中國(guó)海水淡化的前世今生

1 水資源缺乏——中國(guó)的難題

根據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的說法，大量證據(jù)表明氣候系統(tǒng)變暖是毫無疑問的。目前全球平均溫度比一個(gè)世紀(jì)前高了0.74℃。而這個(gè)微小的變化足以改變世界的許多地區(qū)降雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，引發(fā)更多的干旱。

隨著全球氣溫升高，飲用水和灌溉用水的需求量都將增加。在20世紀(jì)，人類對(duì)淡水的消耗增加了9倍，而以前由雨水自然灌溉的農(nóng)作物則需要采用人工灌溉。

據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，目前有超過20億人得不到生活所需的干凈淡水，這也是導(dǎo)致每年200萬人死亡的間接原因，而這些人很多卻都生活在具有漫長(zhǎng)海岸線的國(guó)家。

中國(guó)水資源的時(shí)空分布很不均勻，就空間分布來說，長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)，水資源約占全國(guó)水資源總量的80％，但耕地面積僅為全國(guó)的36％左右，黃河、淮河、海河流域，水資源只有全國(guó)的8％，而耕地則占全國(guó)的40％。

中國(guó)用全球7％的水資源養(yǎng)活了占全球21％的人口，據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，中國(guó)缺水的高峰將在2030年出現(xiàn)，那時(shí)人口將達(dá)到16億，全國(guó)實(shí)際可利用水資源量接近合理利用水量上限，水資源開發(fā)難度極大，若不采取有效措施，屆時(shí)因缺水造成的損失將更加巨大。

2 中國(guó)海水淡化的發(fā)展歷程

1920年前后，中國(guó)在山東省威海市劉公島上已有了一座海水淡化蒸餾塔。蒸餾塔占地612平方米，與1560年突尼斯陸基海水淡化廠和1872年智利出現(xiàn)的世界上第一臺(tái)太陽能海水淡化裝置隸屬同原理基礎(chǔ)蒸餾海水淡化項(xiàng)目。

1958年，國(guó)家海洋局第二海洋研究所首先在我國(guó)開展離子交換膜電滲析海水淡化的研究。

1965年，山東海洋學(xué)院在國(guó)內(nèi)最先進(jìn)行反滲透CA不對(duì)稱膜的研究。

1970年，海水淡化會(huì)戰(zhàn)主力匯集杭州，組織了全國(guó)第一個(gè)海水淡化研究室。

1981年，第一個(gè)日產(chǎn)200噸的電滲析海水淡化站在西沙群島建成。

1982年，中國(guó)海水淡化與水再利用學(xué)會(huì)經(jīng)中科協(xié)學(xué)會(huì)部批準(zhǔn)在杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心成立。

1984年，國(guó)家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所成立，開始蒸餾法海水淡化裝置研究。

1985年1月16日，我國(guó)第一座海水淡化工廠在西沙群島永興島建成投產(chǎn)。

1987年，大港電廠從美國(guó)引進(jìn)2套3000m3/dMSF海水淡化裝置，與離子交換法結(jié)合，解決鍋爐補(bǔ)給水的供應(yīng)。

1997年，我國(guó)第一套500m3/d反滲透海水淡化裝置在浙江舟山嵊山縣投產(chǎn)建成，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)海水淡化規(guī)?；瘧?yīng)用的歷史先河。

2000年，河北滄州建設(shè)18000m3/d反滲透苦咸水淡化廠。

2003年，山東榮成建成萬噸級(jí)反滲透海水淡化示范工程；同年，河北黃燁發(fā)電廠引進(jìn)20000m3/d多效蒸餾海水淡化裝置。

2004年，我國(guó)首臺(tái)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3000m3/d低溫多效蒸餾海水淡化工程在山東黃島。

