有一天，我们要喝海水

时间：2006-11-14 来源： 作者：

    有人断言，水业将是21世纪最大的行业，这一点姑且不说，但水(指淡水资源，以下文中如没有特殊说明，所提到的“水”均指淡水)是“生命线”，水资源关系国计民生。目前世界上许多国家包括我国在内面临缺水，这已成为不争的事实。缺了水，一切发展都是空话。水的问题迟早要解决。我们既不应等到淡水极度短缺那天再想办法，也不能依靠外国解决我们自己缺水的问题。我国沿海地区人口增长，经济进一步发展，水资源短缺问题将会进一步加剧，开辟传统水源、挖掘传统的水源的潜力已跟不上该地区经济和社会发展的需要。怎么办？海水，也是水！守着巨大的水库——海洋，还不知道从哪里要水喝？有识之士早就把希望投向了海洋，把目光锁定在海水淡化。

　　 随着淡水资源短缺问题突出、海水淡化技术的不断发展及其实际应用，利用海水淡化技术解决淡水资源短缺问题越来越受到世界各国、各地区的重视，各国都在加紧研究开发较低成本的海水淡化技术，而海水淡化成本高的问题将会得到根本的解决。向大海要水并加以综合利用，是现实发展的正确选择，是实现水资源可持续利用、保障沿海地区经济社会可持续发展的重要措施，具有重大的现实意义和战略意义。我国海水淡化市场需求巨大，如果中国人自己不搞，国外的公司肯定会来占领市场；可喜的是我们的海水淡化技术已趋于成熟，正在齐心协力使其迈向产业化的大门。

　　 其实，人类需要的水都是来自大海，而现在与过去的区别是，现在我们完全可以主动要水，不用再看“天的脸色”——海水淡化，这一过程您了解吗？

　　 当今世界水资源短缺日益突出，我国被列为世界13个缺水的国家之一，因此，大力发展海水淡化技术和产业是确保我国可持续发展的一项战略措施记者：提起海水淡化，我们都感到这是件好事，但许多人对它还不是很了解，感觉很遥远，您觉得为什么会有这样的感受？

　　 马学虎：我想，主要是因为现在还没有意识到缺水的严重性。随着人口不断增加、工农业的飞速发展和生活用水量的与日俱增，淡水资源短缺矛盾日益突出；在21世纪，水资源正在变成一种稀缺资源。水资源问题已成为国家经济、社会可持续发展的重大战略问题。而全球总水量的97.2%是海水，因此，把目光瞄准海水淡化，向大海要“甘泉”，已成为解决淡水这个“生命线”问题的有效途径。其实陆地上的水也是来自海洋，这就是雨、雪的过程，现在科技的发展使人类可以依靠自己的力量主动向大海索取淡水，这是人类的幸事，是个大方向。

　　 记者：如果陆地淡水资源不足的话，海水淡化的重要意义就会凸显。那么，我国水资源目前处于一个怎样的状况？

　　 马学虎：我国淡水资源表现为总量丰富，但人均量少，短缺严重。有数据显示，我国年水资源总量约为2.8万亿立方米，居世界第四位，但人均不足2400立方米，居世界第109位，是世界上13个缺水的国家之一。目前，我国有400个城市缺水，110个城市严重缺水；特别是含11个省、区和直辖市，有1.8万多公里的海岸线和6500多个岛屿的沿海地区，人口占全国40%以上，社会总产值占60%左右，但由于水资源时空分布不均、水资源污染和不合理利用等因素造成沿海许多地区水资源短缺，经常面临“水荒”的考验，许多城市如大连、天津、青岛、连云港人均水资源量低于500立方米，属于严重缺水城市，每年因缺水而影响工业产值达2000多亿元，同时影响了百姓生活，制约了该地区经济和社会的可持续发展。可以说，水资源问题成为我国经济发展中所面临的一个极其严重的问题。

