海水淡化將掀中國(guó)水資源革命
在這輪強(qiáng)降雨之前，我國(guó)很多地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間受困于干旱，有的地方甚至出現(xiàn)連旱10個(gè)月。水資源短缺一直是我國(guó)在人口增長(zhǎng)、城市化和工業(yè)化過程中所面臨的一個(gè)長(zhǎng)期的、趨勢(shì)性的問題，成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一大瓶頸。
專家認(rèn)為，海水淡化是沿海及臨海地區(qū)最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)用、最靈活的水危機(jī)解決方案。記者經(jīng)過深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)，海水淡化技術(shù)在今年的大旱中已經(jīng)解決了個(gè)別地區(qū)居民的用水問題。隨著技術(shù)的進(jìn)步，海水淡化的成本將逐步降低，最終將達(dá)到與成本正逐步上升的城市自來水競(jìng)爭(zhēng)的程度，從而得以大規(guī)模推廣。
到6月14日為止，六橫島上的瓢潑大雨已連下了5天。隨著雨勢(shì)漸緩，這座舟山第三大島仿佛被裹挾進(jìn)了一幅蒼茫渾古的水墨丹青。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，在墨色掩映下的山巒似懸空天際；近處，山上水聲淙淙，幾縷清溪順坡而下，碾壓出一道道澄澈的水線，正應(yīng)了古人所謂的“雨急山溪漲，云迷嶺樹低”。
“太可惜了，這么好的淡水就這樣白白流掉。”望著溪水從山澗流到山腳，最后歸入大海，六橫水務(wù)公司副總經(jīng)理范國(guó)定不禁輕輕嘆了口氣。
或許在普通人看來，這些溪水毫不起眼；但對(duì)海島居民來說，雨后山溪卻是彌足珍貴的淡水資源。身負(fù)六橫島淡水保供重任的范國(guó)定無疑對(duì)此有著更深刻的體悟。
就在這輪強(qiáng)降雨之前，整個(gè)舟山已遭遇了持續(xù)10個(gè)月之久的干旱少雨天氣，實(shí)為歷史罕見。隨著最近5個(gè)月的降水量創(chuàng)下歷史最低，當(dāng)?shù)赜?月30日發(fā)布干旱橙色預(yù)警，并宣布6月1日起向市民限時(shí)減壓供水。舟山也成為中國(guó)首個(gè)因干旱限水的城市。
但同屬舟山的六橫島卻不在限水之列。
“這要?dú)w功于我們剛剛投用的日產(chǎn)1萬噸海水淡化設(shè)備。”范國(guó)定告訴記者，由于淡化海水及時(shí)彌補(bǔ)了供水缺口，六橫島居民基本沒有遭遇舟山本島的淡水限供問題。
事實(shí)上，舟山幾乎每個(gè)島嶼都有海水淡化項(xiàng)目，唯獨(dú)六橫島的海水淡化發(fā)展得較早，規(guī)模也最大。如果說之前海水淡化的重要性還未顯露，那么當(dāng)旱災(zāi)來臨時(shí)，它的戰(zhàn)略價(jià)值已不言自明。
也許是洞察到了這一點(diǎn)，今年以來中國(guó)發(fā)展海水淡化的腳步顯著加快。發(fā)改委正會(huì)同11部委制訂《加快海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》。同時(shí)，發(fā)改委正在編制海水淡化“十二五”規(guī)劃和海水淡化產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)規(guī)劃。
可以預(yù)見，一場(chǎng)以解決水危機(jī)為目標(biāo)的“水資源革命”已如箭在弦，而海水淡化正是引領(lǐng)這場(chǎng)革命的“排頭兵”……
揭開海水淡化的神秘蓋頭
