□ 高 風(fēng)

我國是一個嚴(yán)重缺水的國家，淡水資源的人均占有量只有世界人均水平的五分之一，而且南北分布極不均勻，缺水已成為制約我國經(jīng)濟高速發(fā)展的重要因素。目前，在全國600多個城市中有400多個城市缺水，其中有108個城市屬嚴(yán)重缺水。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化步代的加快，現(xiàn)在連臨江瀕海、地處江南水鄉(xiāng)、雨量充沛的上海市也成了水質(zhì)型缺水城市，潔凈的可飲用水源日漸短缺，更不用提年降水量相對較低的西北、華北等地區(qū)了。

有人說，19世紀(jì)爭煤炭，20世紀(jì)爭石油，21世紀(jì)爭淡水。以此描述世界大趨勢雖不夠準(zhǔn)確，但也不無道理。今天，21世紀(jì)才剛剛開始，世界淡水資源匱乏之勢已見端倪。我國的缺水趨勢更加明顯，形勢十分嚴(yán)峻。21世紀(jì)里，我國十幾億人口的生活、生產(chǎn)用水如何來解決呢？這是一個必須回答的嚴(yán)肅問題。

目前，國際上已經(jīng)把糧食、能源和淡水列為涉及國家安全的戰(zhàn)略資源。水資源的可持續(xù)利用，是經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展極重要的保證。因此必須成功找到一條水資源補充和可持續(xù)利用的有效途徑。這既是我們國家對淡水資源安全的戰(zhàn)略需求，也是為緩解迫在眉睫的淡水資源短缺現(xiàn)實的決策。海水淡化作為21世紀(jì)一項新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，正是解決我國沿海地區(qū)缺水城市及鄉(xiāng)村淡水資源的一條重要途徑。

獲得淡水的新途徑

向大海要水喝，這是有識之士大聲疾呼的獲得淡水的新途徑。當(dāng)今世界上，已有120多個國家在應(yīng)用海水淡化技術(shù)，海水淡化日產(chǎn)量已高達3 775萬噸左右。其中80%用于飲用水，解決了1億多人口的供水問題。許多國家的政府為了解決日益緊缺的淡水資源問題，促進海水淡化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，正在從政策上大力支持海水淡化技術(shù)的研究和應(yīng)用，并加大了資金的投入。

在我國，經(jīng)過了幾十年的努力，尤其是近十幾年的不斷探索與嘗試，已經(jīng)掌握了一定的海水淡化先進技術(shù)，如天津市海水淡化業(yè)的技術(shù)水平就相當(dāng)高。

天津市也許是我國最缺水的大城市。北京缺水，人均占有的水資源量不足300立方米；可是天津更缺水，人均只有160立方米。如今天津的城市生活和工業(yè)用水主要依靠外調(diào)來的灤河水和黃河水，但外調(diào)水的供應(yīng)能力已經(jīng)達到了極限，哪怕今后有南水北調(diào)的補充，其供應(yīng)量也不是無限大的。天津正在實施的工業(yè)東移，開發(fā)建設(shè)濱海新區(qū)，預(yù)計新區(qū)建成每日所需的生活和工業(yè)用水就以百萬噸計，水資源缺口之大是驚人的。另一方面，天津尤其是濱海新區(qū)瀕臨渤海，具有153公里的海岸線，利用海水解天津之渴，理所當(dāng)然地成了城市發(fā)展的必由之路。

“十五”期間，天津先后建成了2 500噸/小時海水循環(huán)冷卻工業(yè)裝置、1 000噸/日反滲透海水淡化科技示范工程。2006年引進了法國全套技術(shù)，天津?qū)毘杉瘓F公司完成了我國第一臺萬噸級海水淡化主體裝備的加工制造，成為國內(nèi)首個萬噸級低溫多效海水淡化工程的載體。目前，天津每年的海水淡化能力已達500萬噸，在建的海水淡化項目其海水處理能力已高達每年6 000萬噸，此外還有直接利用14億噸海水的技術(shù)裝備。海水淡化與直接利用的整體水平在全國處于領(lǐng)先地位。

