海水淡化處理技術研究論文

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一．全球水危機

21世紀將是水的世紀。20世紀初，國際上就有"19世紀爭煤、20世紀爭石油、21世紀爭水"的說法，第47屆聯合國大會更是將每年的3月22日定為"世界水日"，號召世界各國對全球普遍存在的淡水資源緊缺問題引起高度警覺。從全球范圍來看，根據聯合國統計，全球淡水消耗量20世紀初以來增加了約6-7倍，比人口增長速度高2倍，全球目前有14億人缺乏安全清潔的飲用水，即平均每5人中便有1人缺水。估計到2025年，全世界將有近1/3的人口（23億）缺水，波及的國家和地區達40多個，中國是其中之一。中國被聯合國認定為世界上13個最貧水的國家之一。我國淡水資源總量名列世界第六，但人均占有量僅為世界平均值的l/4，位居世界第109位，而且水資源在時間和地區分布上很不均衡，有10個省、市、自治區的水資源已經低于起碼的生存線，那里的人均水資源擁有量不足500立方米。目前我國有300個城市缺水，其中110個城市嚴重缺水，他們主要分布在華北、東北、西北和沿海地區，水已經成為這些地區經濟發展的瓶頸。2010年后，我國將進入嚴重缺水期，有專家估計，2030年前中國的缺水量將達到600億立方米。因此，為保證我國經濟的可持續發展，淡水資源問題的解決已迫在眉睫。

二．解決水危機的途徑--海水淡化

地球表面的2/3被水覆蓋，可謂水資源極為豐富，但地球上水的總儲量中97%是咸水(包括海水和苦咸水)，在余下的3%的淡水中，又有77%是人類難以利用的兩極冰蓋、冰川、冰雪。人類實際可利用的淡水只占全球水總量的0.7%，而且大部分屬于不可再生的枯竭性地下水。

解決淡水緊缺問題有很多途徑，核心原則是"開源節流"，地表水資源較豐富地區，可建蓄水工程；地表水資源貧乏地區，可實施跨流域調水；海水和苦咸水淡化；此外還有廢水利用、治理水污染、節約用水等。

"開源"方面，在我國，地下取水已受到越來越多的限制，為此幾十年來興建了一批大型蓄水工程和跨流域調水，并大力提倡和推動污水回用和水的再利用。但興建新的蓄調水工程，投資比過去大大增加，而跨流域引水則隨著調水距離越來越遠，調水成本越來越高，加上被引水地區的環境危害和間接經濟影響以及引水的質量問題，遠距離調水的傳統辦法正受到越來越多的質疑。而最為關鍵的是，這些措施并沒有從根本上增加淡水資源的總量，我國淡水緊缺的問題依然十分嚴峻。

我國海岸線的總長為32647公里，被列為海洋大國，而且沿海和中西部地區擁有極為豐富的地下苦咸水資源，在地下取水和跨區域調水受到越來越多的條件限制的情況下，開發利用海水和苦咸水資源，進行海水（苦咸水）淡化就成為開源節流、解決我國淡水緊缺的一條有效的重要戰略途徑。而且，發展海水（苦咸水）淡化技術，向大海要淡水也已經成為當今世界各國的共識。

三．海水淡化技術及發展

1．海水淡化方法

海水淡化，亦稱海水脫鹽，是通過裝置和設備除去海水中鹽分并獲得淡水的工藝過程。海水淡化的方法可分為蒸餾法和膜法。

海水淡化的蒸餾法主要有：多級閃蒸(MSF)、低溫多效(LT-MED)和壓汽蒸餾(MVC)三種技術。前兩種技術主要采用蒸汽作熱源，多與電廠結合、抽取透平的乏汽制造蒸餾水。壓汽蒸餾技術是利用熱泵蒸發技術，它僅使用電能，應用對象主要是沒有熱源的島嶼地區。膜法主要指反滲透（RO）技術，它利用半透膜，在壓力下允許水透過而使鹽分和雜質截留的技術。

