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PAGEPAGE1海水淡化概况关键字：海水淡化、国内外、技术、发展、产业1.前言随着全世界缺水问题的日益严重，有人预言在21世纪，世界各国之间将变为水资源之争。因此解决水资源迫在眉睫，海水淡化技术与产业快速发展起来。2.背景随着现代化建设的高速发展，人口的急剧膨胀，以及人们物质文化生活水平的极大提高，水的用量与日俱增，但是供水量却有减无增，而且水体污染日趋严重。全球范围及至全国性的供水矛盾日益突出。人类正面临着来自水资源和水质性两大危机越来越严峻的挑战。所以，合理地开发利用水资源已成为全世界共同关注的热点，防止水危机的呼声浪高一浪，正席卷全球。全球海洋面积占地球面积的71%，但是海水中有大量的盐，能不能从浩瀚的海洋中去除盐份，提取出淡水呢？答案是肯定的！海水淡化已是解决全球水资源危机问题的重要途径，尤其在中东地区和一些岛屿地区，淡化水在当地经济和社会发展中发挥了重要作用，已成为其基本水源。3.现状3.1国外2000年，全世界共有100吨级以上海水淡化厂已发展至1.1万家，以年增长率15%—25%攀升，淡化产水量达2437万吨/天。成效额已达数百亿美元。淡水产量最高是沙特阿拉伯，占世界总产量的四分之一；美国产量位居第二位，占世界总产量的15.2%。近年来世界上海水淡化正向高效化、低能化和规模化的目标发展，反渗透（SWRO）、多级闪蒸（MSF）和多效蒸发（MED）更成为适用于大型海水淡化技术的主流。海水淡化已成为解决全球水资源短缺的重要途径尤其在中东地区和一些岛屿地区，淡化水在全球经济和社会发展中发挥了重要作用。例如，以色列70%的饮用水源来自于海水淡化水，2005年日产海水淡化水量达73.8万立方米；阿联酋饮用水主要依赖海水淡化水，2003年日产海水淡化水量达546.6万立方米；意大利西西里岛500万居民，2005年日产海水淡化水量为13.5万立方米，约占全部可饮用水源的15%～20%。3.2国内（1）.蒸馏法经过多年研究和试验，目前基础和配套技术已有很大提高，材料、防腐、阻垢等关键技术已初步解决，在引进技术造水能耗方面大约为16kwh/m3淡化水左右。（2）太阳能法淡化技术的开发研究从70年代中期开始，初期在甘肃省苦咸水地区试验，接着由中科院广州能源所在南海蜈岐州岛和西沙中建岛为解决当地军民用水问题而研制，并建立的两台顶棚式直接蒸发装置。（3）电渗析法电渗析技术国内的应用以工业上工艺用水为主，占80%以上，其次是废水处理和海水、苦咸水淡化供饮用。（4）反渗透法技术研究从1967年开始，先后开发成功板框式、卷式、管式和中空纤维型等多种类型膜件和装置。近10年来，反渗透技术在我国后来居上，发展很快，除在工业和医药等行业中常用于制备纯水和高纯水，以及在饮水行业中生产纯净水外，已成为海水淡化的主流技术。4.认识4.1国内外水资源现状地球表面覆盖着大量地球表面覆盖着大量的水,但遗憾的是,目前地球上人类可直接使用的江河、湖泊、水库及浅层地下水只占世界淡水的1%，约占地球总水量的0.007%。随着经济社会的高速发展和人口的急剧增加,水资源危机已成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题。世界范围的普遍缺水使海水淡化技术从中东的沙漠地区扩展到全球的主要沿海国家,形成了海水淡化水的生产销售和装备制造两大产业。我国是一个水资源短缺的国家，水资源时空分布不均。近年来我国连续遭受严重干旱，旱灾发生的频率和影响范围扩大，持续时间和遭受的损失增加。目前全国600多个城市中，400多个缺水，其中100多个严重缺水，而北京、天津等大城市目前的供水已经到了最严峻时刻。与此同时，由于人口的增长，到2030年我国人均水资源占有量将从现在的2200立方米降至1700至1800立方米，需水量接近水资源可开发利用量，缺水问题将更加突出。4.2海水淡化技术4.2.1海水淡化技术的研究起始于20世纪50年代中期，到现在，海水淡化已发展成为一种可靠的工业技术。根据不同的的分类方式，海水有不同的淡化方法。按分离过程分类，海水淡化方法主要有蒸馏法、膜法、结晶法、溶剂萃取法和离子交换法等。