海水淡化為京津冀“水困”破題
缺水，是首都北京乃至整個(gè)京津冀共同面對的重大生態(tài)難題。即使南水北調中線(xiàn)和東線(xiàn)正式供水后，區域水資源缺口仍然巨大，海水淡化成為首都破解“水困”必須考慮的遠期方略之一。吹沙填海造就的曹妃甸工業(yè)區，有北京企業(yè)布局的兩座日產(chǎn)5萬(wàn)立方米海水淡化工程，一座為北京控股的“膜法”項目，一座是首鋼集團的“熱法”項目。
北京控股旗下的曹妃甸海水淡化廠(chǎng)，用“膜法”日產(chǎn)5萬(wàn)噸淡化海水，已向島上的企業(yè)供應淡水，并同時(shí)接入了曹妃甸市政管網(wǎng)。這一項目使用當地熱電廠(chǎng)或火電廠(chǎng)的余熱作為能源來(lái)源，排放的濃鹽水則全部出售給附近的鹽化工企業(yè)和鹽場(chǎng)。
中關(guān)村管委會(huì )表示，日產(chǎn)淡水1000立方米的海水淡化（膜法）示范項目，日前順利通過(guò)由北京節能環(huán)保中心組織的專(zhuān)家組驗證，意味著(zhù)國產(chǎn)“膜法”海水淡化技術(shù)和整體解決方案獲得關(guān)鍵性突破，打破了國外技術(shù)的壟斷。
某知名環(huán)保企業(yè)董事長(cháng)朱榮輝介紹，“膜法”海水淡化過(guò)程，跟做豆漿原理相似?！昂Ｋ行枰崛〕龅牡秃帽榷節{，多余的鹽分和雜質(zhì)則好比豆渣?！币胱尩畯募{米級的膜組小孔中“擠”出，需要用高壓泵給海水施加巨大的壓力。國產(chǎn)化設備的關(guān)鍵創(chuàng )新，就在加壓和能量回收裝置上。朱榮輝說(shuō)，對海水的加壓和能量回收再利用，能夠實(shí)現處理每立方米淡水耗能僅2.1度電，而成熟的進(jìn)口技術(shù)也要2.6度電。
同樣在曹妃甸，首鋼京唐公司的“熱法”海水淡化項目2013年產(chǎn)水占企業(yè)新水補充量的54.27%，淡化水成本已接近城市自來(lái)水價(jià)格。技術(shù)人員介紹，由于加熱使水蒸氣和原海水含鹽物質(zhì)分離，海水水質(zhì)不影響蒸餾水水質(zhì)。
瞄準“循環(huán)經(jīng)濟”，首鋼首創(chuàng )了海水淡化前置發(fā)電技術(shù)：在制水過(guò)程前，能源用于發(fā)電，發(fā)電后產(chǎn)生的余熱直接參與制水，實(shí)現了能源梯級利用，直接降低成本。此前，生產(chǎn)一立方米的淡化海水，成本高于10元，而通過(guò)前置發(fā)電環(huán)節，成本可以降低到6元。海水淡化產(chǎn)生的濃鹽水，銷(xiāo)售給鹽化工企業(yè)，進(jìn)一步降低淡化成本。首鋼總公司董事長(cháng)靳偉說(shuō)，京唐公司的海水淡化項目，按照規劃將來(lái)年供水可達13億立方米，相當于南水北調一期工程向北京的供水量。
據悉，根據京唐公司的海水綜合利用總體規劃，未來(lái)，項目建設二期后，將達到日產(chǎn)淡水20萬(wàn)立方米，實(shí)現外購新水為零；通過(guò)三期、四期建設，將達到日產(chǎn)280萬(wàn)立方米，向北京及周邊城市供水。
亟待政府全方位扶持
“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(lái)水價(jià)格，海水淡化成本仍然偏高?！苯?，在河北省科協(xié)年會(huì )暨滄州渤海新區人才項目洽談對接會(huì )上，中國工程院院士、流域水循環(huán)模擬與調控國家重點(diǎn)實(shí)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，需要政府全方位扶持和培育。
“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?！蓖鹾票硎?，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，現為杭州水處理技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，主要從事膜法淡化過(guò)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(guò)程的研發(fā)。
“經(jīng)過(guò)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，反滲透法約占總容量的74%，蒸餾淡化法約占25%，其他海水淡化法約占1%?！蓖鹾普f(shuō)。
他表示，海水淡化一般要高于常規水資源開(kāi)發(fā)利用成本。海水淡化成本包括能源費、藥劑費、設備費、管理費等。多級閃蒸成本相對較高，反滲透技術(shù)綜合能耗最低，但反滲透膜一般五年更換一次，固定成本較高。
“應將海水淡化水等非常規水源利用，納入國家水資源配置體系和區域水資源利用規劃?！蓖鹾平ㄗh，從國家水安全戰略的高度，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。
他認為，應將海水淡化項目納入公益性工程項目，給予基礎設施建設資金補助和配套政策優(yōu)惠。
同時(shí)，對為城鎮生活供水的海水淡化項目，其建設資金應由中央和地方財政給予補助；允許經(jīng)批準為城鎮生活供水的海水淡化水優(yōu)先進(jìn)入城市自來(lái)水管網(wǎng)，對淡化水與當地自來(lái)水的差價(jià)財政應予以補貼；海水淡化涉及的管網(wǎng)視為市政公用基礎設施，應納入市政基礎設施建設。
