公開資料顯示,目前有150個國家都在實施海水淡化技術(shù),海水淡化產(chǎn)業(yè)每年增長15%,遠高于經(jīng)濟增長速度。那么,當(dāng)今世界海水淡化產(chǎn)業(yè)整體狀況究竟怎樣?靠取之不盡的海水真能終拯救我們這顆缺水的星球嗎?且聽小編一一道來。
在《舊約·出埃及記》里,摩西帶領(lǐng)希伯來人逃離埃及,在曠野中走了3天找不到水喝,后來到了一個叫瑪拉的地方終于發(fā)現(xiàn)了水,但是水又苦又咸。摩西向耶和華求救后,將一棵樹丟到咸水里,水立刻清甜可飲。據(jù)此,有文獻將人類次進行水源淡化的做法,追溯到《圣經(jīng)》,當(dāng)然學(xué)界不少人認為這過于牽強。相比之下,古希臘水手煮沸海水取淡水的做法,顯然更為可信。
16世紀,大航海時代拉開帷幕,在蒼茫大洋中遠航的水手們需要淡水維持生命,簡易的蒸餾裝置被裝配在許多船只上。
海上強國英國為尋求更經(jīng)濟可行的海水淡化方法,曾公開懸賞。近代以后問世的蒸汽動力船只的鍋爐需要大量的淡水,于是許多民用和軍用艦船上安裝了效率更高的蒸餾淡化裝置。
現(xiàn)代意義上的海水淡化技術(shù),是在第二次世界大戰(zhàn)以后才發(fā)展起來的,彼時人類的工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人口增長進入快速模式,淡水供應(yīng)日漸緊張,以至于部分沿海城市也嚴重缺水。水資源危機對海水淡化提出了的需求。海水凍結(jié)法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法等更的淡化技術(shù),先后進入規(guī)模化生產(chǎn)階段,在世界各地得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前居于主流的是膜技術(shù)(包括反滲透、電滲析、電去離子等)和熱技術(shù)(包括多效蒸餾和多級閃蒸等)。根據(jù)海水淡化數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計,反滲透(RO)和多級閃蒸(MSF)技術(shù)設(shè)備,各占海水淡化裝機容量的60%和26.8%,優(yōu)勢明顯。
根據(jù)海水淡化協(xié)會(IDA)的統(tǒng)計,截至2013年,的海水淡化廠超過了1.7萬家,分布在約150個國家,3億多人部分或全部依靠淡化水滿足日常之需。
但無論采取哪種技術(shù),海水淡化的成本都是人類繞不過去的一大難題。從海水中提取淡水必須消耗能源,無論這種能源通過何種方式取得。這就使得海水淡化需要付出的能耗和成本遠高于處理江河湖水、地下水等水資源,但江河湖水和地下水滿足不了需要,這就使得一些國家和地區(qū)不得不想方設(shè)法研發(fā)海水淡化技術(shù)。據(jù)海水淡化協(xié)會2009年的資料,進一步壓縮成本的空間比較有限。
海水淡化是典型的能耗密集型產(chǎn)業(yè),有研究報告表明,海水淡化雖然是用水緊張地區(qū)的解決之道,但成本門檻限制了貧困地區(qū)、內(nèi)陸或高海拔地區(qū)采用海水淡化,可偏偏這幾類地區(qū)淡水短缺的問題嚴重。
大規(guī)模應(yīng)用尚存困難
此外,在日前召開的2014中國海洋經(jīng)濟博覽會上,江蘇某新能源淡化海水發(fā)展有限公司展示的“中鹽海露”海水淡化純凈水吸引了不少觀眾關(guān)注。
該公司信息主管季鑫介紹說,公司海水淡化項目結(jié)合了風(fēng)力發(fā)電項目,是世界上1萬噸非并網(wǎng)式風(fēng)電海水淡化產(chǎn)業(yè)化示范基地,工程設(shè)計日產(chǎn)淡化海水10000噸。
季鑫拒絕透露該公司目前的日產(chǎn)量和銷量,只是表示“還在起步階段”。據(jù)了解,一瓶350ml規(guī)格的“中鹽海露”瓶裝水,超市零售價為3元,而市面上多數(shù)品牌純凈水同規(guī)格的價格在1元到1.5元之間。
一些現(xiàn)場觀眾表示這個價格難以接受。來自北京的邵先生品嘗了“中鹽海露”純凈水后說:“味道和普通純凈水沒感覺出差異,但價格還是貴了點。”
“中鹽海露”純凈水的遭遇,可稱為目前我國海水淡化民用產(chǎn)品的一個縮影。目前,我國海水淡化水用途目前以工業(yè)用水為主,與水平存在差距。
國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所總工程師阮國嶺表示,目前我國海水淡化工程用于工業(yè)用水和居民生活用水的比例約為“七三開”,用于居民生活用水的海水淡化工程規(guī)模為26.33萬噸/日,占總規(guī)模的29.23%;用于工業(yè)用水的海水淡化工程規(guī)模為63.73萬噸/日,占總規(guī)模的70.74%,其中以火電、石化化工、鋼鐵等企業(yè)為主。
“而目前在上,海水淡化水主要用于市政供水,占工程規(guī)模的61%,海水淡化已成為一些缺水國家、地區(qū)的基本水源。”阮國嶺說。
《海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》提出,到2015年,我國海水淡化產(chǎn)能達到220萬立方米/日以上,產(chǎn)值達到300億元以上;同時,海水淡化對解決海島新增供水量的貢獻率達到50%以上,對沿海缺水地區(qū)新增工業(yè)供水量的貢獻率達到15%以上。
業(yè)內(nèi)專家認為,加快應(yīng)用淡化水,擴大海水淡化水應(yīng)用規(guī)模,發(fā)揮海水淡化水的保障作用,是我國海水淡化產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向,但目前在居民生活用水推廣方面還面臨一些困難。