六橫島，地處長(zhǎng)江口南端，象山港口外，只因島上山巒起伏，依次有六座山體橫亙其間，故而得名。
比起佛音繚繞的普陀山，抑或大名鼎鼎的桃花島，同處一隅的六橫島可謂名不見經(jīng)傳。但隨著浙江乃至全國(guó)最大的膜法海水淡化項(xiàng)目在島上拔地而起，六橫島的名聲也開始不脛而走。
本報(bào)記者近日實(shí)地踏訪六橫海水淡化廠，終于得窺這一略顯神秘的海水淡化全過程。
走進(jìn)廠區(qū)，但見一個(gè)個(gè)處理車間錯(cuò)落有致，粗細(xì)不等的各色管線或橫或縱穿插其間。在工作人員小楊的帶領(lǐng)下，記者首先來到海水淡化的第一站——引水車間，其設(shè)在靠海的一個(gè)地下室內(nèi)。
車間不大，最顯眼的莫過于墻下一字排列的11個(gè)取水口，其中兩個(gè)取水口與引水裝置相連，其余9個(gè)閑置。所有取水口的另一端都直通大海。在隆隆的轟鳴聲中，海水被源源不斷地引入下一個(gè)處理點(diǎn)——泥沙沉淀池。
為了減輕淡化設(shè)備的損耗，海水在淡化前必須先過濾掉泥沙和雜質(zhì)，沉淀池的作用就在于此。其由兩個(gè)籃球場(chǎng)大小的池子組成，中間則以一塊狹長(zhǎng)的加藥區(qū)隔開。其中，第一個(gè)池子縱向分割成數(shù)個(gè)水槽，每個(gè)水槽又都用橫向的隔欄分割成一個(gè)個(gè)小水池。奇的是，每個(gè)水槽間的隔欄并不平行，而是相互交錯(cuò)。
“這是為了讓海水以S型流動(dòng)，以便讓底下的泥沙翻上來，最終達(dá)到充分?jǐn)嚋喫心嗌车哪康摹６挥邢葦嚋喓螅嗌巢拍茉诩铀巺^(qū)里充分沉淀。”小楊說。
據(jù)她介紹，加藥區(qū)加的“藥”包括三氯化鐵和骨膠，后者就如膠水一樣讓泥沙附著在前者上。由于三氯化鐵較重會(huì)沉到水底，經(jīng)過這一步后出來的海水就會(huì)去掉大部分泥沙。
記者隨后在加藥區(qū)后的另一個(gè)池子看到，原本渾濁不堪的海水到這里已宛若脫胎換骨，變得清澈異常。
“其實(shí)在有些地方，因海水里泥沙含量不夠，還需要特別加入泥沙以幫助過濾，但東海的海水不需要，因?yàn)槟嗌骋呀?jīng)足夠多了。”小楊笑道。
而經(jīng)過這一步之后，海水將到達(dá)第二個(gè)處理點(diǎn)——無閥濾池。這個(gè)池用石英砂對(duì)海水進(jìn)一步過濾。過濾后的海水濁度只有0—1度，已相當(dāng)?shù)土恕?br />
再往后，則是將初步處理過的海水貯存在海水清水池。后者主要起過渡作用：如池里水滿，前面幾道工序就會(huì)停下，先用池里的水，據(jù)稱這樣可以節(jié)電。
緊接著，海水又被送往第五站——機(jī)械濾器過濾。后者共有兩組，但小楊說，白天通常只開一組，晚上則全開，“這同樣是為了省電，因?yàn)橥砩想妰r(jià)便宜”。
而只有上述五個(gè)步驟全部完成后，經(jīng)過預(yù)處理的海水才被導(dǎo)入真正的淡化車間——反滲透處理車間。在這里，鹽度高達(dá)3.5%的海水將神奇般地變?yōu)榧儍舻牡踔量梢灾苯语嬘谩?br />
玩轉(zhuǎn)反滲透“膜”方
進(jìn)入反滲透處理車間，首先映入眼簾的便是由一排排反滲透膜元件組成的三臺(tái)大型淡化裝置。其中，第一、二臺(tái)裝置每臺(tái)配有56支反滲透膜元件，第三臺(tái)規(guī)模更大，配備了120支。
這一支支白色管狀的反滲透膜元件正是實(shí)現(xiàn)海水淡化的關(guān)鍵部件，其采用的技術(shù)也被稱為反滲透法。
作為當(dāng)前全球最普遍使用的一種海水淡化技術(shù)，反滲透法憑借相對(duì)較低的成本、相對(duì)便捷的流程和幾乎沒有污染而備受沿海缺水城市的青睞。
從理論上講，反滲透是一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。在自然界中，滲透是指土壤中的水分因壓力差由低濃度轉(zhuǎn)向高濃度的過程，而通過加壓可以實(shí)現(xiàn)與自然滲透方向相反的操作，故名“反滲透”。
