1.1 海水淡化的意义
水是生命之源,人类的一切活动都起源于水;水是生产之要,是经济社会持续发展不可替代的基础资源;水是生态之基,是生物生命的载体,是能量流动和物质循环的介质,地球的生态系统与水紧密相关。
我国水资源总量居世界第六位,但人均只有世界水平的1/4,是世界上21个贫水国之一,全国有400多个城市缺水,其中110多个严重缺水。同时,我国南北方水资源分布与用水需求不均衡,北方地区存在较大的淡水资源缺口。特别是京津地区经济发达,人口密集,淡水资源短缺现象严重。在过去的10年中,北京市水资源总量每年在16.1亿~23.8亿m3,2008年最高为34.2亿m3;而每年用水总量则高达34.3亿~38.9亿m3。天津市水资源总量每年在10.60亿~15.24亿m3,2008年最高为18.30亿m3,2002年最低仅为3.67亿m3;而用水总量每年在19.96亿~23.00亿m3,供用水需求与水资源量之间存在巨大缺口。解决京津地区乃至环渤海经济区的淡水供应,一直是国家和各级地方政府十分关注的问题,海水淡化是其中的重要途径。
水资源危机解决途径主要包括:治污为本,即清洁生产、污水资源化、保护水环境、流域水质保护、饮用水水源地保护等;节流优先,即高效用水的节水型社会、节约用水、水再利用;多渠道开源,即合理开发,优化配置地表水、地下水、雨水、海水、苦咸水、再生水、水资源循环利用;引水、蓄水、调水,即实现水资源的时空转移,但不增加淡水水资源总量。
向海洋要淡水是我国现阶段解决水资源供应不足的战略选择。目前,海水淡化已成为我国沿海和海岛地区解决缺水问题的有效途径,已在我国的浙江、天津、山东、河北、辽宁、广东等沿海地区有广泛应用。应用领域主要为市政和电力、石化、钢铁等高耗水行业。海水取之不尽,供水不受气候影响,水质好且稳定。其主要技术有膜法(反渗透)和蒸馏法(低温多效,多级闪蒸),技术工艺已相当成熟。海水淡化已经成为世界各沿海国家解决水资源不足问题的有效途径,在中东地区以及美国、以色列、西班牙、澳大利亚、新加坡等国家都有大量应用。目前世界上有2亿多人口依靠海水淡化水生存和发展。
因此,通过海水淡化来解决水资源短缺,促进经济发展非常可行,在这方面技术发展也已经成熟,而且这些技术还可以广泛应用于苦咸水淡化、废水处理,这对于解决中西部地区水资源紧缺同样大有可为。
早在20世纪中叶,美国专设盐水局来推进水资源和脱盐技术,日本也成立了造水促进中心,推动海水淡化发展。目前,全球海水淡化日产量已接近1亿t,其中80%用于饮用水,解决了几亿人的供水问题。中东地区海水淡化占整体水供应量的50%~65%,为世界海水淡化产业发展树立了榜样,近几年来很多国家和地区发展迅速,技术和成果颇多。
50多年前我国海水淡化从电渗析和蒸馏法起步,后来开始研究反渗透技术,1975年我国开始研究大中型蒸馏技术。这些年,随着国内一批上规模的淡化装备陆续投入使用,海水淡化产业迎来了春天。沿海地区和岛屿的社会经济发展,海水淡化技术的成熟和成本的降低,促使社会对海水淡化水的需求越来越大。舟山和长岛地区,将逐步建成多个海水淡化站,滨海电厂和缺水城镇也在考虑引入海水淡化。北方滨海城市如大连和天津等,也在考虑用海水淡化水作为城市应急供水水源。这说明,随着水资源短缺形势日益严峻,我国海水淡化技术的市场前景越来越广阔。
我国在海水淡化技术方面的研发已有半个世纪,但真正规模化应用是从1997年开始的。我国的海水淡化技术目前接近于国际先进水平,也引起了国际上足够的重视,但要达到国际领先水平还需较多努力。2005年《全国海水利用专项规划》的发布,为海水利用提供了良好的政策环境,在蒸馏技术和反渗透技术方面,我国科研人员励精图治,进步不小。然而,具有自主知识产权的关键技术少、缺乏政策法规引导以及水资源开发利用市场机制不完善等,一直制约着海水淡化产业的发展。
目前,我国海水淡化水日产量已达102万t,约为全球的1%;膜价格从最开始的700~800元/m2,降到100元/m2左右。我国海水淡化产能,以人口来衡量,还是相当不均衡的,相对比较落后,日产量仅达百万吨级。国际上已有单机万吨级、十万吨级,而国内万吨级已是一个飞跃,亟需建设大型海水淡化厂。