——成本。珠海市江河海水處理設(shè)備工程有限公司銷售部經(jīng)理崔遠聲說,目前,海水淡化水的成本比一般城市自來水每噸多7元到8元左右,在市政用水大規(guī)模應(yīng)用上存在成本壓力,因此,該公司的產(chǎn)品主要應(yīng)用在海島和海洋漁業(yè)上,這些領(lǐng)域因缺水而對價格較為不敏感。
——技術(shù)。阮國嶺說,目前我國海水淡化無論單機規(guī)模還是工程規(guī)模,與差距較大,膜市場國內(nèi)產(chǎn)品占有率偏低,需要開發(fā)性能更好的膜來降低水的處理成本,開發(fā)特種性能的膜和工藝以應(yīng)對不同的處理需求,尤其是零排放的需求。
——污染。海水淡化工藝中,濃鹽水、退役膜等都會造成一定污染。中國鹽業(yè)協(xié)會副理事長、中鹽工程技術(shù)研究院院長朱國梁說,海水淡化過程中,每生產(chǎn)一噸淡水將副產(chǎn)1—2噸濃鹽水,如果直排入海,濃鹽水將對海洋生態(tài)環(huán)境特別是封閉性海域產(chǎn)生危害,這已成為制約海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。
專家認為,發(fā)展海水淡化,要與資源綜合利用相結(jié)合,實現(xiàn)循環(huán)理念。朱國梁說,在發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)上要統(tǒng)籌規(guī)劃,在優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局的同時,不斷提升海水綜合利用產(chǎn)業(yè)工藝、裝備水平和產(chǎn)品價值,推動產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。
還須借取政策“東風(fēng)”
“雖然海水淡化技術(shù)已經(jīng)比較成熟,但相對于大部分城市的自來水價格,海水淡化成本仍然偏高。”中國工程院院士、流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室主任王浩坦言,海水淡化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展面臨諸多困難,需要政府扶持和培育。
“我國研究海水淡化技術(shù)起步較早,目前初步形成了南、北兩大技術(shù)中心。”王浩表示,1972年,國家海洋局在杭州第二海洋研究所成立了海水淡化研究室,現(xiàn)為杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心,主要從事膜法淡化過程的研發(fā);1984年,組建了國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所,主要從事蒸餾法海水淡化過程的研發(fā)。
“經(jīng)過近40年的研發(fā)和示范,我國海水淡化技術(shù)日趨成熟。已建海水淡化裝置中,反滲透法約占總?cè)萘康?4%,蒸餾淡化法約占25%,其他海水淡化法約占1%。”王浩說。
他表示,海水淡化一般要高于常規(guī)水資源開發(fā)利用成本。海水淡化成本包括能源費、藥劑費、設(shè)備費、管理費等。多級閃蒸成本相對較高,反滲透技術(shù)綜合能耗低,但反滲透膜一般五年更換一次,固定成本較高。
“應(yīng)將海水淡化水等非常規(guī)水源利用,納入國家水資源配置體系和區(qū)域水資源利用規(guī)劃。”王浩建議,從國家水安全戰(zhàn)略的高度,鼓勵火電、石油石化、化工、冶金等高用水企業(yè)布局到沿海地區(qū)。
他認為,應(yīng)將海水淡化項目納入公益性工程項目,給予基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金補助和配套政策優(yōu)惠。
同時,對為城鎮(zhèn)生活供水的海水淡化項目,其建設(shè)資金應(yīng)由中央和地方財政給予補助;允許經(jīng)批準(zhǔn)為城鎮(zhèn)生活供水的海水淡化水優(yōu)先進入城市自來水管網(wǎng),對淡化水與當(dāng)?shù)刈詠硭牟顑r財政應(yīng)予以補貼;海水淡化涉及的管網(wǎng)視為市政公用基礎(chǔ)設(shè)施,應(yīng)納入市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
“影響海水淡化成本的大因素是能源費,要從國家水資源戰(zhàn)略和社會效益的角度,將‘水電聯(lián)產(chǎn)’政策上升到國家層面,增加‘水電聯(lián)產(chǎn)’電廠的發(fā)電靈活性,促進海水淡化產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。”王浩說,膜法海水淡化中,電的成本占到總成本的一半左右。同時,淡化水輸送需要另外建設(shè)輸水管網(wǎng),世界上絕大多數(shù)地區(qū)的淡化水成本要高于傳統(tǒng)供水價格。這就需要政府給予電價、水價、稅收等特殊優(yōu)惠政策,否則海水淡化企業(yè)和設(shè)備制造企業(yè)均難以正常運行。
在王浩看來,還應(yīng)大力發(fā)展海水淡化利用新技術(shù)。以熱膜耦合技術(shù)為例,從已建成的熱膜耦合項目來看,綜合成本較傳統(tǒng)技術(shù)低10%—15%左右。同時,正向滲透膜、電滲析、膜蒸餾等新技術(shù)和石墨烯等新膜材料快速發(fā)展,正在或?qū)⒁M入產(chǎn)業(yè)化階段,這將使海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)生劃時代的變革,噸水成本將進一步降低。