2005年，《海水利用專項(xiàng)規(guī)劃》作為第一個(gè)指導(dǎo)性綱領(lǐng)文件正式發(fā)布。

2016年12月28日國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家海洋局共同出臺(tái)《全國(guó)海水利用“十三五”規(guī)劃》，規(guī)劃中明確提出：“以水定產(chǎn)、以水定城”和“推動(dòng)海水淡化規(guī)?；瘧?yīng)用”，推動(dòng)海水利用技術(shù)應(yīng)用于西部苦咸水地區(qū)，促進(jìn)海水利用走進(jìn)“一帶一路”沿線國(guó)家。到2020年，全國(guó)海水淡化總規(guī)模達(dá)到220萬噸/日以上，沿海城市新增海水淡化規(guī)模105萬噸/日以上，海島地區(qū)新增海水淡化規(guī)模14萬噸/日以上。

3 中國(guó)海水淡化的現(xiàn)狀

自然資源部2019年12月30日發(fā)布《2018年全國(guó)海水利用報(bào)告》。

截至2018 年底，全國(guó)已建成海水淡化工程142個(gè)，工程規(guī)模 1201741 噸/日（圖 1）。其中，2018年，全國(guó)新建成海水淡化工程5個(gè)，新增海水淡化工程規(guī)模 12536噸/日，分布在浙江和廣東（圖 2），主要用于海島生活用水和沿海城市工業(yè)用水。

圖1 全國(guó)海水淡化工程規(guī)模增長(zhǎng)圖 圖片來源：自然資源部網(wǎng)站

圖 2 2018 年沿海新增海水淡化工程規(guī)模及分布圖圖片來源：自然資源部網(wǎng)站

全國(guó)已建成萬噸級(jí)及以上海水淡化工程36個(gè)，工程規(guī)模 1059600噸/日；千噸級(jí)及以上、萬噸級(jí)以下海水淡化工程41個(gè)，工程規(guī)模 129500 噸/日；千噸級(jí)以下海水淡化工程65個(gè)，工程規(guī)模 12641噸/日（圖 3）。全國(guó)已建成的海水淡化工程最大單體規(guī)模為 200000噸/日。

圖 3 全國(guó)已建成海水淡化工程規(guī)模分布及占比圖圖片來源：自然資源部網(wǎng)站

截至2018年底，全國(guó)海水淡化工程分布在沿海9個(gè)省市（圖 4）水資源嚴(yán)重短缺的城市和海島。北部海洋經(jīng)濟(jì)圈以大規(guī)模的工業(yè)用海水淡化工程為主，主要集中在天津、山東、河北等地的電力、鋼鐵等高耗水行業(yè)；東部、南部海洋經(jīng)濟(jì)圈以民用海島海水淡化工程居多，主要分布在浙江、廣東等地，以百噸級(jí)和千噸級(jí)工程為主。

圖 4 全國(guó)沿海省市海水淡化工程分布圖 圖片來源：自然資源部網(wǎng)站

截至2018年底，全國(guó)應(yīng)用反滲透（RO）技術(shù)的工程121個(gè)，工程規(guī)模 825641 噸/日，占總工程規(guī)模的68.70%；應(yīng)用低溫多效（MED）技術(shù)的工程16個(gè)，工程規(guī)模 369150 噸/ 日，占總工程規(guī)模的30.72%；應(yīng)用多級(jí)閃蒸（MSF）技術(shù)的工程1個(gè)，占總工程規(guī)模的0.50%；應(yīng)用正滲透（FO）技術(shù)的工程1個(gè)，占總工程規(guī)模的0.04%；應(yīng)用電滲析（ED）技術(shù)的工程3個(gè)，占總工程規(guī)模的0.04%（圖5）。

圖 5 全國(guó)海水淡化工程技術(shù)應(yīng)用情況分布圖 圖片來源：自然資源部網(wǎng)站

2018年，沿海地區(qū)不斷提高海水淡化產(chǎn)能利用率，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的6個(gè)5萬噸/日以上規(guī)模的海水淡化工程總產(chǎn)水量約9000萬噸，為保障沿海缺水地區(qū)水資源供給發(fā)揮了重要作用。

此外，我國(guó)企業(yè)積極承攬海外海水淡化工程，服務(wù)“一帶一路” 建設(shè)。上海電氣電站集團(tuán)、杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司、自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所助力文萊、越南、委內(nèi)瑞拉、巴基斯坦、吉布提的海水淡化建設(shè)。