　　 因此，发展以高新技术为支柱的海水淡化和综合利用产业，建立淡水补充水源，是确保我国沿海地区用水安全和经济持续增长的一项战略措施。

　　 记者：解决地区缺水问题目前还可以利用节水、区域调水等方法，那么海水淡化与之相比的优势是什么？

　　 马学虎：我们常说“开源节流”。节约使用水，蓄水、跨流域调水都是有效解决缺水的办法。但这几种办法的共同点都只是实现了水资源的时空位移，总量并没有增加，就是“节流”。开采地下水属于“开源”，但地下水本身及开采有个限度的问题，过度开采会造成地下水位大幅度下降，引起地面沉降，沿海地区还会产生海水倒灌。而另一种“开源”的方式———淡化海水则取之不尽、用之不竭，等于增加了淡水总量，这对于长远解决我国水资源短缺问题具有战略意义。有专家做过比较，从资源和生态的可持续发展考虑海水淡化的成本要低于水库蓄水和跨流域调水的成本。低温多效蒸发和反渗透各有特点，将成为未来大规模海水淡化工程的两种主导技术记者：按我们一般人理解，要淡化海水，就要把其中的盐分去掉，是这样吗？海水淡化的原理是什么？

　　 马学虎：淡化可以说是一个去盐的过程。目前应用较为广泛的主要有蒸馏法和反渗透膜法两种方法。蒸馏法是将海水蒸发后，进行冷凝，再将其除氧、除碳。蒸馏法又分为多级闪蒸、多效蒸发等方式。而反向渗透法是强迫海水通过细密的特殊制造的、具有选择透过性能的薄膜，这种膜具有高脱盐、高透水和高耐氧的功能，让海水在膜的一边，然后给海水施加高的压力，使海水中的水通过膜渗透到另外一侧，把水跟海水里面的盐分开了，从而提取出纯净的水。

　　 记者：这两种方法各自特点是什么？目前哪种方法应用的比较广泛？我国的海水淡化技术发展的情况如何？

　　 马学虎：应用这两种技术进行大规模的淡化海水都需要安装相应的设备装置。用反渗透膜淡化的主要优势是投资费用低，能耗低，占地少，建造周期短，而且具有易于自动控制、启动运行快、安全可靠等特点，因而受到青睐。但目前膜技术主要掌握在外国人的手中，我国用膜90%都是进口的，同时反渗透膜对海水预处理要求严格，膜在使用中易被污染，需要经常清洗，二三年就要更换，因此维护费用相对较高。

　　 要大规模地生产淡水，蒸馏法也是重要的方法。常识告诉我们，水在常温常压下要加热到100℃才沸腾，产生大量的水蒸气。传统的闪蒸法只考虑了通过升高温度获得水蒸气的方式，耗能甚巨，而且高温条件下的材料腐蚀和污垢都很严重，因此蒸馏法一度陷入困境。而近年来的多温低效蒸馏方法是将温度降下来（最高不超过70℃），把经过适当加温的海水，送入人造的真空蒸发器中，海水中的部分水会蒸发成水蒸气；许多这样的真空蒸发器连接起来，就组成了大型的海水淡化工厂。蒸馏法淡化工程前期投资费用巨大。目前国际海水淡化用蒸馏法的约占3/4。近年来，低温多效蒸发海水淡化的方法呈现出良好的发展势头，单台产量在快速增长。低温多效蒸发和反渗透将成为未来大规模海水淡化工程的主导技术，而且这两种方法在我国都有很好的研究基础和小规模工业化试验，未来的市场前景非常乐观。目前海水淡化在100多个国家得到应用，其成本不像人们想象的那么高，随着技术的成熟，降低成本的空间很大记者：我们最关心的是海水淡化的成本，如果成本居高不下，势必影响大规模普及，那么现在淡化1立方米海水最少需要多少费用？

　　 马学虎：是的，成本是关键因素。总的来说，目前淡化的成本离人们能普遍接受的价格还有一定的差距。所以今后工作的重点应该是降低水的成本。

　　 人们一直认为海水淡化成本过高，其实这里面有个理解上的偏差。随着技术的不断进步，淡化海水成本与自来水相比，在许多国家已相差无几，如澳大利亚自来水价格为0.9－1.16美元／立方米，其大型海水淡化厂的淡化水一般也在1.2美元左右。在我国，居民感觉自来水水价低，其实是因为国家对自来水有巨额补贴。自来水大多需要远距离引水工程，这需要巨大的直接投资，同时工程维护费和引水的间接耗费也相当高，如果都计入成本，则接近淡化海水的成本。

　　 据测算，如果海水淡化达到一定的规模而且又解决了地区热源（比如利用工业余热和热电水联产等）的问题，并通过一定的政策倾斜，淡化海水后的水价格是完全可以为城镇生活用水和工业用水所接受的。如果要给个“数”的话，目前我国淡化水成本为4－7元/立方米。随着海水淡化技术的不断发展，达到1－2元/立方米是有可能的。规模很大的海水淡化处理厂，的确需要非常大的投资，但海水淡化处理厂建成后可进行经营活动，即收用水费以求发展，这和建高速路是一个道理。