天津確是我國沿海缺水城市開拓海水淡化事業(yè)的典范。此外諸如山東黃島電廠、華歐集團公司等我國沿海各地區(qū)的環(huán)保明星企業(yè)，在解決海水淡化和直接利用海水方面，經(jīng)過了多年的努力探索，也都取得了令人歡欣鼓舞的成果。今天沿海缺水城市利用海水解決淡水資源匱乏的舉措，已經(jīng)成為了一種保障地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的新趨勢、新途徑。

海水淡化技術(shù)

我國海水淡化與綜合利用技術(shù)的研究起步于上世紀(jì)60年代。40多年來，在各級政府的大力支持下，在有關(guān)部門、科研機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)的共同努力下，經(jīng)過多年科研攻關(guān)，今天我國海水利用技術(shù)已取得了重大突破，規(guī)模化海水淡化產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)夯實。具有中國特色的海水淡化和海水直接利用技術(shù)已經(jīng)成熟，部分領(lǐng)域已躋身于世界先進行列。

今天，我國已掌握了多種海水淡化技術(shù)，其中最主要的有蒸餾技術(shù)、反滲透技術(shù)和電滲析技術(shù)。

海水蒸餾是最傳統(tǒng)的成熟技術(shù)，也是適用于較大規(guī)模的海水淡化廠的技術(shù)，在我國乃至世界被廣泛采用。其原理是：海水經(jīng)過加熱后變成蒸氣，繼而讓蒸氣遇冷，再凝結(jié)成淡水。一次蒸餾不行，可以進行多次蒸餾。在該設(shè)備中，蒸發(fā)室通常保持著一定的真空度。由于氣壓越低，水的沸點越低，所以在具有一定真空的蒸發(fā)室里海水在較低的溫度下就開始蒸發(fā)。當(dāng)加熱后的海水一進入蒸發(fā)室就會在很短的時間內(nèi)變成蒸氣，這便是“閃急蒸餾”技術(shù)。

由于以蒸餾技術(shù)淡化海水需要消耗很多能量，影響了生產(chǎn)成本的降低，由此生產(chǎn)出來的淡水價格較高，還不能讓普通百姓所接受。為了降低成本，科學(xué)家正在進行各種努力，如充分利用工業(yè)余熱淡化海水來節(jié)省加熱的燃料，又如利用太陽能來降低能量消耗成本?？茖W(xué)家認(rèn)為，最有發(fā)展前途的是把原子能發(fā)電與原子能淡化海水結(jié)合起來，據(jù)估算這樣一來，可以使海水淡化成本降低80%，甚至更多。

海水反滲透淡化技術(shù)大約在1967年才開始得到發(fā)展。反滲透海水淡化器中的關(guān)鍵部件是一張薄薄的具有多孔結(jié)構(gòu)的反滲透膜。在施加一定的壓力下，該薄膜只容許淡水順利通過，而把水中的鹽類物質(zhì)截留下來，于是淡水和鹽類物質(zhì)就分離了。由于反滲透法的分離效率相當(dāng)高，具有能耗低設(shè)備簡單的特點，這項技術(shù)問世伊始就受到了普遍的關(guān)注。世界上許多國家都在大力發(fā)展反滲透技術(shù)的制膜工藝，有些國家采用新型高分子材料制作反滲透膜，既大大縮小了海水淡化設(shè)備的體積，又提高了海水淡化的效率。

此外，還有一種叫電滲析的海水淡化技術(shù)，它是依靠陰離子交換膜和陽離子交換膜來完成脫鹽淡化的。這兩張膜通電后能使海水里的鹽類分解成陰離子和陽離子，這些離子受到了膜的阻擋，流出來的就是不含鹽的淡水了。這種方法特別適用于制造高純度的飲用水、鍋爐用水、子工業(yè)用水和注射用水。