“反滲透膜的工作原理就是通過高壓將海水中的氯化鈉分子等拒于膜外，剩下的就只有完全純凈的淡水。”小楊說。
這種壓力究竟有多大？小楊透露，一旦裝置出現(xiàn)意外，如發(fā)生陶瓷片破裂，高壓海水就可能噴涌而出，壓力大到甚至連窗玻璃都會(huì)震碎。
也正是由于需要對(duì)海水加壓，一種特殊的高壓泵在反滲透裝置中不可或缺。而產(chǎn)生高壓需要消耗大量的能量，一種可將壓力回收并重復(fù)利用的能量回收系統(tǒng)也必不可少。
經(jīng)過這一步后，海水已由咸轉(zhuǎn)淡，但還不是最終的成品水。由于硬度偏低，加上PH值偏酸性，水中還必須加碳酸鈣和二氧化碳反應(yīng)成碳酸氫鈣，以調(diào)節(jié)PH值，使之符合人體所需的弱堿性，并提高水的硬度，最終達(dá)到生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。這些工作都在最后一個(gè)產(chǎn)品水池里完成。
至此，淡化后的海水終于可以經(jīng)由四通八達(dá)的管道流入六橫島的千家萬戶。據(jù)范國(guó)定介紹，目前該廠海水淡化日產(chǎn)能已達(dá)到2萬噸，而當(dāng)?shù)夭簧偃酥两袢圆恢雷约乙延蒙细叨燃儍舻牡Ｋ?br />
無論知不知道海水淡化，有一點(diǎn)六橫島居民是心中雪亮的：當(dāng)6月初隔壁舟山沈家門的市民每天被限用2小時(shí)淡水之際，他們的用水卻始終敞開供應(yīng)。而以往，六橫島都是舟山缺水最嚴(yán)重的地區(qū)。
“不過，隨著天氣越來越炎熱，2萬噸恐怕還不夠。考慮到臨港工業(yè)發(fā)展后，用水需求將猛增，我們的海水淡化項(xiàng)目肯定還要擴(kuò)容。”范國(guó)定說。
根據(jù)舟山市規(guī)劃，六橫島將發(fā)展成舟山乃至浙江省最大的港口工業(yè)和臨港工業(yè)基地之一。隨著浙江海洋經(jīng)濟(jì)示范區(qū)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，六橫島扮演的角色將更為重要。據(jù)預(yù)測(cè)，六橫島缺水將從目前年340萬立方米逐年增加到2300萬立方米以上，上馬更大規(guī)模的海水淡化項(xiàng)目勢(shì)在必行。
據(jù)范國(guó)定透露，該廠的海水淡化二期項(xiàng)目也開始了前期工作。
記者從一幅六橫水務(wù)公司海水淡化項(xiàng)目規(guī)劃圖上看到，當(dāng)?shù)乜偣惨?guī)劃了四期項(xiàng)目，全部四期項(xiàng)目建成后，可以實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)淡化海水10萬噸。
事實(shí)上，記者此前在引水車間看到的那9個(gè)閑置取水口正是為后期項(xiàng)目預(yù)留的，而淡化車間里那臺(tái)配有120支反滲透膜元件的裝置則是名動(dòng)“江湖”的國(guó)產(chǎn)首臺(tái)萬噸級(jí)單機(jī)設(shè)備。
“十二五”扶持政策亮劍
除了六橫島，國(guó)內(nèi)不少沿海城市近年也都啟動(dòng)了海水淡化。如缺水嚴(yán)重的天津出臺(tái)了《海洋經(jīng)濟(jì)和海洋事業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，提出今后5年將實(shí)現(xiàn)日處理淡化海水60萬噸，海水直接利用達(dá)到年40億噸。
江蘇省則出臺(tái)了《海水利用專項(xiàng)規(guī)劃》，欲逐步使海水成為工業(yè)和生活設(shè)施用水的重要水源。此前，國(guó)內(nèi)首個(gè)非并網(wǎng)風(fēng)電海水淡化示范工程已在江蘇大豐建成，下一步連云港(9.17,0.00,0.00%)還將建設(shè)日產(chǎn)1萬噸的同類項(xiàng)目。
