海水淡化：我國沿海地區開源節流的根本出路
既要滿足國家“十五”863重點示范工程的生產用水，又要不和嚴重缺水城市的居民“爭水”，華能玉環電廠果斷作出“向大海要水”，此舉不僅解決了生產的全部用水，還反過來可解決所在地區1/3的居民用水。
2008年3月24日，是一個很平凡的日子，但對于中國華能集團玉環電廠來說，卻是個不同尋常的日子，因為，這一天宣告著我國最大的“雙膜法”35000噸/日海水淡化工程已成功運行兩年，宣告著我國已經具備大型海水淡化工程設計、施工和運營的經驗。
向大海要水
中國華能集團玉環電廠是國家“十五”863計劃“超超臨界燃煤發電技術”課題的依托工程和超超臨界國產化示范項目，總裝機4臺百萬千瓦級機組平均每小時用水量達1330噸。電廠位于浙江省玉環島西側，三面環山，一面臨海。玉環島陸地面積小，低山丘陵，集水面積不足，沒有修建大型水庫的條件，天然降水雖充沛，但淡水資源非常緊張，人均擁有水資源僅656噸，遠低于浙江省2400噸及全國2700噸人均水平。玉環縣水利局原副局長錢云飛在談及玉環縣的水資源時說：“2002年以來，玉環縣遭遇連年的大旱，枯水季節縣城居民3天供一次水，供水時間只有2、3小時，給電廠專用的里墩水庫也是玉環縣比較大的水庫，由于大壩建在海涂淤泥上，設計沉降高度是2.8米，但當水面沉降到1．2米時就出現了管涌，整個水庫不得不放水維修，政府曾從臺州緊急調水甚至考慮把調水作為長遠規劃，但工期太長、造價也高。”
如何保障生產用水，又不與當地百姓“爭水”？
玉環電廠果斷作出“向大海要水”的決策，即通過海水淡化解決電廠的全部生產用水和生活用水，處理規模高達35000噸/日。然而，國內運營的海水淡化工程大多為幾百噸或者幾千噸，尚無萬噸級以上工程可借鑒，國外更沒有一家大型電廠全部采用海水淡化供應淡水，同時和玉環電廠相似的美國Tampa Bay項目在運行中又出現了問題。
科研人員在對數萬頁的國內外數據資料分析研究的基礎上，結合玉環當地能源緊張、水污染嚴重、水質變化大等實際情況，決定大膽嘗試和采用膜法海水淡化的技術工藝，并且為確保擬建海水淡化工程系統運行的安全、經濟和高效性，先期邀請了6家跨國公司竟標，6 家公司分別在現場采用不同的技術工藝進行了為期5個多月的中試，科研人員在對每天的運行和性能指標進行仔細對比分析之后，最后選用北京賽恩斯特科技有限公司的雙膜法（超濾加雙膜法）工藝。
安全、經濟、高效又節能的海水淡化技術工藝最適合我國國情
海水淡化的技術工藝發展至今有20多種，但大規模工程常用的只有膜法（反滲透）和熱法（蒸餾法）兩種，由于生產同等質量的淡水，膜法所消耗的能源僅為熱法的40%―60%。因此，在全球能源普遍緊缺的前提下，除能源豐富的海灣國家外，膜法海水淡化被世界各國廣為采用。膜法海水淡化工藝分預處理和脫鹽兩部分，傳統工藝在海水的預處理階段一般采用消毒、殺菌、沙石、多介質過濾、活性碳除氯等相結合的工藝，但由于海水的懸浮物雜質多、細菌微生物復雜、膠原體多，傳統的預處理工藝常常技術路線長、操作難度大，稍有不慎，就會使預處理之后的水中微生物殘留物含量高，當海水進入反滲透膜后，就很容易造成反滲透膜的生物污染和堵塞，使產水率下降，不僅需要頻繁地清洗膜，保證高產水率，而且還使膜的使用壽命縮短。而新的膜法預處理工藝以其流程短、工序少、能耗低、產能高、壽命長、占地面積小等獨特的技術優勢不僅確保淡化系統運行安全性，而且使整個系統運行成本大大降低。
承擔此工程設計和建設的北京賽恩斯特科技有限公司總經理吳紅梅在接受采訪時說：“雙膜法已經成功應用在燕山石化30000噸/日煉油廢水回用工程和邯鋼21000噸/日鋼鐵廢水回用工程上，系統連續運行平穩，出水水質完全符合設計要求。在設計玉環電廠水處理技術方案時，本著節能降耗，降低成本的原則，我們對以前的雙膜法做了兩大改進，首先，采用低壓浸入式超濾膜。就是把膜直接浸入水箱中，不再使用價格昂貴的玻璃鋼殼，這樣不僅省去了殼與殼之間的繁瑣連接，還使膜材料的清洗和安裝更為方便和快捷，因此成本低、抗污染性強、系統集成度高、便于維護。由于膜裝置是膜法海水淡化工程的核心，約占工程總投資的40%，僅此一項改進，就使工程的總投資減少了15%-20%；第二，采用高效能量回收裝置。在一級反滲透系統中處理掉的 “濃”水，其剩余壓力很高，以前這部分水都是白白排放掉的，造成能量的極大浪費，現在，我們使用了效率為94%的能量回收裝置，依靠水壓，在不需任何驅動的情況下，將它再能量轉換到原料海水中。新工藝使系統噸水能耗降低到4度左右，比傳統工藝降低了30-40%。另外，系統設計實現標準模塊化，產能可無限放大。”
我國發展大規模海水淡化時機已成熟，到2020年總投資高達560億元
玉環電廠海水淡化工程，不僅解決了企業自身全部生產和生活用水，還在枯水季節，反過來提供給玉環縣城10000噸/日的居民用水，相當于縣城用水總量的1/3。它的成功運行，給我國沿海地區的工業企業和城市的開源和節流起到了很好的榜樣和示范作用，也為我國建設10萬噸以上的大規模海水淡化工程奠基了基礎，向大海要水不僅是解決我國沿海地區淡水資源短缺的現實選擇，也是實現以水資源可持續利用，保障沿海地區經濟社會可持續發展的戰略性措施。
