【深度】中国近岸海域海水水质及海水淡化利用的研究进展

3.2 东海海水淡化现状

海水淡化产业在上海刚刚起步，发展相对滞后，但上海却拥有较为先进的海水淡化技术，如上海电气的低温多效海水蒸发技术，该技术日产淡水量达12000m3。上海704所与711所拥有较先进的多级闪蒸技术，华东理工大学拥有海水淡化浓盐水处理技术、低温多效蒸发器生产的关键设备——烧结型表面多孔管高通量换热器的生产技术。目前，上海决定通过政策来推动海水淡化产业，这是快速提升海水淡化产业发展的重要途径〔24〕。浙江是国内最早开展海水淡化应用的省份。截至2011年底，浙江已建成海水淡化装置设计产能达11万m3/d，占全国总产能的1/6，以市政供水为目的和与电厂配套的各占产能50%，淡化水已成为浙江主要海岛和沿海部分缺水地区淡水资源的重要补充〔25〕。目前已有的大型海水淡化工程有华能玉环电厂、大唐乌沙山电厂、舟山六横电厂、嵊山岛海水淡化工程等。华能玉环电厂海水淡化工程于2006年调试至今，一直运行稳定、安全，目前日产淡水量3.5万m3，预处理工艺流程为海水—微涡旋板折式反应沉淀池—浸没式超滤膜池—反渗透，为保证进水温度维持在25℃左右，淡化系统采用两路进水，夏天采用未经交换的海水，冬天采用循环水〔26〕。海岛地区舟山市是我国最早建设海水淡化工程的地区，截至2011年9月底，舟山总共建成海水淡化装置近20套，规模达54000m3/d，海水直接利用量7×108m3/a〔27〕。其中六横电厂10万m3/d海水淡化工程是我国最大的海水淡化项目之一，其预处理工艺流程为海水—絮凝反应池—斜板沉淀池—多介质机械过滤器—保安过滤器—反渗透系统〔28〕。针对东海水域受风浪和长江入海水影响、浊度变化大等情况，舟山各淡化企业采用浊度变化环境下调节药剂投加量及配比的方法，稳定前处理海水水质，降低制水成本。

4 南海海域

4.1 南海水质理化特征

南海被中国大陆、台湾岛、菲律宾群岛、大巽他群岛及中南半岛所环绕。南海海域面积为356万平方公里，其中有超过200个无人居住的岛屿和岩礁，通称为南海诸岛。温度上，由于接近赤道，南海表层水温较高，年平均水温为25~28℃，年温差变化小。盐度上，受沿岸淡水注入的影响，近岸海域盐度较低，中、南部海域盐度分布较均匀，为32.0‰~33.6‰，最高盐度值出现在次表层，可达35‰。郭敬等〔29〕发现南海混合层盐度的年际变异与ENSO现象之间存在较强的关系，厄尔尼诺期间南海北部盐度上升，南海中部和南部盐度下降，呈现“北强南弱”的空间形态，其中南海北部冬季最高盐度可达33.8‰~34.4‰，南海南部秋季最低盐度为32.8‰~33.0‰。杨海丽等〔30〕发现海南西部近海海域表层水体浊度与悬浮颗粒物浓度由近岸向外海方向逐渐降低，底部水体浊度与悬浮颗粒物的体积浓度高值区呈斑状分布，水体浊度和悬浮颗粒物体积浓度随着水深增加而增大。整体而言，南海海域具有温度高、盐度高、近岸SDI高的特点。

4.2 南海海水淡化现状

南海区中，香港的海水利用技术位于世界前列，其海水冲厕规模居世界之最。截至2006年底，香港拥有海水抽水站29个，装机容量173万m3/d，在港总人口694万中获取海水供应的人数为555万人，占总人口的80%。据统计，冲厕用水约70L/(人˙d)，冲厕用海水最高能减少40%的住宅用水，全港平均耗用海水量80万m3/d〔31〕。在海水淡化研究方面，目前香港已建立鸭脷洲和屯门的小型海水淡化试验工程，正在兴建军澳海水淡化厂，建成后预计供水量为5000万m3/a。在广东省，火电厂和核电厂直接利用海水作为工业冷却水已有一定规模，2009年淡化技术应用工程公司有80多家，从事反渗透、电渗析淡化设备配套生产的单位有23家，已初步形成以反渗透技术为主体的海水淡化技术产业群〔32〕。至2012年底，广东省日产淡化水量为3.08万m3，居全国第6位，已有的海水淡化工程有平海电厂、国华台山电厂、惠来电厂、惠州平海电厂等。其中惠州平海电厂于2009年开始运行，目前海水淡化量为16704m3/d，其预处理工艺为海水—斜板沉淀池—清水池—AMIAD滤网式自清洗过滤器—超滤装置。深圳市毗邻南海，2005年全市电厂使用冷却水的海水用量达73亿m3，海水经淡化后主要用作居民的生活饮用水和冲厕用水，海水淡化技术大大缓解了深圳市淡水资源短缺的局面。

