１．１３ Ｘ １０ ｍ３／ｄ，而每套反渗透装置的平均产水量仅 为８９１０ ｍ３／ｄ。 （二）产水总量及用途 反渗透海水淡化技术应用于市政供 水具有较大优势，几乎所有用于市政供水 的海水淡化系统均采用了反渗透技术。然 而，对于要求提供锅炉补给水和工艺纯 水，且有低品位蒸汽或余热可利用的电 力、石化等企业，低温多效蒸馏技术仍具 有一定的竞争性。 “十一五”期间，已建成投产的４３套 海水淡化装置中，２１套用于工业用水，占 总装置数的４９％；１７套用于市政供水，占 总装置数的４０％，其他５套，占总装置数 ｍ ／ｄ。在４３套装置中，浙江省的嵊泗县是 目前建成海水淡化装置最多的海岛县，先 后建设了１１套海水淡化装置，“十一五” 期间建成投产的４套，海水淡化供水能力 已占当地总供水能力的７０％以上。另外， 电力行业是应用海水淡化技术最多的行 业，已建成投产的海水淡化装置１３套，合 计产水能力２５．９３×１０４ ｍ ，ｄ，占已建成投 产海水淡化装置总产水量的３０％。 （三）产水能力及分布 在已建成投产的４３套海水淡化装置 中，浙江省占１６套，山东省占ｌ０套，辽宁 省占７套，天津市占３套，河北省占２套， 广东省占２套，其他沿海省市占３套。 海水淡化发展方向 （一）国内海水淡化发展趋势 我国“十二五”期间海水淡化产业的 发展目标是“到２０１５年，我国海水淡化能 力达到２２０×１０４—２６０×１０ ｍ３／ｄ，对海岛 新增供水量的贡献率达到５０％以上，对沿 海缺水地区新增工业供水量的贡献率达 １５％以上；海水淡化原材料、装备制造自 主创新率达到７０％以上；建立较为完善的 海水淡化产业链，关键技术、装备、材料研 发和制造能力达到国际先进水平”。 发展海水淡化产业要重点做好以下 几项工作：一是加强关键技术和装备研 发；二是提高工程技术水平；三是培育海 水淡化产业基地；四是组建海水淡化产业 联盟；五是实施海水淡化示范工程；六是 建设海水淡化示范城市；七是推动使用海 水淡化水。为加快落实海水淡化重点工 作，各地应加大财税支持力度、 实施金融和价格支持、完善法规标 准、加强监督管理、强化宣传培训等多项 措施。 装置容量为１３８８×１０４ ｄｄ，预算将大于 １５０亿美元，其中沙特为６０亿美元、阿联 酋为４５亿美元、科威特为２Ｏ亿美元，其 它如伊拉克、约旦和阿曼等国家将以 １００％的速度增长。 地中海地区。到２０１５年地中海沿岸 将是海水淡化市场发展最快的地区，预测 年增长率为１８０％，其中，阿尔及利亚 ４００×１０ ｆ／ｄ、利比亚１００×１０ ｄｄ、以色列 １３５×１０４洲、西班牙１３０×１０ ｄｄ，预测投 资约１００亿美元。在地中海地区，反渗透 海水淡化技术的市场占有率远远大于热 法海水淡化技术。 美洲。美洲地区的海水淡化主要在美 国，美国已建成投产的脱盐装置容量约为 ５６０×１０ ｍ３／ｄ，主要为苦咸水淡化。加勒 比海地区主要为海水淡化。预测２０１５年， 美国新增装机容量３７０×１０４ ｍ３／ｄ，将超过 加勒比海地区海水淡化装机容量，主要集 中于佛罗里达、德克萨斯和南加州。加勒 比海新增装机容量３０×１０ ｍＴｄ，墨西哥 新增装机容量４０×１０ ｍ３／ｄ，智利新增装 机容量１１ Ｘ １０ ｍＴｄ。 亚洲。到目前为止，亚洲地区脱盐技 术的主导市场仍是＿Ｔ业领域的纯水制备 和苦咸水淡化，但海水淡化已引起人们高 度关注，应用规模不断扩大。预测到２０１５ 年，中国装机容量３００×１０ ｍ （ＮＤＲｃ， ２０２０年），印度装机容量６５×１０ ｍ ，巴 基斯坦装机容量２１ Ｘ １０４ ｍ３／ｄ。 蒸馏和反渗透仍将是世界海水淡化 工程中应用最多的两大主流技术，反渗透 海水淡化的能耗在２．０—２．５ ｋＷｈＡ。未来蒸 馏法海水淡化装置仍将主要建在海湾国 家，其他国家和地区以反渗透法为主。固 （作者单位：杭州水处理技术研究开 发中心） ２７
