有一天，我們要喝海水

時間：2006-11-14 來源： 作者：

    有人斷言，水業將是21世紀最大的行業，這一點姑且不說，但水(指淡水資源，以下文中如沒有特殊說明，所提到的“水”均指淡水)是“生命線”，水資源關系國計民生。目前世界上許多國家包括我國在內面臨缺水，這已成為不爭的事實。缺了水，一切發展都是空話。水的問題遲早要解決。我們既不應等到淡水極度短缺那天再想辦法，也不能依靠外國解決我們自己缺水的問題。我國沿海地區人口增長，經濟進一步發展，水資源短缺問題將會進一步加劇，開辟傳統水源、挖掘傳統的水源的潛力已跟不上該地區經濟和社會發展的需要。怎么辦？海水，也是水！守著巨大的水庫——海洋，還不知道從哪里要水喝？有識之士早就把希望投向了海洋，把目光鎖定在海水淡化。

　　 隨著淡水資源短缺問題突出、海水淡化技術的不斷發展及其實際應用，利用海水淡化技術解決淡水資源短缺問題越來越受到世界各國、各地區的重視，各國都在加緊研究開發較低成本的海水淡化技術，而海水淡化成本高的問題將會得到根本的解決。向大海要水并加以綜合利用，是現實發展的正確選擇，是實現水資源可持續利用、保障沿海地區經濟社會可持續發展的重要措施，具有重大的現實意義和戰略意義。我國海水淡化市場需求巨大，如果中國人自己不搞，國外的公司肯定會來占領市場；可喜的是我們的海水淡化技術已趨于成熟，正在齊心協力使其邁向產業化的大門。

　　 其實，人類需要的水都是來自大海，而現在與過去的區別是，現在我們完全可以主動要水，不用再看“天的臉色”——海水淡化，這一過程您了解嗎？

　　 當今世界水資源短缺日益突出，我國被列為世界13個缺水的國家之一，因此，大力發展海水淡化技術和產業是確保我國可持續發展的一項戰略措施記者：提起海水淡化，我們都感到這是件好事，但許多人對它還不是很了解，感覺很遙遠，您覺得為什么會有這樣的感受？

　　 馬學虎：我想，主要是因為現在還沒有意識到缺水的嚴重性。隨著人口不斷增加、工農業的飛速發展和生活用水量的與日俱增，淡水資源短缺矛盾日益突出；在21世紀，水資源正在變成一種稀缺資源。水資源問題已成為國家經濟、社會可持續發展的重大戰略問題。而全球總水量的97.2%是海水，因此，把目光瞄準海水淡化，向大海要“甘泉”，已成為解決淡水這個“生命線”問題的有效途徑。其實陸地上的水也是來自海洋，這就是雨、雪的過程，現在科技的發展使人類可以依靠自己的力量主動向大海索取淡水，這是人類的幸事，是個大方向。

　　 記者：如果陸地淡水資源不足的話，海水淡化的重要意義就會凸顯。那么，我國水資源目前處于一個怎樣的狀況？

　　 馬學虎：我國淡水資源表現為總量豐富，但人均量少，短缺嚴重。有數據顯示，我國年水資源總量約為2.8萬億立方米，居世界第四位，但人均不足2400立方米，居世界第109位，是世界上13個缺水的國家之一。目前，我國有400個城市缺水，110個城市嚴重缺水；特別是含11個省、區和直轄市，有1.8萬多公里的海岸線和6500多個島嶼的沿海地區，人口占全國40%以上，社會總產值占60%左右，但由于水資源時空分布不均、水資源污染和不合理利用等因素造成沿海許多地區水資源短缺，經常面臨“水荒”的考驗，許多城市如大連、天津、青島、連云港人均水資源量低于500立方米，屬于嚴重缺水城市，每年因缺水而影響工業產值達2000多億元，同時影響了百姓生活，制約了該地區經濟和社會的可持續發展�？梢哉f，水資源問題成為我國經濟發展中所面臨的一個極其嚴重的問題。

