走不出“高贵冷艳” 海水淡化亟待全方位政策扶持

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缺水是首都北京乃至整个京津冀地区面临的一个重大生态问题。即使在南水北调中线和东线正式供水后，区域水资源缺口仍然巨大。“尽管海水淡化技术相对成熟，但与大多数城市的自来水价格相比，海水淡化的成本仍然很高。”近日，中国工程院院士王浩承认，海水淡化产业化面临诸多困难，需要政府的全方位支持和培育。

海水淡化是京津冀“缺水”的一个问题

缺水是首都北京乃至整个京津冀地区面临的一个重大生态问题。即使在南水北调中线和东线正式供水后，区域水资源缺口仍然巨大，海水淡化已成为首都解决“缺水”必须考虑的长期战略之一。吹沙填海打造的曹妃甸工业区有两个由北京企业安排的日产5万立方米海水淡化项目，一个是北京控制的“膜法”项目，另一个是首钢集团的“热法”项目。

北京控股有限公司曹妃甸海水淡化厂采用膜法每天淡化5万吨海水。它为岛上的企业提供了淡水，同时与曹妃甸市政管网相连。本项目利用当地热电厂或热电厂的余热作为能源，排放的浓盐水全部出售给附近的盐化工企业和盐田。

中关村管委会表示，日产1000立方米淡水的海水淡化(膜法)示范工程已成功通过北京节能环保中心组织的专家组验证，意味着国内“膜法”海水淡化技术和整体解决方案取得了关键突破，打破了国外技术的垄断。

知名环保企业董事长朱介绍说，膜法海水淡化工艺与豆浆制作原理相似。“需要从海水中提取的淡水就像豆浆，多余的盐和杂质就像豆渣。”为了将淡水从纳米膜组的孔隙中“挤出”，需要使用高压泵对海水施加很大的压力。国内设备的关键创新在于增压和能量回收装置。朱表示，海水加压和能量回收每立方米淡水只能消耗2.1千瓦时，而成熟的进口技术也需要2.6千瓦时。

同样在曹妃甸，首钢京唐公司的“热法”海水淡化项目占该企业2013年新增供水量的54.27%，淡化水成本接近城市自来水价格。据技术人员说，海水的水质不影响蒸馏水的质量，因为水蒸气是通过加热从原海水中的含盐物质中分离出来的。

首钢以“循环经济”为目标，首创海水淡化前置发电技术:在制水过程之前，将能源用于发电，发电后产生的余热直接参与制水，实现了能源的梯级利用，直接降低了成本。以前，生产一立方米淡化海水的成本高于10元，但通过预发电，成本可以降低到6元。海水淡化产生的浓盐水出售给盐化工企业，以进一步降低淡化成本。首钢集团董事长金伟表示，京唐公司海水淡化项目按计划将在未来提供13亿立方米的水，相当于南水北调一期工程向北京供水。

据悉，根据京唐公司海水综合利用总体规划，未来二期工程建设后，日淡水量将达到20万立方米，实现零购新水；通过三期和四期建设，日产量将达到280万立方米，为北京及周边城市供水。

迫切需要政府的全面支持

“尽管海水淡化技术相对成熟，但与大多数城市的自来水价格相比，海水淡化的成本仍然很高。”近日，中国工程院院士、流域水循环模拟与调控国家重点实验室主任王浩坦言，海水淡化产业化面临诸多困难，需要政府的全方位支持和培育。

“中国的海水淡化技术研究起步较早，南北两大技术中心已初步形成。”王皓说，1972年，国家海洋局在杭州第二海洋研究所成立了海水淡化研究室，现为杭州水处理技术开发中心，主要从事膜脱盐工艺的研究与开发；1984年，国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所成立，主要从事蒸馏海水淡化工艺的研究与开发。

“经过近40年的研发和示范，中国的海水淡化技术日趋成熟。在已建成的海水化淡机组中，反渗透法约占总容量的74%，蒸馏法约占25%，其他海水化淡方法约占1%。”王皓说道。

他说，海水淡化的成本一般高于常规水资源开发和利用。海水淡化成本包括能源成本、制药成本、设备成本、管理费等。多级闪蒸成本相对较高，反渗透技术综合能耗最低，但反渗透膜一般每五年更换一次，固定成本相对较高。

“淡化水等非常规水源的使用应纳入国家水资源配置体系和区域水资源利用规划。”王浩建议，从国家水安全战略高度，鼓励火电、石油石化、化工、冶金等高耗水企业向沿海地区布局。