本報(bào)記者另從國(guó)內(nèi)海水淡化技術(shù)最領(lǐng)先的杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心獲悉，日前奠基的浙江海水淡化技術(shù)裝備制造基地，將建成年產(chǎn)160萬平方米的反滲透膜和納濾膜生產(chǎn)線，以及年施工能力達(dá)每日70萬噸的海水淡化及水處理成套生產(chǎn)線。
還有一些地區(qū)則是在此次干旱后開始重視利用海水淡化技術(shù)。如今年地方“兩會(huì)”期間，有青島代表就建議當(dāng)?shù)貞?yīng)加快發(fā)展海水淡化以應(yīng)對(duì)百年大旱。在舟山，盡管二期、三期的大陸引水工程已開建，但干旱令該市重新思考海水淡化的必要性，準(zhǔn)備重做規(guī)劃。
“說干旱對(duì)發(fā)展海水淡化是否有觸動(dòng)，的確有。但對(duì)我們來說，無所謂‘觸動(dòng)’不‘觸動(dòng)’，因?yàn)檫@是必然要走的一步。”在談及干旱對(duì)海水淡化的影響時(shí)，杭州水處理中心總工程師譚永文表情淡然。
他指出，國(guó)家在發(fā)展，城市化在進(jìn)行，工業(yè)在進(jìn)步，水資源越來越緊缺，沿海地區(qū)未來只有海水淡化這一條路，因?yàn)樗亲罱?jīng)濟(jì)、最實(shí)用、最靈活的水危機(jī)解決方案，“這絲毫沒有疑問”。
“我們現(xiàn)在提出，不但沿海，連臨海地區(qū)都應(yīng)該發(fā)展海水淡化，像北京就可用河北的淡化海水。東北一些臨海城市也在考慮大規(guī)模發(fā)展海水淡化。”譚永文說。
而在國(guó)家層面，海水淡化有望升級(jí)為一個(gè)重大戰(zhàn)略。
“在前不久的一次內(nèi)部會(huì)議上，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)已經(jīng)表態(tài)，中國(guó)在海水淡化方面將開展一次大會(huì)戰(zhàn)。”中國(guó)膜工業(yè)協(xié)會(huì)工程與應(yīng)用專業(yè)委員會(huì)主任陳觀文對(duì)記者說。
既然是大會(huì)戰(zhàn)，第一炮將如何打響？
一位接近高層的人士表示，國(guó)務(wù)院最快在七八月份可能出臺(tái)《加快海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，發(fā)改委也在制訂發(fā)展海水淡化技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的專項(xiàng)規(guī)劃。
近期國(guó)家擬出臺(tái)的一系列產(chǎn)業(yè)政策中都非常重視加快海水利用裝備產(chǎn)品自主制造的步伐，推進(jìn)海水淡化材料的國(guó)產(chǎn)化。在《高端裝備“十二五”規(guī)劃》中的海工裝備部分，也將把發(fā)展以海水淡化為代表的海洋化學(xué)資源開發(fā)裝備作為重要內(nèi)容。
海水淡化的降成本之路
業(yè)內(nèi)人士躊躇滿志并不意味著海水淡化在中國(guó)的發(fā)展就能一帆風(fēng)順——高成本這一橫亙?cè)谕茝V道路上的最大難題仍待破解。
“在反滲透技術(shù)、能量回收技術(shù)沒有出來前，海水淡化至少要10多元的噸水成本，(市場(chǎng))肯定受不了。但隨著技術(shù)的進(jìn)步、耗電量的減少，海水淡化的運(yùn)營(yíng)成本、投資成本都已降至不到原來的一半。”譚永文說。
據(jù)他介紹，如果不用任何能量回收系統(tǒng)，則海水淡化的耗電量高達(dá)每噸水8度電，以0.6—0.7元/度計(jì)算，噸水成本中光電費(fèi)就要5元多。但用了能量回收系統(tǒng)后，每噸水耗電只需要3.6度。