4 世界海水淡化漫談

對(duì)海水做脫鹽的處理可以追溯到公元前1400 年，一些海邊居民通過簡(jiǎn)單蒸餾獲取淡水；至公元 200 年，簡(jiǎn)易的海水蒸餾裝置開始出現(xiàn)，主要用于遠(yuǎn)航船上為船員提供淡水；1560 年，世界上第一個(gè)陸基海水脫鹽廠在突尼斯的一個(gè)海島上建成。

蒸餾法淡化海水

19世紀(jì)，伴隨著蒸汽機(jī)的發(fā)明，出現(xiàn)了浸沒式蒸餾器；1872年，智利研發(fā)出了世界首臺(tái)太陽能海水淡化裝置，日產(chǎn)2萬立方米淡水；1884年，英國(guó)建成第一臺(tái)船用海水淡化器；1898年，俄羅斯投產(chǎn)了本國(guó)第一家基于多效蒸發(fā)原理的海水淡化工廠，日產(chǎn)淡水達(dá)到1230立方米。

20世紀(jì)早期，僅有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)和德國(guó)掌握海水淡化設(shè)備制造技術(shù)，也只有在蒸汽輪船上和中東少數(shù)幾個(gè)港口使用到海水淡化裝備。

現(xiàn)代意義上的海水淡化技術(shù)則是在第二次世界大戰(zhàn)以后才發(fā)展起來的。1954年，電滲析海水淡化裝置問世。同年，世界上第一座海水淡化工廠建于美國(guó)，現(xiàn)在仍在得克薩斯的弗里波特運(yùn)轉(zhuǎn)著。1957年，多級(jí)閃急蒸餾法海水淡化技術(shù)(MSF)揭開了海水淡化發(fā)展歷史上的新一頁。

1960年，反滲透法海水淡化裝置問世。1975年，低溫多效海水淡化技術(shù)在原有多效蒸餾基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后，得到一定規(guī)模的推廣。20世紀(jì)80年代以來，反滲透技術(shù)不斷取得突破，使其成為耗能最低、投資運(yùn)行最快的海水淡化技術(shù)，得到迅速的發(fā)展。

反滲透法海水淡化

目前，海水淡化產(chǎn)業(yè)及裝置已覆蓋沙特阿拉伯、以色列、意大利、希臘等中東和地中海沿岸國(guó)家、以及美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、日本和澳大利亞等世界150多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

其中，中東地區(qū)因水資源嚴(yán)重匱乏，同時(shí)又是石油資源富集地區(qū)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚，對(duì)海水淡化技術(shù)和裝置的迫切需求及海水淡化發(fā)展的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)使得該地區(qū)成為目前世界海水淡化裝置的主要分布地區(qū)，僅這一地區(qū)的沙特、阿聯(lián)酋、科威特、卡塔爾和巴林五國(guó)的海水淡化裝置總產(chǎn)水量，就占到全球總量的44.3%。

在有些波斯灣沿岸國(guó)家，海水淡化量已占本國(guó)淡水使用量的80%～90%。與之形成對(duì)比的是，全球第一個(gè)現(xiàn)代海水淡化工廠的誕生地美國(guó)的海水淡化總量?jī)H占到全球的15%，而技術(shù)相對(duì)發(fā)達(dá)的歐洲，占比也僅為12%。

以色列供水來源的變化，橙色為淡化水（來源：Israel Water Authority）

目前的數(shù)據(jù)顯示，沙特仍然是全球第一大淡化海水生產(chǎn)國(guó)，其產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的18%。2015年，以色列70%的水來自海水淡化，還產(chǎn)生了全球知名的海水淡化公司IDE。

蘇州浦宏環(huán)?？萍加邢薰臼且患覍Ｗ?/span>水處理設(shè)備的廠家，主要產(chǎn)品有RO反滲透設(shè)備，中水回用設(shè)備，EDI高純水設(shè)備,海水淡化設(shè)備，軟化水設(shè)備，超濾設(shè)備、去離子水設(shè)備，工業(yè)廢水污水處理設(shè)備等各種水處理技術(shù)的研發(fā)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)、安裝調(diào)試等一體化企業(yè)。商務(wù)咨詢：178-1187-2518 王工