海水淡化的前景

當(dāng)今世界上有十幾個國家的100多個科研機構(gòu)在進行著海水淡化的深入研究，有幾百種不同結(jié)構(gòu)和不同容量的海水脫鹽淡化設(shè)備在運轉(zhuǎn)著，每天生產(chǎn)幾萬噸、幾十萬噸淡水。由于海水淡化生產(chǎn)廠的規(guī)模正在逐漸擴大，隨之而來的是海水淡化生產(chǎn)成本在不斷下降，一些掌握了先進技術(shù)的大規(guī)模淡化水廠的生產(chǎn)成本已降到了接近于一般自來水廠的水平了。某些富裕的產(chǎn)油國淡化水的供應(yīng)量已達到了滿足城市供水的規(guī)模，甚至有些地區(qū)已將淡化水用于了農(nóng)業(yè)灌溉。

我國在海水淡化技術(shù)方面，已經(jīng)全面掌握了蒸餾法和反滲透法兩大技術(shù)，并已趨成熟。我國生產(chǎn)的海水淡化設(shè)備比國外同類產(chǎn)品的價格便宜30%～50%，淡化水的生產(chǎn)成本達到5元/噸，已經(jīng)接近了世界最先進水平。我國已先后建成了具有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的日產(chǎn)5 000噸反滲透和日產(chǎn)3 000噸低溫多效海水淡化工程，目前正在建設(shè)著日產(chǎn)萬噸級的示范工程。我國的海水淡化設(shè)備和技術(shù)在世界上已具有相當(dāng)?shù)母偁幜Α：Ｋ夹g(shù)在我國尤其是沿海的缺水地區(qū)應(yīng)用的前景廣闊。

另外，我國西北、西南以及華北存在著大面積的苦咸水地區(qū)，那里的苦咸水未經(jīng)處理多數(shù)都是無法利用的，當(dāng)?shù)厝嗣襁B飲水也相當(dāng)困難，嚴(yán)重阻礙了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高。這些地區(qū)正是應(yīng)用海水淡化技術(shù)的另一個廣闊天地，對苦咸水進行脫鹽淡化正是解決這些地區(qū)廣大人民群眾的缺水疾苦、迅速發(fā)展生產(chǎn)建設(shè)的有效措施。

除了海水淡化技術(shù)，在我國沿海缺水地區(qū)直接應(yīng)用海水也是解決水荒的重要途徑，具有廣闊的發(fā)展前景。目前海水直流冷卻技術(shù)已廣泛用于沿海電力、石化和化工等高耗水行業(yè)，在海水循環(huán)冷卻技術(shù)方面，我國已形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)與設(shè)備，實現(xiàn)了海水循環(huán)冷卻產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)突破。大生活海水利用技術(shù)也取得階段性成果，青島示范小區(qū)正在建設(shè)中。

我國有漫長的海岸線，沿海有11個省、區(qū)、市，那里是我國經(jīng)濟最活躍和最為發(fā)達的地區(qū)，以占全國15%的土地養(yǎng)活了全國40%的人口，創(chuàng)造了全國67%的國內(nèi)生產(chǎn)總值?？墒牵抢锏乃Y源總量只有全國的25%，人均水資源值也不足全國人均水平的60%，是全國最缺水的地方之一。水資源匱乏已經(jīng)成為沿海經(jīng)濟高速發(fā)展的瓶頸。

海水是沿海地區(qū)得天獨厚的自然資源，是沿海經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的資源保障，開發(fā)利用海水，向大海要水喝，以及用海水直接替代部分淡水，如海水沖廁、海水工業(yè)冷卻等恰好解決了沿海地區(qū)水資源短缺的緊迫問題，成為維護國家水安全、確保國民經(jīng)濟可持續(xù)高速發(fā)展的重要途徑。