海水利用：淡化及直接利用的差异与发展现状

从供用水角度而言,海水利用主要包括海水直接利用和海水淡化。海水直接利用是将未经淡化的海水直接用于工业冷却、冲洗厕所等。海水淡化是把海水脱盐处理,达到饮用水标准后作为生活和工业用水。

海水直接用于冷却的技术包括贯流冷却(once through cooling)和循环冷却(closed loop cooling)。海水贯流冷却指以原海水为冷却介质,海水流经换热设备完成一次冷却后,就直接排出到外部水体中。海水循环冷却技术是直接以原海水为冷却介质,经换热设备完成一次冷却后,再经冷却塔冷却并循环使用的冷却水处理技术。

海水淡化技术包括多效蒸馏(multiple effect distillation)、多级闪蒸(multistage flash distillation)、反渗透(reverse osmosis)和电渗析(electric dialysis)。多效蒸馏进一步发展为低温多效蒸馏(LT-MED)。多效蒸馏和多级闪蒸都是利用蒸馏原理把水和盐分离来获得淡水。反渗透和电渗析都用到膜技术。目前用的较多的是多级闪蒸和反渗透,二者占目前世界海水淡化装置容量的84%(Gleick,2000)。

日本年直接利用海水达3000亿t,按5%的折算率,折合淡水150亿t。美国每年直接利用海水1000多亿t。如果按取水量计算,日本工业用水量的90%以上都是海水。日本的海水直接利用主要用于工业冷却,香港的海水直接利用主要用于厕所冲洗。所以不论是工业的海水直接利用还是生活用水方面的海水直接利用,都已有较为成功的经验。

与日本、香港相比,中国内地地区的海水利用落后很多。2003年全国海水利用量才超过100亿m3。国内走在前面的是大连市、青岛市和天津市。2003年大连市全市海水直接利用量达13.13亿m3,其中用于生活卫生的175万m3,用于企业生产的13.11亿m3。全市年海水淡化能力34.7万m3,除长海县为生活用水外,其他地方均为生产用水。2003年大连市海水利用超过13亿t(王新军,2003)。青岛市年直接利用海水近15亿t,折合淡水7000万m3。目前青岛市正进行3万人生活小区的海水冲厕试点工作。

海水淡化的前景取决于制水成本。国外先进水平已经达到0.5美元/t(Yuan Zhou et.,2004)。我国经过40多年的发展,已建成海水淡化工程12个,已建成和在建装置总量超过每天60000吨,具备了万吨级海水淡化的设计和工程能力,技术经济指标达到同等容量的世界先进水平,见案例2-3,成本已降至5元/t左右,最低的报道是3.7元/t。随着装置规模的扩大和技术的进步,造水成本仍有降低的空间。在目前较低的水价下,海水淡化没有竞争优势,在2010年以前发展仍不会很快。但可以相信,随着水价的逐步提高,当水价提高到7元/t左右时,海水淡化就会占有较强的竞争优势,将进入规模化供水的阶段。海水淡化与长距离调水相比,具有环境影响小的突出优势,而且海水淡化与发电厂结合,基本不占用土地。(电厂内部一般有大片的空地)

案例2-3:(www.xing528.com)

中国日产5000t海水淡化工程投入使用

2003年11月20日上午,我国拥有自主知识产权的万吨级反渗透(reverse osmosis)海水淡化项目一期日产5000t淡化水工程,在山东省荣成市石岛镇正式投入使用。

据介绍,2001年10月,国家正式批准石岛“万吨级反渗透海水淡化产业化示范项目”立项,并列入国家高新技术产业发展项目计划。这一项目由国家海洋局杭州水处理技术中心全面负责技术研发、设计和制造,山东省石岛水产供销集团承担工程建设。工程经试运行,各项指标均达到设计要求。

中国工程院院士高从堦研究员向记者介绍,日产5000吨反渗透海水淡化装置的成功投产,对于我国水资源综合利用和经济的可持续发展具有极为重要的意义。首先,这一工程标志着我国成功开发了万吨级反渗透海水淡化装置及工程技术软件,拥有了大型反渗透海水淡化工程技术的自主知识产权。第二,日产5000吨反渗透海水淡化装置单机的设计和建造,在国内尚属首例,国内规模最大,也是国际上最大规模的单机之一。表明我国反渗透海水淡化的工程技术水平已达到了国际先进水平。第三,这一技术的突破,为我国今后建设日产10万吨以上特大规模的反渗透海水淡化工程奠定了技术基础,使我国具备了竞争国际海水淡化市场的能力。

中国膜工业协会秘书长郭有智介绍,石岛万吨级反渗透海水淡化工程,是目前世界上最具代表性的海水淡化装置,这一装置的正式投产,将大大提高我国的膜工程技术水平,有力推动我国膜分离技术和反渗透海水淡化产业的快速发展。郭有智指出,我国是世界上最缺水的21个国家之一,海水淡化技术的产业化对我国沿海的经济发展具有重要的战略意义。目前,美国、日本和一些欧洲国家都在大力研发以海水淡化技术解决缺水问题,现在世界海水淡化的装置的年销售量已达100多亿美元,中东和地中海地区的生产生活基本依赖于海水淡化。我国石岛“万吨级反渗透海水淡化产业化示范项目”的投产使用,为解决我国水资源短缺问题提供了一条崭新的途径。(徐冰,2003)