他认为，海水淡化项目应纳入公益性项目，基础设施建设资金和配套政策应给予优惠待遇。

同时，为城市生活供水的海水淡化项目建设资金应由中央和地方政府补贴；经批准用于城市生活供水的海水淡化水优先进入城市自来水管网，淡化水与当地自来水的差价应给予财政补贴；海水淡化涉及的管网被视为市政公共基础设施，应纳入市政基础设施建设。

“影响海水淡化成本的最大因素是能源成本。从国家水资源战略和社会效益的角度来看，应将“水电联产”政策提高到国家水平，并增加“水电联产”电厂的发电灵活性，以促进海水淡化行业的可持续发展。”王浩说，在膜法海水淡化中，电费约占总成本的一半。同时，淡化水的运输需要建设另一个水管网，世界大部分地区淡化水的成本高于传统的供水价格。这就要求政府给予电价、水价、税收等特殊优惠政策。否则，海水淡化企业和设备制造企业难以正常运行。

王浩认为，海水淡化新技术也应该大力发展。以热膜耦合技术为例，综合成本比传统技术低10% ~ 15%。与此同时，正渗透膜、电渗析、膜蒸馏等新技术和石墨烯等新型膜材料正在迅速发展，并正在进入或将进入产业化阶段，这将使海水淡化行业发生划时代的变化，进一步降低吨水成本。

经济成本很难压缩

根据公共信息，现代意义上的海水淡化技术是在第二次世界大战后才发展起来的。当时，人类工农业发展和人口增长进入快速模式，淡水供应日益紧张，使得一些沿海城市严重缺水。水资源危机对海水淡化提出了前所未有的需求。更高效的海水淡化技术，如海水冷冻法、电渗析法、蒸馏法和反渗透法，已经进入大规模生产阶段，并在世界范围内得到广泛应用。目前，膜技术(包括反渗透、电渗析、电去离子等。)和热技术(包括多效蒸馏和多级闪蒸等。)是主流。据全球海水淡化数据库统计，反渗透(ro)和多级闪蒸(msf)技术和设备分别占全球海水淡化装机容量的60%和26.8%，优势明显。

根据国际海水淡化协会的数据，截至2013年，世界上有17 000多家海水淡化厂，分布在约150个国家，3亿多人部分或完全依赖淡化水来满足日常需求。然而，无论采用哪种技术，海水淡化的成本都是人类无法回避的大问题。从海水中提取淡水必须消耗能量，不管它是如何获得的。这使得海水淡化的能耗和成本远远高于河流、湖泊和地下水等水资源，但河流、湖泊和地下水不能满足需求，这使得一些国家和地区不得不寻找发展海水淡化技术的途径。根据国际海水淡化协会2009年的数据，进一步降低成本的可能性有限。

海水淡化是典型的能源密集型产业。一些研究报告显示，虽然海水淡化是解决缺水地区的办法，但成本门槛限制了贫困地区、内陆地区或高海拔地区使用海水淡化，但这些地区的淡水短缺最为严重。例如，印度首都新德里、墨西哥城、沙特阿拉伯首都利雅得和津巴布韦首都哈拉雷的水运成本都很高。

在试图降低成本的竞争中，美国企业更引人注目。2008年，Forbes.com披露加州圣莱安德罗的一家公司将海水淡化成本降至0.46美元/吨。然而，不断上涨的能源价格也推高了海水淡化的成本。2007年，相关媒体发表文章称，美国波塞冬资源公司(Poseidon Resources Company)获准在加利福尼亚州圣迭戈北部的卡尔斯巴德(Carlsbad)建造一座日处理能力为19万吨的饮用水淡化厂。最初的成本估计是乐观的，不到每吨0.4美元，但在2012年翻了一番，达到每吨0.81美元。

此外，一些人正在积极探索和利用风能、太阳能和波浪能等新能源来淡化海水。风能作为技术发展最成熟、产业化程度最高的可再生能源技术，是驱动海水淡化作业的理想能源。

与此同时，国内外已经进行了许多有益的尝试，利用太阳能的光效和热效应来淡化海水。1870年，美国批准了太阳能蒸馏装置的第一个专利。1872年，瑞典工程师查尔斯·威尔逊(charles wilson)开始在智利的拉斯萨利纳斯(Las Salinas)建造第一座太阳能蒸馏和海水淡化厂，每天生产22.7吨淡化水供矿工使用。这家工厂已经运转了40年。1960年代和1970年代，希腊在几个岛屿上建造了太阳能蒸馏海水淡化厂，海水淡化能力从每天2000吨到每天8500吨不等，这证明了太阳能海水淡化在岛屿上的适用性

业内许多人指出，新能源海水淡化虽然在环保方面有突出的优势和诱人的前景，但其在稳定性、能源转化率和成本方面的不足限制了其商业发展，使其长期无法走出“高贵冷艳”的生态位。