5 我国海水淡化的发展前景和建议

整体而言，我国海水淡化技术日趋成熟，海水淡化设备的自我研发、设计和制造已具有一定基础，海水淡化工程设计、建设和运营管理已具备一定的能力和经验。此外在国家层面上，中央政府和各级地方政府开始重视海水淡化，通过规划、政策积极引导规范海水淡化市场，沿海各地及社会各界积极推动海水淡化工作开展，至2012年底全国已建成海水淡化工程95个，日产淡化水总规模77.4万m3。其中，天津、河北、浙江、辽宁、山东省日均淡水产量居全国领先〔33〕。因此作为新兴产业，海水淡化产业前景广阔，但是从近10a的发展力度来看，我国海水淡化仍存在一定问题，根据中国《海水利用专项规划》：2010年海水淡化装置产水量为80~110万m3/d，因此目前全国海水淡化装置产水值(77.4万m3/d，2012年)与规划值仍存在一定距离〔34〕，此外海水淡化工程技术方面也存在一些显著问题，如海水淡化装置核心设备和技术依旧掌握在美国、德国等国家;海水源水和淡化水卫生标准未规范化;浓缩海水的排放问题等。针对这些问题，笔者提出以下建议和意见。

5.1 海水源水和淡化水水质标准的制定

海水源水水质不仅对海水淡化预处理工艺、后步脱盐淡化工艺及运营成本影响巨大，对于饮用主体的心理接受度也产生重大影响。目前，淡水源水水质评价主要依据CJ3020—1993《生活饮用水水源水质标准》，该标准适用于城乡集中式生活饮用水的水源水质，对于淡化水的海水源水则没有相应标准。中国国家海洋局发布的《2012年中国海洋环境状况公报》显示：我国海洋环境质量状况总体较好，但近岸海域水体污染、生态受损等环境问题依然突出，其中未达到第一类海水水质标准的海域面积为17万km2，水质为劣四类的近岸海域面积约为6.8万km2〔35〕。因此，为推进海水淡化工作的开展，海水水源水质标准的制定已迫在眉睫。此外，当前饮用水的卫生评价主要是依据GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》进行，该标准以饮水安全为基点，以水源水是地表水和地下水为前提，以有害、有毒的污染物最大限量值指标为主。对于淡化水，产水呈弱酸性且缺乏有益的矿物盐，因此一般需要对淡化海水进行后续的矿化处理，以提高矿物质含量和碱度。但目前生活饮用水标准中缺少有益于人体健康指标的最低限量值，难以全面地评估海水淡化水的水质。因此建议针对海水淡化水的水质特征制定相应的海水淡化水水质卫生标准。

5.2 能耗和成本方面

在海水淡化成本中，能耗是决定性因素。目前，海水淡化主流技术有低温多效蒸馏、多级闪蒸和反渗透法，3种技术的能耗在2.5~5 kW˙h/m3，从成本考虑日产淡水20000m3的设备中低温多效蒸馏法运行成本最低，约为0.56美元/m3，反渗透工艺成本居中，为0.63美元/m3，而多级闪蒸成本最高，为0.89美元/m3〔36〕。这些价格相对国内淡水价格而言仍然偏高，因此在大型海水淡化企业中，开发自主创新技术以降低淡化能耗和成本仍是首要任务。而对于淡水实际需求紧迫、日产淡水量需求为几十到上千吨的海岛而言，反渗透法由于适用范围广、维护简易等优点，推广率更高。但其缺点在于随着日产淡水量的降低，能耗和成本也显著增加。因此，开发低成本国产小型高压泵和能量回收装置等技术，降低小型海岛海水淡化规模小、电价昂贵的淡化水成本，解决缺水中小型海岛的饮用水问题，是影响近岸海岛和边远海岛开发、发展的决定性因素，也符合我国海洋经济发展的需求。

5.3 政策管理方面

对于海水利用业，中国海洋经济发展“十二五”规划提出：需提高海水淡化技术自主化水平，实施海水淡化科技产业化工程，开展产业化技术和政策示范，鼓励并支持沿海城市、海岛组织实施大规模海水淡化产业示范工程。但到目前为止，海水淡化产业方面仍然缺少相关政策的推动和引导。与淡水相比，由于缺少相应的水价补贴政策、缺少政府的全民引导动员、缺乏民众的意识认可等原因，淡化海水无法进入寻常百姓家。因此，在后期海水淡化产业化的推广过程中，必须政策支持在前，政府引导在后，相互辅助，走向市场运作、企业管理的发展模式。特别需要鼓励和支持海水淡化进入市政管网、倡导淡化海水的分级分质供水模式、提高海水淡化水的利用效率。在淡化水的价格方面，政府需要制定相应的新型水价机制和海水淡化的财税政策，创造培育海水淡化产业发展的环境，全面推动我国海水淡化产业的迅速发展，缓解国家水资源战略储备危机。

5.4 建立浓海水循环利用经济体制

海水淡化项目建设投产的最大副产物即为浓海水，目前处理浓海水的途径主要有两类：直接排放和资源化循环利用。针对浓海水直接排放问题，近年来的研究均发现排放水因物理性质的改变和残留化学品的毒性对海洋生物造成了潜在威胁。近期，《国务院办公厅关于加快发展海水淡化产业的意见》〔国办发(2012)13号〕中明确指出：“推动和督促临海、近海企业将海水淡化产生的浓盐水用于制盐及盐化工产业”。因此，开展浓海水化学资源综合利用，建立浓海水循环利用经济体制，是海水淡化产业可持续发展的唯一道路。在工艺流程上，浓海水可以与传统滩晒制盐及盐化工相衔接进行综合利用，生产海盐、溴、镁等产品;也可采用电渗析浓缩制盐为核心的综合利用。

来源：《工业水处理杂志》微信