李達然 徐秀萍 劉一操

摘 要：對比了國內外海水淡化技術應用的方法、規(guī)模、差距，并介紹了海水淡化技術的最新進展。比較了多級閃蒸、多效蒸餾、反滲透三種主流淡化技術的性能差異與適用條件，為海水淡化技術的選型提供了參考。并從實際需求與國家政策層面剖析了我國海水淡化產業(yè)的發(fā)展前景及巨大潛力。

關鍵詞：海水淡化 技術比較 產業(yè)前瞻

中圖分類號：TP747 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0052-02

隨著淡水資源的緊缺，世界各國爭相發(fā)展海水淡化產業(yè)。目前中東國家中的沙特、以色列等國家70%的淡水資源來源于海水淡化，美國、韓國等也積極發(fā)展海水淡化產業(yè)。2011年海水淡化新開工項目投資額達到100億美元，2012年達到120億美元，預計到2016年將達到180億美元以上[1]。我國是13個貧水國之一，人均淡水資源占有量僅為世界平均的1/4，作為確保我國淡水資源的一項戰(zhàn)略措施，海水淡化產業(yè)將蓬勃發(fā)展。

1 主流淡化技術特點比較

目前世界上主流海水淡化技術有：多級閃蒸（MSF）、多效蒸餾（MED）和反滲透（RO）。MSF技術最成熟，單機淡水容量也最大，達到7.6×104 m3/d[2]。同時其動力消耗較大，每生產一噸淡水耗電量為3.25～4.5 kWh。因為MSF工作溫度高，設備的結構和腐蝕速度快，需投入大量化學試劑或采用價格昂貴的耐腐蝕材料，因此成本高。MSF工作范圍小，為其設計值的80%～110%，且由于高腐蝕性，傳熱管易破裂，將導致產品水受污染；MSF設備初期投資大。

MED單機產水能力為3.6×104 m3/d。其能耗極低，每生產一噸淡水耗電量僅為0.9～1.2 kWh。因為原理不同，傳熱系數(shù)比MSF高，所需傳熱面積也更少；同時MED的工作范圍大，一般可以達到設計值的40% ～110%；MED設備初期投資較MSF小。

RO技術最大單機容量為2.1×104 m3/d，根據(jù)不同預處理工藝，噸水電耗在3.0～4.0 kWh之間。由于反滲透過程不存在相變，不用將水蒸發(fā)后再凝結，因此，其初期投資及造水成本均更低。RO技術主要控制壓力與反滲透膜，其裝置相對簡單，維護方便。但RO對源海水要求較高，需進行嚴格的預處理，反滲透膜更是需要定期更換。不同地區(qū)不同季節(jié)甚至同一天中不同時間段，海水溫度差異較大，當水溫很低時，預處理需要將海水加熱，如無廉價熱源，RO制水成本將大幅增加。

2 國內外選用技術的差異

從各國選用的海水淡化方法對比可看出，MSF多集中在海灣國家，如沙特阿拉伯、阿曼等[3]。具體原因是，海灣地區(qū)擁有豐富的石油資源，電廠利用廉價的油田氣發(fā)電，再建立起水電聯(lián)產模式，從汽輪機抽蒸汽進行海水淡化，因此能耗費用極低。同時，MSF單機容量最大，淡化產量高，技術也最成熟。另外，海灣地區(qū)夏天時的水溫高達40多度，含鹽量更是達到4×104 mg/L，再加上該地區(qū)石油污染嚴重，這些都限制了RO的應用。

RO的市場則主要分布在除海灣和南美外的世界其他地區(qū)。歐洲的海水淡化就主要采用RO，日本現(xiàn)有淡水技術也主要采用RO。美國在處理苦咸水方面RO技術應用最廣，且一直到2025年的淡水生產規(guī)劃基本上都采用膜法。如今隨著納濾、超濾、微濾技術的迅猛發(fā)展和廣泛應用，更為RO裝置的長期穩(wěn)定運行提供了保證。

而我國的海水淡化工程則主要選用RO和MED技術，MSF雖在國際上占有較多份額且歷史悠久，但由于其高能耗和高投資等方面原因，基本不被采用。截止2012年，我國的海水淡化工程中，RO約占67%，MED約占27%[4]。

3 國內外海水淡化技術差距

截止2008年，世界海水淡化總體規(guī)模已達到6 421×104 m3/d，而截止2010年10月，國內淡化裝置規(guī)模也僅有50×104 m3/d。從單機規(guī)模看，國外多級閃蒸、低溫多效、反滲透也分別達到7.6×104、3.6×104和2.1×104 m3/d，正在建設和醞釀的有9×104 m3/d、4.5×104 m3/d和2.7×104 m3/d的單機規(guī)模。而國內自行設計的僅為1.2×104 m3/d、1.25×104 m3/d和1.0×104 m3/d[5]。