海水淡化是當今世界競相研究的高新技術，美、法、日、以色列等國的技術已經非常發達，而且已形成海水淡化產業。我國的海水淡化技術研究始于50年代，經過40多年的發展，也培養和鍛煉了自己的海水淡化專門人才，組建了一些專門科研開發機構，在蒸餾淡化、反滲透兩大技術領域，經過幾個五年計劃的攻關，多項工程的實踐，已具有較豐富的經驗。但由于人們對海水淡化的認識不完全，國家經費投入少，使這項技術不能得到很快地發展。

2．海水淡化的能耗與成本

在海水淡化技術已成熟的今天，經濟性是決定其廣泛應用的重要因素。在國內，"成本和投資費用過高"，一直被視為是海水淡化難以大膽使用的主要問題，但實際上這是一個"認識"問題。

目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、遠程調水和海水（苦咸水）淡化三種。開采地下水作為一個重要的開源措施，工程量小、成本低，這是很吸引人的優點，但地下取水受資源條件限制很大，而且許多地區多年來由于過度開采地下水，已形成地下漏斗，造成房屋傾斜，甚至導致了海水倒灌等環境危害，地下水的開采已經受到制約。

遠程調水，目前并沒有把工程投資費用以及被引水地區的間接經濟損失計算在內，僅以日常運行費用、管理費計算其成本，這與真正成本相差很大。其實引水工程，除了巨額的投資之外，還要占用大量耕地，還存在被引水地區的環境危害等問題。如引黃濟青（島）工程，占地達6.2萬畝，還會造成黃河斷流、植被破壞等生態環境問題，而生態環境的破壞在經濟上是難以估量的。80年代實施的引灤入津工程，時至今日每立方米成本仍達2.3元左右，距離天津市民的用水價1.4元有0.9元的政府補貼。專家預測，南水北調工程實施后，長江水流到北京，按現行不變成本計算，綜合成本在5元/立方米以上，甚至有專家預測每立方米將達20元。美國有資料認為，遠程調水超過40公里，成本將超過海水淡化。

對于海水淡化，能耗是直接決定其成本高低的關鍵。40多年來，隨著技術的提高，海水淡化的能耗指標降低了90%左右（從26.4kwh/m3降到2.9kwh/m3），成本隨之大為降低。目前我國海水淡化的成本已經降至4-7元/立方米，苦咸水淡化的成本則降至2-4元/立方米，如天津大港電廠的海水淡化成本為5元/立方米左右，河北省滄州市的苦咸水淡化成本為2.5元/立方米左右。如果進一步綜合利用，把淡化后的濃鹽水用來制鹽和提取化學物質等，則其淡化成本還可以大大降低。至于某些生產性的工藝用水，如電廠鍋爐用水，由于對水質要求較高，需由自來水進行再處理，此時其綜合成本將大大高于海水淡化的一次性處理成本。可見，如果拋開政府補貼等政策性因素而單從經濟技術方面分析，海水淡化尤其是苦咸水淡化的單位成本實際上是很有競爭力的。

在我國，由于受計劃經濟的影響，長期以來一直沒有良性的水價形成機制，自來水的價格與價值嚴重背離，政府負擔著巨額補貼，自來水的價格普遍偏低，目前自來水的價格一般為1.5-2元/立方米，隨著淡化技術的不斷進步和產業化規模效益的顯現，海水（苦咸水）淡化的成本將會越來越低。2000年10月朱熔基總理在南水北調座談會上強調："要建立合理的水價形成機制，逐步較大幅度提高水價，充分發揮價格杠桿的作用"。隨著淡水資源的日趨缺乏，各個城市節水措施已經出臺，實行自來水限量使用，超標加價。由此可以預見，在不久的將來，一方面海水淡化成本不斷降低，另一方面自來水的價格不斷上漲，兩者將越來越接近，自來水價格甚至將高于苦咸水淡化的成本，海水淡化的成本問題將得以解決。成本問題的解決將會對海水淡化的廣泛應用及產業化進程產生極大的促進作用。