我國是海洋大國，海岸線長達18000公里。據國家統計局資料顯示，我國沿海11省、市、區以全國15%的土地，養活了全國40%的人口，創造了全國67%的國內生產總值，沿海城市的發展不僅是全國經濟發展的示范園，也是中國經濟發展的基石。但沿海地區水資源的總量僅占全國的1/4，北方沿海天津、河北、遼寧和山東4省市人均綜合用水量僅為269噸，南方沿海7省市人均綜合用水量為560噸，均處于極度缺水狀態，部分地區地下水超采，已經造成地面下沉、海水倒灌、生態環境惡化。水短缺已經成為制約沿海經濟可持續發展的重要瓶頸之一。
對此，國家發改委、國家海洋局、財政部在2005年及時頒布《海水利用專項規劃》，其中對沿海地區的城市和高耗水企業利用海水做出了明確要求：沿海的電力、石化、冶金等行業要以海水解決作為工業冷卻水和工業純凈水，其中電力企業直接利用海水約占總量的85%；新建的電力、石化、冶金等企業要求配套建設海水淡化作為純凈水；對現有企業要進行改造，將現有的自來水、純凈水改造成以海水淡化水作為工業純凈水。此外，對沿海16省市的“十一五”海水淡化目標也做出了具體的戰略部署，要求2010年建設若干個10萬噸/日以上的海水淡化示范工程，實現海水淡化水量80噸/日-100萬噸/日，對沿海的缺水貢獻率16-24%，海水淡化國產化率大于60%；2020年，建設若干個20-50萬噸/日的大規模工程，海水淡化水量達到250萬噸/日-300萬噸/日，對沿海的缺水貢獻率26-37%，海水淡化國產化率大于90%。要實現這些目標，總投資就需410-560億元。此外，政府還把海水淡化列為《當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄》、《當前優先發展的高新技術產業化重點領域指南》等，并組織國債資金支持海水淡化的科技攻關和示范項目，海水淡化已經成為21世紀我國令人矚目又商機無限的朝陽產業。
如何跨越我國海水淡化的三道坎：水價、技術和認識？
雖然大力發展海水淡化時機已成熟，但業內專家一致認為，當前制約我國海水淡化產業健康快速發展還有三道坎：
一、水價相對高
海水淡化噸水成本雖已經降到4-5元/噸左右，但相對于大部分沿海城市1-3元/噸的自來水價格而言，仍然偏高，這是因為海水淡化水價計算是按照工程成本計算，而自來水價格是政府指導價格，享受財政補貼。如果政府能加快水價改革，建立淡化水和自來水公平的競爭機制，充分發揮水價的杠桿作用，對使用海水淡化水享受價格優惠政策，對從事海水淡化的企業給予減免稅政策，對公益性海水淡化工程在用地、用電等實行優惠政策，勢必會加快我國海水淡化的步伐。
二、核心技術少
膜法海水淡化三大核心反滲透膜、高壓泵、能量回收裝置等技術，仍被美、日、德等發達國家所壟斷，基本依賴進口。以反滲透膜為例，國家“十五”重點國債項目支持匯通源泉環境科技有限公司，引進美國CNC技術公司復合反滲透膜生產技術，在消化吸收創新的基礎上，為提高國產化率，在貴陽建立了我國第一家年產120萬平方米的生產基地，我國已成為既美國陶氏、海德能、科氏和日本東麗等公司之后全球第五個具有反滲透膜生產能力的企業，但和發達國家的投資規模相比，我們還相差甚遠，國內目前大、中型海水淡化工程基本采用的仍是進口膜。而一套海水淡化工程，僅膜裝置就要占到工程總投資的40%左右，因此加快核心技術的研發、工程示范以及國產化步伐對降低海水淡化工程造價、降低噸水成本至為關鍵。
三、認識較淡漠
我國目前海水淡化的工程呈現數量少、規模小兩大特點，日產量僅是世界的1‰。西班牙著名的旅游旅游圣地加納利群島，年接待1700多萬人次，島上無淡水資源，卻建了1000多家海水淡化廠。我國現已經投入運營的有20多個海水淡化工程，總產量在10萬噸/日左右，還抵不上以色列、沙特等海灣國家一個工程的水處理量。有條件利用海水但不利用的情況仍很嚴重，究其原因，就是對我國面臨的水危機沒有憂患意識，對海水淡化重要性和可行性認識不足。首先，和南水北調相比，海水淡化更適合我國國情，已經啟動的南水北調工程，三條線總投資7000多億元，調水總量400億噸，如果用海水淡化解決近海地區的水資源緊缺，按照噸水/日投資成本4000元計算，總投資僅需要4000多億元，噸水成本也僅4-5元，每年新增GDP達2000多億，而且海水淡化水純凈，不減少陸地淡水總量。反過來計算，建一座10萬噸/日海水淡化廠僅需要投資4億元，7000多億元即可建設1750座10萬噸/日的海水淡化廠。其次，政府缺乏象對環境保護產業那樣的獎懲措施和剛性法規；另外，有些企業，尤其是國有大中型企業，缺乏象玉環電廠那樣的科學觀和社會責任感和使命感。
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