“影響海水淡化成本的最大因素是能源費，要從國家水資源戰略和社會(huì )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(chǎng)的發(fā)電靈活性，促進(jìn)海水淡化產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展?！蓖鹾普f(shuō)，膜法海水淡化中，電的成本占到總成本的一半左右。同時(shí)，淡化水輸送需要另外建設輸水管網(wǎng)，世界上絕大多數地區的淡化水成本要高于傳統供水價(jià)格。這就需要政府給予電價(jià)、水價(jià)、稅收等特殊優(yōu)惠政策，否則海水淡化企業(yè)和設備制造企業(yè)均難以正常運行。
在王浩看來(lái)，還應大力發(fā)展海水淡化利用新技術(shù)。以熱膜耦合技術(shù)為例，從全球已建成的熱膜耦合項目來(lái)看，綜合成本較傳統技術(shù)低10%～15%左右。同時(shí)，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，正在或將要進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，這將使海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)生劃時(shí)代的變革，噸水成本將進(jìn)一步降低。
經(jīng)濟成本很難壓縮
公開(kāi)資料顯示，現代意義上的海水淡化技術(shù)，是在第二次世界大戰以后才發(fā)展起來(lái)的，彼時(shí)人類(lèi)的工農業(yè)發(fā)展和人口增長(cháng)進(jìn)入快速模式，淡水供應日漸緊張，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前所未有的需求。海水凍結法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法等更高效的淡化技術(shù)，先后進(jìn)入規?；a(chǎn)階段，在世界各地得到廣泛應用。當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）。根據全球海水淡化數據庫統計，反滲透（RO）和多級閃蒸（MSF）技術(shù)設備，各占全球海水淡化裝機容量的60%和26.8%，優(yōu)勢明顯。
據國際海水淡化協(xié)會(huì )的數據顯示，截至2013年，全球的海水淡化廠(chǎng)超過(guò)了1.7萬(wàn)家，分布在約150個(gè)國家，3億多人部分或全部依靠淡化水滿(mǎn)足日常之需。但無(wú)論采取哪種技術(shù)，海水淡化的成本都是人類(lèi)繞不過(guò)去的一大難題。從海水中提取淡水必須消耗能源，無(wú)論這種能源通過(guò)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(mǎn)足不了需要，這就使得一些國家和地區不得不想方設法研發(fā)海水淡化技術(shù)。據國際海水淡化協(xié)會(huì )2009年的資料，進(jìn)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的解決之道，但成本門(mén)檻限制了貧困地區、內陸或高海拔地區采用海水淡化，可偏偏這幾類(lèi)地區淡水短缺的問(wèn)題最嚴重。例如，印度首都新德里、墨西哥城、沙特首都利雅得和津巴布韋首都哈拉雷，此類(lèi)地區的水源輸送成本高昂。
在努力壓縮成本的競爭中，美國企業(yè)表現較為搶眼。2008年，美國福布斯網(wǎng)站披露，加州圣利安卓一家公司把淡化成本壓縮到0.46美元/噸。不過(guò)，能源價(jià)格的上升了也推高了海水淡化的成本。相關(guān)媒體曾在2007年載文稱(chēng)，美國波塞冬資源公司獲準在加州圣迭戈市以北的卡爾斯巴德，建一座19萬(wàn)噸/日的飲用水淡化廠(chǎng)，初期成本估算很樂(lè )觀(guān)，每噸還不到0.4美元，但2012年再評估時(shí)，已經(jīng)翻了一番達每噸0.81美元。
此外，也有人在積極探索利用以風(fēng)能、太陽(yáng)能、波浪能等新能源進(jìn)行海水淡化。風(fēng)能作為技術(shù)發(fā)展最為成熟、產(chǎn)業(yè)化程度最高的可再生能源技術(shù)，是驅動(dòng)海水淡化作業(yè)的理想能源。
同時(shí)，在利用太陽(yáng)能的光效應和熱效應進(jìn)行海水淡化方面，國內外也做了很多有益的嘗試。1870年，第一個(gè)太陽(yáng)能蒸餾裝置專(zhuān)利在美國獲得批準。1872年，瑞典工程師查爾斯·威爾遜開(kāi)始在智利的拉斯薩利納斯建造第一個(gè)太陽(yáng)能蒸餾淡化裝置，每天生產(chǎn)淡化水22.7噸，供礦山工人使用，這套裝置持續運行了40年。20世紀六七十年代，希臘在幾個(gè)海島上建設了太陽(yáng)能蒸餾淡化廠(chǎng)，淡化能力為2000噸/日至8500噸/日，證明了太陽(yáng)能淡化在海島上的適用性
眾多業(yè)內人士指出，盡管新能源海水淡化有著(zhù)環(huán)保上的突出優(yōu)勢，前景誘人，但是穩定性、能源轉化率和成本上的缺陷，限制了商業(yè)化發(fā)展，使其長(cháng)期以來(lái)走不出“高貴冷艷”的小眾局面。
作者：佚名 來(lái)源：中國水網(wǎng)
甘公網(wǎng)安備 62040202000201號