四．建立海水淡化產業刻不容緩

1．國內外海水淡化產業

早在400多年以前就有人提出海水淡化的問題，進入20世紀后，海水淡化技術隨著水資源危機的加劇得到了加速發展，70年代以來，更多的沿海國家由于水資源匱乏而加快了海水淡化的產業化。目前，無論是中東的產油國還是西方的發達國家都建有相當規模的海水淡化廠。沙特、以色列等中東國家70%的淡水資源來自于海水淡化，美國、日本、西班牙等發達國家為了保護本國的淡水資源也競相發展海水淡化產業。截至1997年底，全世界單臺產量在100噸／日以上的海水淡化設備，日產水量就已達2300萬噸，且一直以10%-30%的速度增長，由此帶動了淡化水產品提供、設備制造、工程安裝、技術服務等整體海水淡化市場的巨大需求。目前世界上每年海水淡化市場的成交額已達數百億美元。在我國，海水淡化年產量也已超過了千萬噸。

中國是繼美、法、日、以色列等國之后研究和開發海水淡化先進技術的國家之一，繼西沙群島日產200噸電滲析海水淡化裝置成功運行后，又先后在舟山建成了日產500噸反滲透海水淡化站，在大連長海建成日產1000噸海水淡化站。日前，我國最大的日產18000噸苦咸水淡化工程在河北滄州建成投產。

改革開放后，中國的經濟高速發展，淡水需求量急速增加，加上北方多年干旱，國家對海水淡化產業化已非常重視，國家、集團公司、個體投資者都看好這一行業，海水淡化產業化將很快被插上騰飛的翅膀。

2．海水淡化的潛在大市場

海水淡化業市場主要包括有工程設計、設備制造、工程安裝、淡化水產品提供、技術服務等等。

從國際市場方面來看，20世紀70年代以來，大多數沿海國家由于水資源問題日益突出，都直接卷入了海水淡化的發展潮流。無論是中東的產油國還是西方的發達國家，都建設有相當規模的海水淡化廠或海水淡化示范裝置，北歐、南美和東亞地區每年海水淡化設備進口和工程安裝市場有近100億美元，且仍在高幅增長之中，南亞、中亞和非洲也有眾多的海水淡化潛在用戶。海水淡化的國際市場規模巨大。

從國內市場方面來看，針對我國的國情，海水淡化可定位于市政用水的補充，以緩解供水緊張狀況，同時也可用于廢水資源化，達到廢水回用的目的。我國是一個海洋大國，海水資源極其豐富，西部地區則有相對豐富的苦咸水資源，這為我國發展海水淡化產業提供了前提和基礎。另一方面，我國淡水資源的緊缺已眾所周知，每年全國缺水數百億立方米，因缺水影響的國民產值達數千億元。可見工程設計、設備制造、淡水提供、技術服務等海水淡化產業具有廣闊的國內市場空間。

針對海水淡化設備制造市場而言，目前我國已基本具備了海水淡化設備的加工制造能力，質量保證體系也可以滿足要求，其設備制造成本比國外至少低30%左右，在國際市場上具有很強的價格競爭能力。

3．海水淡化產業投資價值與利潤空間

我國政府已經充分認識到了政策支持對海水淡化產業化的重要性和必要性。已將海水淡化列入《中國21世紀議程》中，作為實現水資源持續利用的推廣示范工程技術。海水淡化產業化所必需的外圍環境正在日益改善，海水淡化的產業化基礎已基本具備，在日漸成熟的國內外環境中，我國的海水淡化產業即將進入一個高速發展期。

在工業社會里，人們將產業定義為技術加資本。目前，我國的海水淡化技術比較成熟，進入了商業化階段，該行業巨大的經濟發展空間正在吸引著越來越多的產業資本和金融資本的進入。紐約投資企業貝爾-斯特恩公司首席投資戰略家伊麗莎白·麥凱認為，水業將是21世紀最大的行業，而作為未來水業發展方向之一的海水淡化產業，其投資價值相當看好。華爾街專業人士分析，繼IT股和生物股之后，海水淡化公司的股票將成為投資者一致看好的炙手可熱的新興成長股。

海水淡化產業市場規模大、收入相對穩定和具有高成長性的特點，使得它擁有高于其它行業的平均利潤率。該行業正處于成長階段初期，同行業競爭較少而需求巨大，有利于有實力的先行涉足者形成寡頭壟斷，獲取超額利潤。

在我國，海水淡化產業化尚處于起步階段，加大資金投入，制定鼓勵和傾斜政策，引進先進設備和創新人才，加大力度，加快步伐，刻不容緩。海水淡化產業作為中國乃至全球范圍內新興朝陽產業，在新的世紀中必將有突破性的飛躍發展。