　　 因此，發展以高新技術為支柱的海水淡化和綜合利用產業，建立淡水補充水源，是確保我國沿海地區用水安全和經濟持續增長的一項戰略措施。

　　 記者：解決地區缺水問題目前還可以利用節水、區域調水等方法，那么海水淡化與之相比的優勢是什么？

　　 馬學虎：我們常說“開源節流”。節約使用水，蓄水、跨流域調水都是有效解決缺水的辦法。但這幾種辦法的共同點都只是實現了水資源的時空位移，總量并沒有增加，就是“節流”。開采地下水屬于“開源”，但地下水本身及開采有個限度的問題，過度開采會造成地下水位大幅度下降，引起地面沉降，沿海地區還會產生海水倒灌。而另一種“開源”的方式———淡化海水則取之不盡、用之不竭，等于增加了淡水總量，這對于長遠解決我國水資源短缺問題具有戰略意義。有專家做過比較，從資源和生態的可持續發展考慮海水淡化的成本要低于水庫蓄水和跨流域調水的成本。低溫多效蒸發和反滲透各有特點，將成為未來大規模海水淡化工程的兩種主導技術記者：按我們一般人理解，要淡化海水，就要把其中的鹽分去掉，是這樣嗎？海水淡化的原理是什么？

　　 馬學虎：淡化可以說是一個去鹽的過程。目前應用較為廣泛的主要有蒸餾法和反滲透膜法兩種方法。蒸餾法是將海水蒸發后，進行冷凝，再將其除氧、除碳。蒸餾法又分為多級閃蒸、多效蒸發等方式。而反向滲透法是強迫海水通過細密的特殊制造的、具有選擇透過性能的薄膜，這種膜具有高脫鹽、高透水和高耐氧的功能，讓海水在膜的一邊，然后給海水施加高的壓力，使海水中的水通過膜滲透到另外一側，把水跟海水里面的鹽分開了，從而提取出純凈的水。

　　 記者：這兩種方法各自特點是什么？目前哪種方法應用的比較廣泛？我國的海水淡化技術發展的情況如何？

　　 馬學虎：應用這兩種技術進行大規模的淡化海水都需要安裝相應的設備裝置。用反滲透膜淡化的主要優勢是投資費用低，能耗低，占地少，建造周期短，而且具有易于自動控制、啟動運行快、安全可靠等特點，因而受到青睞。但目前膜技術主要掌握在外國人的手中，我國用膜90%都是進口的，同時反滲透膜對海水預處理要求嚴格，膜在使用中易被污染，需要經常清洗，二三年就要更換，因此維護費用相對較高。

　　 要大規模地生產淡水，蒸餾法也是重要的方法。常識告訴我們，水在常溫常壓下要加熱到100℃才沸騰，產生大量的水蒸氣。傳統的閃蒸法只考慮了通過升高溫度獲得水蒸氣的方式，耗能甚巨，而且高溫條件下的材料腐蝕和污垢都很嚴重，因此蒸餾法一度陷入困境。而近年來的多溫低效蒸餾方法是將溫度降下來（最高不超過70℃），把經過適當加溫的海水，送入人造的真空蒸發器中，海水中的部分水會蒸發成水蒸氣；許多這樣的真空蒸發器連接起來，就組成了大型的海水淡化工廠。蒸餾法淡化工程前期投資費用巨大。目前國際海水淡化用蒸餾法的約占3/4。近年來，低溫多效蒸發海水淡化的方法呈現出良好的發展勢頭，單臺產量在快速增長。低溫多效蒸發和反滲透將成為未來大規模海水淡化工程的主導技術，而且這兩種方法在我國都有很好的研究基礎和小規模工業化試驗，未來的市場前景非常樂觀。目前海水淡化在100多個國家得到應用，其成本不像人們想象的那么高，隨著技術的成熟，降低成本的空間很大記者：我們最關心的是海水淡化的成本，如果成本居高不下，勢必影響大規模普及，那么現在淡化1立方米海水最少需要多少費用？

　　 馬學虎：是的，成本是關鍵因素。總的來說，目前淡化的成本離人們能普遍接受的價格還有一定的差距。所以今后工作的重點應該是降低水的成本。

　　 人們一直認為海水淡化成本過高，其實這里面有個理解上的偏差。隨著技術的不斷進步，淡化海水成本與自來水相比，在許多國家已相差無幾，如澳大利亞自來水價格為0.9－1.16美元／立方米，其大型海水淡化廠的淡化水一般也在1.2美元左右。在我國，居民感覺自來水水價低，其實是因為國家對自來水有巨額補貼。自來水大多需要遠距離引水工程，這需要巨大的直接投資，同時工程維護費和引水的間接耗費也相當高，如果都計入成本，則接近淡化海水的成本。

　　 據測算，如果海水淡化達到一定的規模而且又解決了地區熱源（比如利用工業余熱和熱電水聯產等）的問題，并通過一定的政策傾斜，淡化海水后的水價格是完全可以為城鎮生活用水和工業用水所接受的。如果要給個“數”的話，目前我國淡化水成本為4－7元/立方米。隨著海水淡化技術的不斷發展，達到1－2元/立方米是有可能的。規模很大的海水淡化處理廠，的確需要非常大的投資，但海水淡化處理廠建成后可進行經營活動，即收用水費以求發展，這和建高速路是一個道理。