其中蒸馏法又有多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(ME)和压汽蒸馏(VC)之分,膜法海水淡化技术则包含了反渗透法(RO)和电渗析法(ED),结晶法则由冷冻法和水合物法构成。蒸馏法是最早采用的海水淡化技术,是海水淡化最主要的方法。蒸馏法海水淡化是将海水加热蒸发,再使蒸汽冷凝得到淡水的过程。蒸馏法具有其他淡化方法不可比拟的特点:设备简单可靠;受原水浓度限制较小,即当料液浓度变化时,蒸发过程的条件改变不大,能耗变化较小,故蒸馏法更加适合于海水及高浓度苦咸水淡化;海水蒸发所得的水就是蒸馏水,水质较高;直接利用热能,避免了能量转换过程的损耗,可利用低压蒸汽、废可燃气体、熔炉废热、温泉热等廉价热能,较为经济。膜法海水淡化技术是指用天然或人工合成的高分子薄膜,以外界能量或化学位差为推动力将海水溶液中盐分和水分离的方法。膜法海水淡化技术由于过程中不存在相变,能量消耗较少,是目前海水淡化方法中最具潜力的方法之一。从所利用的能源来分,除了常规热能、电能之外,还有太阳能淡化,核能淡化等。4.2.2海水淡化技术的比较就蒸馏法和反渗透法海水淡化而言,蒸馏法海水淡化利用热能和电能,膜法海水淡化只利用电能。蒸馏法适合于有热源可以利用的场合,反渗透淡化适合于有电源的各种场合。就全球海水淡化装置而言，多级闪蒸和反渗透的应用最广。多级闪蒸的总容量目前在海水淡化领域仍属第一，而反渗透技术由于具有无相变、节省能源的特点，发展速度最快，淡化成本也降得最快，其在海水淡化领域的总容量已经接近多级闪蒸的容量份额。1998年国际脱盐协会（IDA）公布的统计结果表明，MSF为44.1%，RO为39.5%，ME为4.05%。两年以后，MSF降为42.4%，RO为41.1%。很明显，RO的产水容量很快就要超过MSF。4.3海水淡化技术的应用多级闪蒸在中东国家的广泛应用得益于两个方面的原因,一是他们石油资源丰富,利用丰富廉价的油田气发电,建立水电联产系统,抽汽轮机乏汽,供给多级闪蒸淡化装置,因而能源费用极低。另一方面,多级闪蒸技术最成熟,多级闪蒸装置便于大型化和特大型化,设备使用寿命长。另外,海湾水的高温(夏天高到40摄氏度),高盐度(总含盐量高到40000mg/L)和高污染,特别是石油污染,都限制了反渗透技术在该地区的应用。而在世界其他地区(南美除外),反渗透市场份额则尤为突出。欧洲的海水淡化主要采用的是反渗透法,亚洲的日本现有淡化水生产能力为1009600m3/d,也主要采用反渗透法。其中冲绳日产40000m3RO厂的建设,更是对邻国新加坡等提供了更多的经验和决策依据。而美国在处理苦咸水(地表水)方面反渗透技术应用最广。20世纪80年代后期,纳滤、超滤、微滤技术以较高的速度在水处理中采用,虽然纳滤、超滤、微滤不能用于直接脱盐,或脱盐率较低,但用于海水预处理则保证了反渗透海水淡化装置长期稳定的运行。美国到2025年的淡水生产规划基本上都采用膜法,对蒸馏法没有安排新的项目4.4海水淡化的发展4.4.1国外海水淡化的发展=1\*GB3①技术发展经五十余年的发展，世界上海水淡化技术日趋成熟，多级闪蒸（MSF），多效蒸馏（MED）和反渗透（RO）是目前海水淡化领域的三大主流技术。其中，多级闪蒸、多效蒸馏为蒸馏法，反渗透为膜法。目前，世界上脱盐水产量近4!107m3/d，其中MSF和RO各占市场的45%左右，解决了1亿多人口的供水问题。目前，国际上海水淡化技术、设备研究与应用取得重要进展。日本积极研发合成纤维膜海水淡化技术，美国利用纳米技术开发新型海水淡化装置。=2\*GB3②海水淡化产业发展目前，海水淡化已成全球性新兴产业。沙特、以色列、新加坡、海湾国家、美国、英国、法国、日本等150多个国家和地区都投巨资，开展了海水淡化工作。现在，全世界共有约14000多座海水淡化厂。2008年全球海水淡化总产量已达到日均6348万吨，全球海水淡化工程总投资额达到248亿美元，每年以20％-30％的速度增长。沙特阿拉伯是世界淡化水产量最大的国家，目前淡化海水日产量超过330万升，占世界淡化海水产量的18%。沙特在最近几年将耗资400亿里亚尔（107亿美元）在全国新建一系列供水项目，包括海水淡化和输水项目。新加坡的新泉海水淡化厂是亚洲目前最大的淡化项目，其供水能够满足该国10%的用水需求。