我國面臨嚴(yán)重的水資源短缺問題，人多水少，水資源總量與人口以及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不相匹配。同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和人口增長，水質(zhì)污染的問題日益嚴(yán)峻，資源型缺水和水質(zhì)型缺水并存，致使缺水范圍不斷擴(kuò)大。海水是重要的資源，海水淡化是解決我國沿海水資源短缺的重要途徑，是沿海水資源的重要補(bǔ)充和戰(zhàn)略儲(chǔ)備，對推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

PART 02國內(nèi)海水淡化概況

2.1 2020年國內(nèi)海水淡化工程狀況

據(jù)中國水利企業(yè)協(xié)會(huì)脫鹽分會(huì)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，國內(nèi)已建成日產(chǎn)淡化水百噸以上海水淡化項(xiàng)目176個(gè)，產(chǎn)能達(dá)到180.34萬立方米/日（圖5），其中，2020年全國新建成海水淡化項(xiàng)目4個(gè)（表3），新增產(chǎn)能5.05 萬立方米/日。依據(jù)《全國海水利用“十三五”規(guī)劃》目標(biāo)，“十三五”末，全國海水淡化總規(guī)模達(dá)到220 萬噸/日以上，現(xiàn)有的海水淡化產(chǎn)能規(guī)模距離目標(biāo)值還有一定的差距。

圖5 2010-2020年全國已建成海水淡化工程累積產(chǎn)能

國內(nèi)已建成的海水淡化工程主要以反滲透和低溫多效蒸餾技術(shù)為主。截至2020年底，已建成的海水淡化工程中，采用反滲透技術(shù)的工程項(xiàng)目有152個(gè)，產(chǎn)能為121.64萬立方米/日，占全國總產(chǎn)能的67.45%；采用低溫多效的工程項(xiàng)目有20個(gè)，產(chǎn)能為58.02萬m3/d，占全國總產(chǎn)能的32.17%（圖6）。

表3 2020年全國新建成的海水淡化項(xiàng)目

圖6 采用不同技術(shù)的海水淡化項(xiàng)目產(chǎn)能比較

沿海9個(gè)省市的海水淡化產(chǎn)能見（圖7），淡化水主要用于電力、石化和鋼鐵等高耗水行業(yè)、工業(yè)園區(qū)及缺水地區(qū)的市政供水（圖8）。近幾年南方沿海缺水城市的一些電力、石化及鋼鐵企業(yè)配套建設(shè)了一批的大型海水淡化工程，南方工業(yè)用海水淡化量增加迅速，逐漸改變了北方以大規(guī)模的工業(yè)用途、南方以民用海島海水淡化工程居多的布局。

圖7 全國沿海省市海水淡化工程分布

圖8 已建成海水淡化項(xiàng)目產(chǎn)水用途

2.2 國內(nèi)海水淡化技術(shù)研究進(jìn)展

云南大學(xué)萬艷芬、楊鵬等人設(shè)計(jì)并制備了一種新型的復(fù)合材料，包括具有等離子體效應(yīng)的金(Au)納米錐、鉬酸鉍(Bi2MoO6)半導(dǎo)體和生物質(zhì)碳點(diǎn)(CDs)三種組分，這種三元復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了有效電荷轉(zhuǎn)移，提高了材料光熱轉(zhuǎn)換效率，這為高效光熱轉(zhuǎn)換材料的研究提供了重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)，同時(shí)也為海水淡化和新能源器件及系統(tǒng)研發(fā)帶來新思路。

由澳大利亞、美國和中國科學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)制備出一種金屬有機(jī)框架材料，這種特殊的材料能夠模仿生物細(xì)胞膜的過濾功能，高效地過濾海水中的鹽以及分離海水中金屬離子。相比目前廣泛采用的反滲透膜技術(shù)，新材料可以過濾特定離子，比傳統(tǒng)方法更加經(jīng)濟(jì)節(jié)能。

深圳先進(jìn)院喻學(xué)鋒研究員課題組以天然玄武巖為原料，設(shè)計(jì)并制備了一種便宜、穩(wěn)定且耐腐蝕的玄武巖纖維光熱膜，用于光熱海水淡化以及水凈化領(lǐng)域。玄武巖纖維光熱膜在海水淡化方面中體現(xiàn)了出色的蒸發(fā)和分離性能，組裝的太陽光蒸發(fā)系統(tǒng)可以連續(xù)有效地進(jìn)行海水淡化。

上海交大ITEWA創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與麻省理工學(xué)院合作，研發(fā)的裝置在太陽輻照條件下，創(chuàng)紀(jì)錄地實(shí)現(xiàn)了385%的效率和5.78 L m-2 h-1的海水淡化產(chǎn)水率。除此之外，該裝置可以通過毛細(xì)作用進(jìn)行被動(dòng)補(bǔ)水，通過鹽分在夜間的反向擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)被動(dòng)排鹽，保證長效穩(wěn)定的被動(dòng)式工作。

中科院化學(xué)所綠色印刷重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員與美國麻省理工學(xué)院的Nicholas Fang教授課題組合作，利用3D打印技術(shù)構(gòu)造了三維錐形不對稱結(jié)構(gòu)蒸發(fā)體系，在高鹽度下實(shí)現(xiàn)了高效太陽能利用和高速水蒸發(fā)。

2.3 2020發(fā)布的海水淡化相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)

2020年8月山東省人民政府辦公廳發(fā)布了《關(guān)于加快發(fā)展海水淡化與綜合利用產(chǎn)業(yè)的意見》。意見提出，計(jì)劃到2022年，全省海水淡化產(chǎn)能超過100萬噸/日。總體布局是：一區(qū)、兩園、多點(diǎn)、群星。全省整體創(chuàng)建全國海水淡化與綜合利用示范區(qū)；建設(shè)青島百發(fā)、煙臺(tái)海陽兩個(gè)具有輻射供水功能和全產(chǎn)業(yè)鏈的綜合性產(chǎn)業(yè)園；在東營、煙臺(tái)、濰坊、威海、日照、濱州6市沿海工業(yè)園區(qū)配套建設(shè)14個(gè)海水淡化基地，在濰坊建設(shè)2個(gè)海水淡化與綜合利用基地，實(shí)現(xiàn)水鹽聯(lián)產(chǎn)；根據(jù)需求在全省32處有居民海島建設(shè)海水淡化站，500余艘遠(yuǎn)洋船舶配備海水淡化裝置。

2020年12月，由自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所牽頭編制的《海水淡化水后處理設(shè)計(jì)指南》（GB/T 39219-2020）、《海水淡化利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 39481-2020）、《多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南》（GB/T 39222-2020）和《反滲透海水淡化阻垢劑阻垢性能試驗(yàn)周期濃縮循環(huán)法》（GB/T 39221-2020）等4項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，獲得國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)并正式發(fā)布。標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布對于海水淡化工程的安全可靠設(shè)計(jì)及穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐，進(jìn)一步健全了海水利用標(biāo)準(zhǔn)體系。

雖然我國的海水淡化工程規(guī)模和海水淡化技術(shù)發(fā)展都取得了很大的進(jìn)展，但是總體利用規(guī)模還比較小，還存在一些卡脖子技術(shù)。今后應(yīng)不斷完善政策標(biāo)準(zhǔn)，健全市場機(jī)制體制，繼續(xù)加大科技創(chuàng)新力度，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，強(qiáng)化示范推廣和應(yīng)用，大力推進(jìn)海水淡化規(guī)?；瘧?yīng)用，為推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展最出貢獻(xiàn)。

延伸閱讀

2020年全球海水淡化有何進(jìn)展？（上）

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