　　 记者：降低成本的关键是什么？您能不能具体谈谈。

　　 马学虎：刚才提到了，反渗透膜技术法目前应用较为广泛，但这一技术的关键是膜和膜组件以及能量回收系统。而目前我国用的膜及装置主要靠进口，因此加大了成本，这就需要加强膜材料的自主开发能力，用国产膜代替进口膜，降低成本。对于蒸馏法，主要是解决用来加热的热源问题。如果利用一次能源单独产生热源的话，造水成本极高。所以，蒸馏法海水淡化必须和能源的综合利用相结合。

　　 因此，在现有热源的地区和单位如石化公司、热电厂、盐场建淡化项目，是一个很好的选择，这样对海水淡化来说，热源解决了，而对于企业来说，对多余的热源是一个再利用、变废为宝的过程。而长远来看，核能作为大规模海水淡化的热源，也是一种可靠而经济的选择，因为用核反应堆作为热源，相关技术已经成熟。

　　 记者：海水淡化后的水质如何？

　　 马学虎：一级反渗透海水淡化的每升产品水的含盐量一般为300—500毫克，符合我国饮用水卫生标准。蒸馏法海水淡化的产品水质好且稳定，每升水的含盐量一般小于15毫克。稍作处理后可以为低压锅炉补水。添加部分微量元素或矿物质后即可用作生活饮用水。

　　 记者：中东地区许多国家由于严重缺水，海水淡化工程大批上马。是不是还有许多缺水的国家也在大力发展海水淡化？目前，世界上海水淡化是一个怎样的状况？

　　 马学虎：中东盛产石油，往往土地“富得流油”，却很难打出一口淡水井。水比油贵的现实，使海水淡化工厂如雨后春笋般出现在西亚的海岸线上。现在中东地区海水淡化量占全球海水淡化量60％，其中阿联酋和沙特阿拉伯的海水淡化产量分别占24.2％和23.7％。有的国家的淡化海水已经占到了本国淡水使用量的80%-90%。随着陆地水资源匮乏的日趋严峻，各国都在加紧研究开发较低成本的海水淡化技术。目前全世界已有125个国家应用海水淡化技术，有近2万座海水淡化厂，每天生产淡化海水3000万立方米以上，且以10%到30%的年增长率攀升。海水淡化的国内外市场需求巨大，成为朝阳产业，我国的技术已趋成熟，应抓住机遇求发展记者：世界上缺水的国家还有很多，而海水淡化需要技术，每个淡化项目同时是个巨大的工程，这是不是说海水淡化已经形成了一个产业，并且在国际上存在着竞争？

　　 马学虎：发展海水淡化产业是各国竞相开发的朝阳产业。目前已有40多个国家开展“海水淡化”技术研究工作，美国、日本、英国、法国、以色列、俄罗斯、意大利和韩国等的“淡化”技术更为成熟。

　　 目前，全球“海水淡化”装置的年销售额达数十亿美元，美国和日本占据了市场主要份额。韩国其“海水淡化”技术研究虽起步于上世纪80年代，但依靠价格优势，也打入了中东市场。过去，“海水淡化”的国际市场主要集中在中东和地中海地区，现在，在美洲、南亚、中亚和非洲也出现了众多的“海水淡化”用户。因此，海水淡化的市场潜力是巨大的。

　　 记者：目前我国的海水淡化技术水平如何？哪些地区在发展海水淡化工程，进展如何？

　　 马学虎：我国政府重视并出台相关政策大力推动海水淡化产业的发展。经过40余年的发展，我国培养了大批海水淡化人才，并有一批专门的科研开发机构。总体说来，我国的海水淡化技术接近了国际先进水平，而且发展速度很快，已初步具备了向产业化发展的条件。但是，也必须正视差距。差距主要体现反渗透膜自主化生产能力不高；蒸馏法海水淡化装置总体设计水平和系统集成优化水平不高，具有工艺与设备综合优势的成套技术应加强。但相信在国家和地方政府的支持和有关企业的积极参与下，具有自主知识产权的大型海水淡化技术很快会取得突破。

