【海水淡化】关于脱盐的前世今生

北极星环保网讯:为了应对水资源的日益匮乏，在过去的30年中，脱盐已经发展为可行的替代水源。脱盐能够促使我们挖掘非传统水资源的巨大潜力，提供可持续，取之不尽的水源。脱盐目前仅提供全世界饮用水的1%，但这一比例正在逐年增加。预计未来五年内100亿美元的投资会促进新的生产能力，在原有的基础上增加产能570万m3˙d-1，预计到2030年生产能力将翻一番。

通过淡化苦咸水(含盐量小于10 000 mg˙L-1)，或盐度范围在30 000到44 000  mg˙L-1的海水制备淡化水。虽然苦咸水淡化可生产成本较低的水，但不会是未来替代供水的主要来源。全世界苦咸水的总含量是有限的(小于世界总水量的1%)，在世界上大多数的干旱地区，几乎是被充分利用。

世界各地的海洋中含有超过地球水资源的97.2%。海水的高盐量以及海水淡化的高成本使得世界上大部分的供水仍来源于传统的淡水水源：地下水、河流和湖泊。然而，不断变化的气候模式、人口增长的压力、有限的淡水供应及其成本正在改变着水行业的关注——世界正转向海洋寻找淡水资源。

海洋作为水源具有持续性、无限性两个独特的功能。世界人口的50%生活在靠近海岸线的城市中心。世界上许多干旱地区，例如中东、澳大利亚、北非和加利福尼亚南部，沿海地区的人口集中度超过75%。海水淡化为不断增长的水需求提供了一个合理的解决方案。

截止到2015年底，全球约有18 000家海水淡化工厂，总生产能力为8 655 万m3˙d-1。其中，中东和北非地区的生产能力大约占到了44%(3  732万m3˙d-1)。虽然在该地区海水淡化增长率预计每年可达7%至9%，但在未来十年内，亚洲、美国和拉丁美洲将会是促进海水淡化发展的“热点”地区。

1 海水淡化技术发展趋势

海水分离盐分主要有两种广泛应用的基本技术︰热法和膜法。在过去的10年中，利用反渗透法海水淡化(SWRO)膜(图1)的海水淡化技术在中东以外的地区已经起到主导市场的作用。虽然，在中东地区膜技术已经取得了长足的发展，低成本燃料和传统协同供电供水设施的采用使得热蒸发技术在该地区占据一定的主导作用。

图1 海水淡化工艺主要部分—RO膜

在过去的20年中，SWRO海水淡化技术联合大规模电厂，同电厂发电协同定位，增强了来自BOOT交付项目的竞争，使海水淡化的成本大幅降低。

SWRO技术的进步是促成了海水淡化成本降低的关键因素之一。高生产力膜元件具有可产生更多淡水的诸多特点︰高比表面积、致密膜包装。膜表面活性面积的增加，使得使用相同的直径膜元件的生产效率大大提高。

2 节约成本

能源是海水淡化项目中最大成本之一。图2显示了典型的海水淡化成本分布。

在过去的20年里，技术和设备的发展使得用于生产淡水的能量减少了80%。现在,海水淡化生产淡水所消耗的能量对于每个家庭(~2 000  kW˙a-1)而言，小于其使用冰箱的耗能。

3未来技术的进步

在海水淡化技术的进步是最接近计算机动力学的，像计算机一样，SWRO膜比第一代工作原型更小、更高效、成本更低。几百年前，沉淀和过滤等传统的技术最初被采用，目前已经得到适度发展;但新型的、更高效的海水淡化膜，新型热力学膜，混合海水淡化技术以及设备的改进每隔几年才得到推广。

在未来几年内不会有能够降低成本的重大海水淡化技术的突破。但是，生产成本的不断降低，加之水处理成本在更严格的监管下不断提高，生产成本会加速增加以海水作为水源的依赖性。未来会在全球沿海地区促进海水作为可靠，持续水源的选择性。

未来五年内，技术的进步会使海水淡化的成本减少20%，20年内减少60%(见表1)，成为饮用水生产行业可行的，具有成本效益的竞争者。

表1 —大中型海水淡化项目成本预测

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