预计到2015年全球海水淡化市场将有近950亿美元的商机。沙特开始发展太阳能海水淡化项目。新技术研发成果一步步破解海水淡化。4.4.2我国海水淡化的发展=1\*GB3①技术发展我国海水淡化技术的研究起步较早，1967年1969年全国组织海水淡化会战，同时开展了电渗析、反渗透和蒸馏等多种海水淡化技术方法的研究。1981年建成西沙200m3/d电渗析海水淡化装置；1997年"2000年期间，先后建成了500m3/d、1000m3/d反渗透海水淡化装置；近年来，中国在反渗透法、蒸馏法等主流海水淡化关键技术方面均取得重大突破，完成了自主知识产权的3000立方米／日温多效海水淡化工程，以及5000立方米／日反渗透海水淡化工程；海水直流冷却技术已进入万立方米／小时级产业化示范阶段。中国具有自主知识产权的单机日产1万立方米反渗透法海水淡化装置和日产1.25万立方米蒸馏法海水淡化装置已建成投产，且运行良好。=2\*GB3②海水淡化产业发展目前，全国在建、待建的海水淡化工程规模如下图所示：2003年，山东荣成日产10000m3级反渗透海水淡化示范工程一期5000m3/d机组建成投产；2004年，低温多效海水淡化示范工程项目3000m3/d低温多效海水淡化装置在青岛的黄岛电厂建成。经过近40年的研发和示范，我国海水淡化技术已日趋成熟，为大规模应用打下了良好基础。我国已成为世界上少数几个掌握海水淡化先进技术的国家之一。近年来，我国在核能海水淡化，以及在引进、消化和再创新海水淡化先进技术和装备制造等方面做了大量工作。预计“十二五”期间，我国海水淡化将达到150万至200万吨/日，是现有产能的三、四倍，投资规模将达到200亿元左右。4.5我国的海水淡化存在的问题我国海水淡化虽然起步较早，但存在发展慢、规模小、市场竞争力不强等问题，主要表现在（1）海水淡化水日产量还很少，尚未成为沿海地区的重要水源，海水淡化装置仍属于千吨级，规模小（2）海水淡化吨水成本虽已降到目前的近5元，但相对于大部分沿海城市偏低的自来水价格而言，仍然偏高，这是制约海水淡化发展的最直接和最主要因素之一。=3\*GB2⑶随着海水淡化技术的日益普及，它对环境所产生的影响，例如金属和化学物质渗入盐水的问题等。=4\*GB2⑷海水淡化需要消耗大量的能源，产生更多的温室气体，据估计，一个大型海水淡化工厂每年使用的电力相当于3万个家庭的用电量。4.6建议=1\*GB2⑴自主技术为主,消化吸收为辅一个国家不能依赖进口水资源,也不能依赖进口设备生产水资源,否则会矛盾和冲突不断。我国海水淡化已形成一定的自主技术基础,应该走以自主创新为主、以消化吸收为辅的道路。=2\*GB2⑵注重基础研究,加强能力建设,注重项目引导,培养产业联盟加大基础研究的投入力度,完善实验室建设,通过能力建设培养人才,促进研究能力和水的提高。加强对相关专项的领导和协调,提高项目管理水平,组织联合攻关,集成有关院所、学、企业在海水淡化技术、装备制造、工程建设、配套设施、资金等各方面优势,依托沿海大型火电厂、工业区建设,完成示范工程建设,培养产业联盟,提高产业竞争能力。=3\*GB2⑶国家引导、社会联动、多元化投融资,通过示范培养人才和提升总体水平国家和地方政府联动,进行诸如海水淡化价格体系、淡化水进入城市供水管网可行性、海水淡化产业税收政策、优势企业进行海水淡化项目的激励机制等研究工作,调动各方积极性,推动海水淡化的国产化和产业化进程。对重要的海水淡化工程给予合理的资金补助,采用政府投入和社会资金相结合的投融资模式建设示范工程。依托示范工程和重大项目凝聚和培养人才,提升技术总体水平。=4\*GB2⑷标准和规范体系先行,强化市场监管建立完善的标准和规范体系,从海水水质、海水净化、海水预处理、淡化水水质、技术咨询、工程设计、设备制造等各方面推进标准化。从技术评估、投资估算、设备考核、成本核算、运行管理等方面建立海水淡化系列技术规范,保证海水淡化技术的高起点、高标准和规范化发展,并以此建立市场监管机制。5.结语目前，国外的海水淡化技术已日趋成熟，技术进步和日趋完善的生产工艺已逐步降低了海水淡化的成本和能耗，许多新建的海水淡化厂都有严格的环保措施。