　　 近些年，我国沿海许多城市从缺水的实际出发，先后有一大批海水淡化项目在大连、天津、青岛等地建成，不仅为缓解当地的水资源短缺起到了作用，而且积累了丰富的技术经验。特别是近两年，天津大港、山东黄岛、大连石化等的海水淡化示范工程的成功运行，为大规模的产业化展示了光明的道路。可以说，大规模建设海水淡化工程技术和时机都已具备。根据国家权威机构预测，到2010年我国海水淡化产业的产水能力将达到100万立方米/日，海水利用对解决缺水问题的贡献率将达到16％-24%。

　　 海水淡化不但可以在一定程度上缓解沿海地区的缺水压力，保障经济的可持续发展，还可以发展并形成具有我国特色的成套海水淡化装备制造产业，成为新的经济增长点，因为我国工业具有制造成本较低等优势。随着人们生活水平的提高，对饮用水的要求也越来越高，海水淡化可提供高质量的纯净水。海水淡化和综合利用，具有突出的公益性特征，是充满生机、颇具魅力的朝阳产业。

　　 记者：现在我国大力发展海水淡化工程，即大规模普及和产业化还需要做哪些工作？

　　 马学虎：主要还是一个观念和决心的问题。现在一些地区的决策部门没有完全意识到利用海水淡化解决水资源短缺的重大意义和紧迫性，包括不甚了解淡化技术的发展或对应用高科技手段来制造人工水源信心不足，也就产生了重视不够、资金投入不足等问题，从而制约了海水淡化技术的发展和成果的转化。现在海水淡化的市场尚未形成，需要国家出台政策给予扶持。国外发展经验说明，在规模示范阶段，政府的资金投入和政策引导至关重要。

　　 国家直接给钱挖渠引水，这是沿袭了几十年的旧观念，而发展新的人工水源则需要地方政府自筹资金，这直接导致一些地方政府对海水淡化不感兴趣。要大力发展海水淡化实现产业化，需要国家的战略规划和科技扶持，又要有地方政府的重视和政策帮扶，国家有关部门还应该加大科技投入的力度，攻克影响产业化的技术关键，完善水资源开发利用的市场机制并形成特定的行业主管部门；同时加强与产业界的结合，如果没有企业的介入就不可能加快产业化步伐。在研究机构积极寻找投资主体的同时，国内的大型企业集团也应该介入海水淡化产业，并积极参与国际市场竞争。

　　 马学虎，教授，博士生导师。1994年毕业于大连理工大学，获工学博士学位。1995-1997年在清华大学动力工程和工程热物理博士后流动站工作。1998年和2001年分别赴英国伦敦大学和牛津大学访问进修。现任大连理工大学化学工程系主任，化学工程研究所所长，海水淡化与综合利用研究中心主任。中国合成橡胶工业协会理事。已发表学术论文70余篇，其中多篇论文发表于国际核心期刊。

　　 我国部分海水淡化项目简介

　　 已经投产使用的大型海水淡化项目□大连长海县1000吨/日海水反渗透淡化工程于1999年6月正式运行以来，其生产的淡化水质好于岛上的水库水水质，受到岛上居民的欢迎。2000年海岛发生50年不遇的干旱，水库干涸，海水淡化水成为海岛人民惟一的水源。如果没有海水淡化，就得采用船运的办法解决，预计成本将高于40元/立方米。这显示了海水淡化工程的巨大经济效益、社会效益和环境效益。

    2004年，“十五”国家重大科技攻关项目3000吨/日低温多效海水淡化示范工程在青岛黄岛电厂建成并投入运行成功。该示范工程为国内首台具有完全自主知识产权、自主设计、自主加工制造蒸馏淡化装置，是我国海水淡化技术发展史上一个重要标志，为推动我国海水淡化技术的产业化，缓解沿海地区淡水资源的紧缺状况提供了良好示范。该示范工程的投产，每年可为黄岛电厂生产高纯水100万吨，节约其自来水消耗125万吨（回收率以80%计）。2003年11月大连石油化工公司建成了国内规模最大的日产5000吨淡化水的三级反渗透淡化工程，产品水质达到低压锅炉用水需求。

　　 将要投资兴建的大型海水淡化项目天津市在不久的将来至少上马3个万吨级的海水淡化项目：开发区将开工建设一个日产淡水2万吨的海水淡化工程项目；大港区将开工建设一个日产淡水10万吨的海水淡化厂；渤海化工集团将在塘沽区建设一个日产淡水20万吨的海水淡化厂，保守投资在30亿元内。

　　 山东烟台日产淡水16万吨的核能海水淡化示范工程项目。大连北良有限公司日产3万吨反渗透海水淡化工程。