　　 記者：降低成本的關鍵是什么？您能不能具體談談。

　　 馬學虎：剛才提到了，反滲透膜技術法目前應用較為廣泛，但這一技術的關鍵是膜和膜組件以及能量回收系統。而目前我國用的膜及裝置主要靠進口，因此加大了成本，這就需要加強膜材料的自主開發能力，用國產膜代替進口膜，降低成本。對于蒸餾法，主要是解決用來加熱的熱源問題。如果利用一次能源單獨產生熱源的話，造水成本極高。所以，蒸餾法海水淡化必須和能源的綜合利用相結合。

　　 因此，在現有熱源的地區和單位如石化公司、熱電廠、鹽場建淡化項目，是一個很好的選擇，這樣對海水淡化來說，熱源解決了，而對于企業來說，對多余的熱源是一個再利用、變廢為寶的過程。而長遠來看，核能作為大規模海水淡化的熱源，也是一種可靠而經濟的選擇，因為用核反應堆作為熱源，相關技術已經成熟。

　　 記者：海水淡化后的水質如何？

　　 馬學虎：一級反滲透海水淡化的每升產品水的含鹽量一般為300—500毫克，符合我國飲用水衛生標準。蒸餾法海水淡化的產品水質好且穩定，每升水的含鹽量一般小于15毫克。稍作處理后可以為低壓鍋爐補水。添加部分微量元素或礦物質后即可用作生活飲用水。

　　 記者：中東地區許多國家由于嚴重缺水，海水淡化工程大批上馬。是不是還有許多缺水的國家也在大力發展海水淡化？目前，世界上海水淡化是一個怎樣的狀況？

　　 馬學虎：中東盛產石油，往往土地“富得流油”，卻很難打出一口淡水井。水比油貴的現實，使海水淡化工廠如雨后春筍般出現在西亞的海岸線上�，F在中東地區海水淡化量占全球海水淡化量60％，其中阿聯酋和沙特阿拉伯的海水淡化產量分別占24.2％和23.7％。有的國家的淡化海水已經占到了本國淡水使用量的80%-90%。隨著陸地水資源匱乏的日趨嚴峻，各國都在加緊研究開發較低成本的海水淡化技術。目前全世界已有125個國家應用海水淡化技術，有近2萬座海水淡化廠，每天生產淡化海水3000萬立方米以上，且以10%到30%的年增長率攀升。海水淡化的國內外市場需求巨大，成為朝陽產業，我國的技術已趨成熟，應抓住機遇求發展記者：世界上缺水的國家還有很多，而海水淡化需要技術，每個淡化項目同時是個巨大的工程，這是不是說海水淡化已經形成了一個產業，并且在國際上存在著競爭？

　　 馬學虎：發展海水淡化產業是各國競相開發的朝陽產業。目前已有40多個國家開展“海水淡化”技術研究工作，美國、日本、英國、法國、以色列、俄羅斯、意大利和韓國等的“淡化”技術更為成熟。

　　 目前，全球“海水淡化”裝置的年銷售額達數十億美元，美國和日本占據了市場主要份額。韓國其“海水淡化”技術研究雖起步于上世紀80年代，但依靠價格優勢，也打入了中東市場。過去，“海水淡化”的國際市場主要集中在中東和地中海地區，現在，在美洲、南亞、中亞和非洲也出現了眾多的“海水淡化”用戶。因此，海水淡化的市場潛力是巨大的。

　　 記者：目前我國的海水淡化技術水平如何？哪些地區在發展海水淡化工程，進展如何？

　　 馬學虎：我國政府重視并出臺相關政策大力推動海水淡化產業的發展。經過40余年的發展，我國培養了大批海水淡化人才，并有一批專門的科研開發機構。總體說來，我國的海水淡化技術接近了國際先進水平，而且發展速度很快，已初步具備了向產業化發展的條件。但是，也必須正視差距。差距主要體現反滲透膜自主化生產能力不高；蒸餾法海水淡化裝置總體設計水平和系統集成優化水平不高，具有工藝與設備綜合優勢的成套技術應加強。但相信在國家和地方政府的支持和有關企業的積極參與下，具有自主知識產權的大型海水淡化技術很快會取得突破。

