我國海水資源化和脫鹽技術發展述要

高從堦

　　沿海地區含11個省、區和直轄市，陸地面積占國土總面積的15%，有18000多公里的海岸線和6500多島嶼，人口占全國的40%以上，社會總產值占60%左右，是我國人口最多、經濟最發達的地區。而該地區的的可持續發展也面臨著相當嚴峻的形勢和問題。土地、水和其他資源的日趨緊缺，近海海域的污染和近海海洋環境質量的退化等，嚴重制約了該地區經濟和社會的發展。向占全球水總儲量96.5%的海水要水，要其他資源，大力發展海水利用（資源化）技術，是解決沿海地區資源短缺和繁榮沿海經濟的重要措施。
　　海水利用（資源化）技術包括從海水中提取淡水，用海水代替淡水和海水中提取化工產品等技術，即通常所講的海水淡化，海水直接利用和海水綜合利用等，另有海水養殖和海水農業。這里重點談一下海水淡化。
　　海水淡化是從海水中獲取淡水的技術和過程。海水淡化以多級閃蒸（MSF）和反滲透（RO）為主，另外有低溫多效（LTME）和壓汽蒸餾等。世界上一億多人口的地區靠海水淡化解決用水的問題。RO海水淡化能耗已降到3kWh/m3，目前呈迅速上升趨勢，具有極強的競爭力。實踐表明海水淡化對沿海地區經濟的發展還將發揮其重要的作用。
　　海水直接利用是用海水代替淡水作為工業用水、生活用水和其他用水等。工業用水占總用量的70～80%，而工業用水中70%左右是冷卻用水，所以用海水代替淡水作為工業冷卻用水以及其他用水，對沿海城市十分重要。
　　在海水綜合利用方面，涉及制鹽、海水全利用（與海水淡化結合）、鹵水全利用、海水中微量元素的提取以及相關元素的高附加值產品的開發等。這對于改造傳統產業的舊工藝，提升鹽化工的水平，保護海洋環境等，是非常重要和必要的。
　　經過40余年的發展，我國在海水淡化、海水直接利用與綜合利用領域取得很大成就，培養造就了一大批專門技術人才，技術日益成熟，成本日趨降低，具備了產業化發展的基本條件。

脫鹽技術

　　海水淡化
　　早在上世紀50年代，為解決“水的危機”，美國從1952年起專設鹽水局，1974年后轉為資源技術局，不斷推進水資源和脫鹽的技術進步；1973年日本通產省下設造水促進中心，專門研究節能的脫鹽技術；歐洲則在尤里卡等計劃下推動海水淡化的發展。目前主要的技術是蒸餾法和膜法，蒸餾法是30年代開始的，現在以多級閃蒸（MSF）為主，另有低溫多效（LT-MED）等；膜法是50年代開始的，現在以反滲透（RO）為主,另有電滲析等。目前世界上脫鹽水產量約達3.0×107m3/d，主要解決飲用，其次為工業應用,其中海水淡化為2.0×107m3/d。
　　我國海水淡化技術是政府支持和國家重點攻關項目驅動下發展起來的，電滲析、反滲透海水淡化技術和蒸餾法海水淡化技術（多級閃蒸、壓氣蒸餾和低溫多效蒸餾）的研究開發等，都取得相當大的進展。
　　我國經過40多年的發展，已建成海水淡化工程12個，已建成和在建裝置總量超過每天60000噸。具備了萬噸級海水淡化的設計和工程能力，技術經濟指標達到同等容量的世界先進水平，噸水成本已降至5元左右。隨著裝置規模的擴大和技術的進步，造水成本仍有降低的空間。
　　苦咸水淡化
　　含鹽量1g/l～5g/l的水叫低鹽度苦咸水，5g/l～10g/l叫中鹽度苦咸水，10g/l以上為高鹽度苦咸水。將苦咸水淡化制取飲用水，能耗和價格比海水淡化低得多，據含鹽量的高低，一般能耗在0.5～3kWh/m3淡水。世界上中東、非洲、美國等許多地區靠苦咸水淡化解決工業用水和市政用水問題。目前世界上苦咸水淡化產量達7.0×106m3/d左右，膜技術占絕對優勢，其中RO占76%，電滲析（ED）占15.6%。最大的苦咸水淡化工程是美國尤馬河水的處理工程，產水量38×104m3/d，保證了河下游水的衛生標準。
　　我國自上世紀60年代末就開始用ED進行苦咸水淡化，至今已推廣應用得相當普遍，年產離子交換膜40多萬平方米，ED裝置近千臺。特別在低鹽度苦咸水脫鹽方面占據了較大的市場，日產水量約60萬噸。僅山西省大同礦物局10多個礦區日處理量就達2萬多噸，供冷卻用水和生活用水。80年代開始RO苦咸水淡化，隨著RO膜和相關技術的進步，RO在苦咸水淡化中的競爭地位越來越強，日產水量約50萬噸。僅大慶油田苦咸水處理量日產近1.2萬噸，主要供飲用。
　　苦咸水淡化主要方法是反滲透和電滲析，目前我國苦咸水淡化日產水量達50萬噸左右，已成為解決廣大苦咸水地區用水緊張的重要手段。