我国虽然起步较早，但由于历史原因造成其发展较慢，竞争力弱，所以必须加大海水淡化技术和装备的研发，示范和产业化步伐，加大自主创新和引进、消化和吸收再创新力度，向大型化、规模化发展；国家必须从资金、政策和机制上加大对海水淡化的支持力度，逐步建立起“政府引导，市场运作”的海水淡化产业发展机制。海水淡化方法(2)低温多效多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发,前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源,并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素,近年发展迅速,装置的规模日益扩大,成本日益降低,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,用廉价材料降低工程造价,提高操作温度,提高传热效率等。多级闪蒸所谓闪蒸,是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下,部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水,依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发,将蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大,技术最成熟,运行安全性高弹性大,主要与火电站联合建设,适合于大型和超大型淡化装置,主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠,主要发展趋势为提高装置单机造水能力,降低单位电力消耗,提高传热效率等。电渗析法该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片,按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室海水被淡化,而相邻隔室海水浓缩,淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水,也可以作为水质处理的手段,为污水再利用作出贡献。此外,这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。海水淡化前途无量水是生命之源，但全球可供人类直接使用的淡水严重缺乏。在全球现有淡水中，近70％冻结在冰盖中，其余大部分是土壤中的水分或是深层地下水，难以供人类直接使用。权威资料显示，目前地球上人类可直接使用的江河、湖泊、水库及浅层地下水只占世界淡水的1％，约占地球总水量的0.007％。随着人口总量的增长和生产用水数量日益加大，地球上现有可供人类直接使用的淡水资源面临枯竭。缺水严重威胁着人类生存和生产发展。有人预言：在世界各国之间，19世纪争煤，20世纪争油，21世纪将争水.在海湾国家，由于传统的水资源几近枯竭，海水淡化发展已有较长历史，早就实现了“饮用海水”。沙特阿拉伯是世界淡化水产量最大的国家，目前淡化海水日产量超过330万升，占世界淡化海水产量的18%。沙特在最近几年将耗资400亿里亚尔（107亿美元）在全国新建一系列供水项目，包括海水淡化和输水项目。阿联酋通过加快发展大型淡化装置以满足不断增长的城市用水需要，已成为世界上人均淡化水拥有量最多的国家。在以色列，从上世纪五六十年代就开始进行海水淡化，淡化水在供水结构中所占份额不断增大，并且几乎所有的水资源相互连接，然后进入国家管网。新加坡的新泉海水淡化厂是亚洲目前最大的淡化项目，其供水能够满足该国10%的用水需求。所生产的淡化水由输水管引入最近的公用事业局储水池，与普通淡水混合后，直接进入城市供水，输送给西部居民饮用。海水淡化从上世纪五十年代发展至今，为人类用水做出了重大贡献。淡化水质完全可以达到市政用水各项指标，越来越多的人通过饮用淡化海水来生存。随着常规水资源的污染与枯竭，开发蕴藏量丰富的海水成为必然趋势，淡化海水也完全能成为安全健康的放心水。目前，国际上海水淡化技术、设备研究与应用取得重要进展。日本积极研发合成纤维膜海水淡化技术，美国利用纳米技术开发新型海水淡化装置，沙特开始发展太阳能海水淡化项目。新技术研发成果一步步破解