我國已建成的海水淡化工程中，自主完成建設的只占30%左右。如果以產水量計算，甚至還不到13%。我國的RO系統(tǒng)中，有80%的反滲透膜仍從國外進口。MED設備中的蒸汽噴射泵，至今也只有幾家公司進行研究。國產的阻垢劑在使用效果上也明顯劣于國外產品。

設備制造方面，我國從事海水淡化設備設計制造的企業(yè)剛剛起步，企業(yè)生成能力和規(guī)模有限，更沒有形成成熟的產業(yè)鏈。由于海水具有腐蝕性，設備原材料大部分依賴進口。加工工藝和加工精度上與國際先進制造企業(yè)還有較大差距，市場競爭力不足。

在水務市場上，當前我國已經形成了一套比較完備的水務體系，自來水可以享受保護性價格優(yōu)惠。但由于海水淡化產業(yè)形成規(guī)模較晚，淡化水仍被獨立于現(xiàn)有自來水價格體系之外。雖然我國海水淡化產業(yè)處于發(fā)展期，但由于民間資本進入這個行業(yè)門檻高、投資回報周期長等，投資者大多持觀望態(tài)度。此外，我國現(xiàn)有的城市管網普遍為鑄鐵，而海水淡化生產的水普遍呈酸性，對現(xiàn)有的管網將造成腐蝕。因此，我國的海水淡化產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀同經濟社會的發(fā)展要求仍存在著較大差距。

4 我國海水淡化產業(yè)發(fā)展前景

2012年2月國務院下發(fā)了《關于加快發(fā)展海水淡化產業(yè)的意見》，2012年5月，國家發(fā)改委發(fā)布了《國家發(fā)展改革委辦公廳關于開展海水淡化產業(yè)發(fā)展試點示范工作的通知》，開展海水淡化產業(yè)示范工程建設。2012年8月國家有關部門又聯(lián)合發(fā)布了《海水淡化科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，提出到2015年，我國海水淡化產業(yè)規(guī)模要達到220～260萬噸/日，對海島新增供水量的占比要提高到50%以上；海水淡化設備制造自主化率提高到70%；并建立起較為完善的海水淡化產業(yè)鏈。從《2013—2017年中國海水淡化產業(yè)深度調研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》來看，未來十年內海水淡化市場規(guī)模有超過5倍的成長空間，發(fā)展?jié)摿薮?。因此，可以預期，“十二五”期間我國海水淡化裝備制造業(yè)產值將達180億元，相關工程配套產值可達90億元，售水產值為183億元[6]。

5 結論

經過以上對比與分析，多級閃蒸技術在海灣地區(qū)應用最廣，反滲透技術在歐美、日本等地區(qū)應用最廣，我國是低溫多效技術應用得最多。同時，我國的海水淡化產業(yè)無論是在產業(yè)規(guī)模還是在單機規(guī)模上與發(fā)達國家還有很大的差距，但是我國海水淡化項目的規(guī)模也正在逐漸擴大。目前幾種海水淡化技術都進入成熟階段，對于技術的選擇不存在唯一性，總體來說單獨設計的海水淡化廠適宜采用反滲透法，如果有電廠配套，則采用低溫多效技術更加經濟；若作為10萬噸級高需水量的廠礦企業(yè)供水水源，采用多級閃蒸則更加經濟可靠。相信隨著研究的深入和示范項目的開展，我國的海水淡化技術在未來必定會更具競爭力。

參考文獻

[1] 夏運彬，張慶國，于江寧.加強國際合作促進我省海水淡化產業(yè)發(fā)展[J].山東經濟戰(zhàn)略研究，2012（6）：27-30.

[2] 阮國嶺.海水淡化及其在電廠中的應用[J].電力設備，2006，7（9）：1-5.

[3] 解利昕，李憑力，王世昌.海水淡化技術現(xiàn)狀及各種淡化方法評述[J].化工進展，2003，22（10）：1081-1084.

[4] 劉非，楊喆，王建宏.我國海水淡化技術裝備現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].中國機電工業(yè)，2012（7）：102-103.

[5] 馮厚軍，謝春剛.中國海水淡化技術研究現(xiàn)狀與展望[J].化學工業(yè)與工程，2010，27（2）：103-109.

[6] 中經產業(yè)研究所.2013—2017年中國海水淡化產業(yè)深度調研與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告[R].北京：中經產業(yè)研究所，2013.