海水直接利用技術

　　海水作為冷卻用水
　　國外在這方面非常重視，美、歐、日等國家和地區年用海水作為冷卻用水超過五千億立方米，目前國內外仍以直流冷卻為主，用于電力、化工和冶金等行業；我國海水直流冷卻已有近70年的應用歷史，主要應用于天津、大連、青島、上海、深圳等沿海城市的電力、石化、鋼鐵、化工等行業，但年冷卻海水用量僅200億立方米左右，與發達國家尚有很大差距。國際上海水循環冷卻因突出的環保優勢得到了迅速發展和應用，單機海水循環量超過每小時15萬立方米。我國已形成海水循環冷卻緩蝕劑、阻垢分散劑、菌藻殺生劑和海水冷卻塔等“三劑一塔”成套技術和產品，正在進行工程示范，具備產業化推廣的基本條件。
　　海水脫硫
　　海水脫硫工藝自1970年成功的應用以來有近40多套在運行，廣泛應用于工業窯爐和電廠煙氣脫硫。目前在我國發展迅速。作為國家第一個示范工程，深圳西部電廠海水脫硫工程于1999年投運達標，并通過了國家環保總局主持的工程驗收。福建后石華陽電廠分別于1999和2000年投入運行兩套600MW的無GGH海水脫硫裝置。隨著我國環境保護法律、法規和標準的日趨嚴格及執法力度的加大，在未來10年內，至少有4000萬千瓦以上火電裝機容量需安裝煙氣脫硫裝置。我國是燃煤大國，酸雨和二氧化硫污染日趨嚴重，急需加快煙氣脫硫技術研究和設備國產化的步伐。
　　海水利用的其他方面
　　海水沖廁。目前香港地區每天沖廁用海水約60萬立方米，占全部沖廁用水的近80%，形成了一套完整的處理系統和管理體系。我國已解決海水沖廁的后處理關鍵技術問題，正在進行工程示范。另外，海水直接利用的其他途徑還有海產品加工用海水，除塵消煙和沖灰沖渣用海水，作消防、灌溉、洗滌、印染、化鹽、和軟化用水等，這都有成功實踐及良好的經濟和社會效益。

海水綜合利用

　　目前，全世界每年從海洋中提取食鹽5000萬噸、鎂及氧化鎂260多萬噸、溴20萬噸。
　　我國現年產海鹽約1800萬噸，為世界之首。相關的氯堿工業，產品供大于求，用離子膜改造舊工藝是十分必要的。制鹽副產的鹵水約1500萬立方米，其中含鉀鹽40萬噸，溴4萬噸，鎂鹽400萬噸，其中僅利用20%，80%仍排回海洋造成污染，在如何充分利用這80%鹵水，已取得一批海水鹵水資源綜合利用技術成果,如空氣吹出法海水提溴已經實現產業化，在氣態膜法海水提溴和海水提取鉀、鎂、鋰等關鍵技術上均取得重大突破，具備示范工程建設條件。
　　海水中D2O，T2O的儲量達200萬億噸，鈾的儲量是40億噸……從長遠考慮，按排海水提D2O，鈾、鋰、碘等也是有重要意義的。
　　將海水淡化與綜合利用相結合，兩者互補，也是值得深入探討的。

海水農業

　　我國有漫長的海岸線和星羅棋布的島嶼，可管理和利用的海域22億畝以上，鹽堿地6億畝，灘涂近3000萬畝，自然條件優越，發展海水增養殖海水農業切實可行。目前海水養殖年產量約500萬噸，海水和咸水農業剛剛開始，這在減輕對陸地的依賴，緩解用水緊張狀況方面也有重要意義。
　　我國是海洋大國，沿海地區經濟發達，水和其他資源短缺，海水利用是非常值得考慮的。海水利用中的大多數技術問題都得到切實的解決，推廣海水利用技術是可行的。海水利用中的大多數技術的經濟性隨著技術的進步，是有競爭力的，是可以接受的。
　　海水利用技術的發展，有待于科技的進步和創新，以使該技術不斷地向工藝簡便、高效節能和清潔生產的方向邁進；也有待于新的示范和社會的需求；更需要政府和企業界的介入以及管理、政策和法規等方面的支持。
　　2003年5月，國務院頒布實施的《全國海洋經濟發展規劃綱要》已將海水淡化與綜合利用列為未來重點發展的新興產業之一。為加速海水開發利用產業化進程，保障全面建設小康社會奮斗目標的實現，近來制定《全國海水利用專項規劃》，提出了2005年、2010年到2020年的相關展望。

《全國海水利用專項規劃》有關指標

年份

目標

項目 2005年 2010年 2020年 海水淡化 15～20萬立方米/日1～2個萬噸級LT-ME和RO海水淡化示范工程 50萬立方米/日，3～4個10萬噸級海水淡化工程。 150萬立方米/日 海水直接利用、循環冷卻、海水脫硫、其他（沖廁等）、苦咸水利用 200億立方米/年；1～2個萬噸級海水循環冷卻示范工程大力推廣1～2個100萬平方米以上海水沖廁示范工程。 500億立方米/年；5～10萬噸級海水循環冷卻工程；國產化示范（10個廠）；產業化示范（1200萬人用）；苦咸水淡化容量達到100萬噸/日，苦咸水冷卻量40～50萬立方米/小時。 1000億立方米/年替代淡水價值200～300億元。普及率達到80%以上。海水沖廁總面積達到15億m2（5000萬人用）苦咸水淡化容量達到300萬噸/日，苦咸水冷卻規模達到500萬立方米/小時。 海水綜合利用 規模示范 產業化示范 零排放海水淡化綜合利用，產業鏈改造，傳統制鹽業微量元素示范工程。 政策法規標準等 政策法規示范、技術標準、規范，組建中國海水利用產業協會。 建設3個示范城市、5個示范區，培育兩個產業化基地占國際市場份額5%。 國產化率達95%以上，占國際市場10%左右，年售水產值40億元，裝備產值50億元。