　　 近些年，我國沿海許多城市從缺水的實際出發，先后有一大批海水淡化項目在大連、天津、青島等地建成，不僅為緩解當地的水資源短缺起到了作用，而且積累了豐富的技術經驗。特別是近兩年，天津大港、山東黃島、大連石化等的海水淡化示范工程的成功運行，為大規模的產業化展示了光明的道路。可以說，大規模建設海水淡化工程技術和時機都已具備。根據國家權威機構預測，到2010年我國海水淡化產業的產水能力將達到100萬立方米/日，海水利用對解決缺水問題的貢獻率將達到16％-24%。

　　 海水淡化不但可以在一定程度上緩解沿海地區的缺水壓力，保障經濟的可持續發展，還可以發展并形成具有我國特色的成套海水淡化裝備制造產業，成為新的經濟增長點，因為我國工業具有制造成本較低等優勢。隨著人們生活水平的提高，對飲用水的要求也越來越高，海水淡化可提供高質量的純凈水。海水淡化和綜合利用，具有突出的公益性特征，是充滿生機、頗具魅力的朝陽產業。

　　 記者：現在我國大力發展海水淡化工程，即大規模普及和產業化還需要做哪些工作？

　　 馬學虎：主要還是一個觀念和決心的問題�，F在一些地區的決策部門沒有完全意識到利用海水淡化解決水資源短缺的重大意義和緊迫性，包括不甚了解淡化技術的發展或對應用高科技手段來制造人工水源信心不足，也就產生了重視不夠、資金投入不足等問題，從而制約了海水淡化技術的發展和成果的轉化。現在海水淡化的市場尚未形成，需要國家出臺政策給予扶持。國外發展經驗說明，在規模示范階段，政府的資金投入和政策引導至關重要。

　　 國家直接給錢挖渠引水，這是沿襲了幾十年的舊觀念，而發展新的人工水源則需要地方政府自籌資金，這直接導致一些地方政府對海水淡化不感興趣。要大力發展海水淡化實現產業化，需要國家的戰略規劃和科技扶持，又要有地方政府的重視和政策幫扶，國家有關部門還應該加大科技投入的力度，攻克影響產業化的技術關鍵，完善水資源開發利用的市場機制并形成特定的行業主管部門；同時加強與產業界的結合，如果沒有企業的介入就不可能加快產業化步伐。在研究機構積極尋找投資主體的同時，國內的大型企業集團也應該介入海水淡化產業，并積極參與國際市場競爭。

　　 馬學虎，教授，博士生導師。1994年畢業于大連理工大學，獲工學博士學位。1995-1997年在清華大學動力工程和工程熱物理博士后流動站工作。1998年和2001年分別赴英國倫敦大學和牛津大學訪問進修�，F任大連理工大學化學工程系主任，化學工程研究所所長，海水淡化與綜合利用研究中心主任。中國合成橡膠工業協會理事。已發表學術論文70余篇，其中多篇論文發表于國際核心期刊。

　　 我國部分海水淡化項目簡介

　　 已經投產使用的大型海水淡化項目□大連長�？h1000噸/日海水反滲透淡化工程于1999年6月正式運行以來，其生產的淡化水質好于島上的水庫水水質，受到島上居民的歡迎。2000年海島發生50年不遇的干旱，水庫干涸，海水淡化水成為海島人民惟一的水源。如果沒有海水淡化，就得采用船運的辦法解決，預計成本將高于40元/立方米。這顯示了海水淡化工程的巨大經濟效益、社會效益和環境效益。

    2004年，“十五”國家重大科技攻關項目3000噸/日低溫多效海水淡化示范工程在青島黃島電廠建成并投入運行成功。該示范工程為國內首臺具有完全自主知識產權、自主設計、自主加工制造蒸餾淡化裝置，是我國海水淡化技術發展史上一個重要標志，為推動我國海水淡化技術的產業化，緩解沿海地區淡水資源的緊缺狀況提供了良好示范。該示范工程的投產，每年可為黃島電廠生產高純水100萬噸，節約其自來水消耗125萬噸（回收率以80%計）。2003年11月大連石油化工公司建成了國內規模最大的日產5000噸淡化水的三級反滲透淡化工程，產品水質達到低壓鍋爐用水需求。

　　 將要投資興建的大型海水淡化項目天津市在不久的將來至少上馬3個萬噸級的海水淡化項目：開發區將開工建設一個日產淡水2萬噸的海水淡化工程項目；大港區將開工建設一個日產淡水10萬噸的海水淡化廠；渤�；�工集團將在塘沽區建設一個日產淡水20萬噸的海水淡化廠，保守投資在30億元內。

　　 山東煙臺日產淡水16萬噸的核能海水淡化示范工程項目。大連北良有限公司日產3萬噸反滲透海水淡化工程。