盡管如此，海水淡化的成本仍較市政供水高出一大截。
以六橫水務(wù)公司為例，目前島上居民用水價(jià)格2.5元/噸，但該廠淡化海水的直接成本就達(dá)6.5元/噸，還不包括損耗，可以說是生產(chǎn)一噸虧一噸。
在范國(guó)定看來，海水淡化屬于民生工程，但卻按工業(yè)用電計(jì)費(fèi)，成本較高。他希望國(guó)家推出一些優(yōu)惠政策，對(duì)此類項(xiàng)目予以扶持，“只要電費(fèi)能降下來，噸水成本也能降下來，最終受益的還是用水居民”。
譚永文也表示，海水淡化工程作為我國(guó)水資源的基礎(chǔ)設(shè)施，國(guó)家應(yīng)該在投資上給予補(bǔ)助，同時(shí)在運(yùn)行水價(jià)上也有所傾斜。
除了補(bǔ)貼外，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化也是一條降本之路。
國(guó)際脫鹽協(xié)會(huì)理事王世昌此前表示，制約國(guó)內(nèi)海水淡化市場(chǎng)規(guī)模化的主要因素之一就是設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率低。
不過，記者在采訪中獲悉，六橫島的萬噸級(jí)海水淡化項(xiàng)目已開始使用杭州水處理中心生產(chǎn)的反滲透膜。譚永文稱，這是國(guó)產(chǎn)膜第一次工程化、規(guī)模化的應(yīng)用，意義重大。
以往，在六橫這樣的海島上，如果通過管道或船運(yùn)引水的話，成本20元/噸都不止。相比之下，國(guó)產(chǎn)化率提高后的海水淡化成本要低得多。
《分離膜“十二五”規(guī)劃》顯示，海水淡化用反滲透膜“十二五”期間產(chǎn)能將達(dá)1000萬平方米/年，國(guó)產(chǎn)膜應(yīng)用進(jìn)入水處理高端領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率上升至25%—30%。將新增反滲透法海水淡化能力100—150萬立方米/日，使我國(guó)成為國(guó)際上膜法海水淡化大國(guó)。
“當(dāng)下國(guó)產(chǎn)反滲透膜的市場(chǎng)份額只有10%。我們希望這一比重未來能進(jìn)一步上升，甚至提高到50%以上。”中國(guó)膜工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)尤金德對(duì)記者說。
除了膜材料外，高壓泵和能量回收系統(tǒng)也是海水淡化的關(guān)鍵設(shè)備。對(duì)此，譚永文表示，前者目前已可國(guó)產(chǎn)，但后者還需進(jìn)口。
記者從現(xiàn)場(chǎng)了解到，一個(gè)小小的能量回收裝置價(jià)格竟高達(dá)四五十萬元，而一臺(tái)5000噸級(jí)海水淡化項(xiàng)目就需要用到7個(gè)這種裝置。
“此外，國(guó)內(nèi)外海水淡化在技術(shù)上也有差距，如脫鹽率國(guó)內(nèi)是99.5%，國(guó)外達(dá)到99.8%；通量(單支膜的摻水量)則相差10%左右。”譚永文說。
在他看來，這種差距“十二五”期間“能上去就上去，上不去就難了”，“成敗在此一舉。不能再試試看，市場(chǎng)是不會(huì)等你的。”
譚永文的話似乎預(yù)示著，未來5年將成為海水淡化設(shè)備國(guó)產(chǎn)化最關(guān)鍵的5年。從這個(gè)角度看，水資源革命已時(shí)不我待，一場(chǎng)大會(huì)戰(zhàn)近在眼前……
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