海水淡化 值得关注的朝阳产业

本篇文章2438字，读完约6分钟

投资较少的情况下，将需要20世纪50年代才能大规模地将海水换成高质量的淡水。世界上淡水资源的短缺已经成为一个日益严重的问题。据预测，19世纪将会有煤炭的竞争，20世纪将会有石油的竞争，21世纪将会有水的竞争。

这是因为当时在中东国家发现了石油。这些盛产石油的土地不能生产淡水井。他们花费一些石油和金钱来大规模淡化海水，供应人们的生活，浇灌树木和花草，美化环境。他们认为水比油贵。

正因为如此，海水淡化作为一种实用技术，自20世纪50年代以来发展迅速。据估计，从2010年到2016年，全球海水淡化市场将达到290亿欧元。

目前，世界上常见的海水淡化工艺有两种:热法和膜法。这两种方法都可用于大规模海水淡化。

海水淡化过程中的热力法

热法的原理很简单，也就是我们实验室制备蒸馏水的原理。将海水煮沸，将淡水蒸发成蒸汽，将盐留在锅底，并将蒸汽冷凝成蒸馏水，这就是淡水。这种古老的脱盐方法消耗大量的能量，产生大量的水垢，因此很难大量生产淡水。

多级闪蒸和多效蒸发恢复了古老的热力过程。水在正常大气压下加热到100℃时会沸腾成蒸汽。然而，当海水的压力在某一温度下突然下降时，一些海水会迅速蒸发。基于这一原理，多级闪蒸以逐渐降低的压力在几个闪蒸室中蒸发加热的海水，并冷凝蒸汽以获得淡水。这个海水淡化厂可以和一个火力发电厂一起建造，火力发电厂的废热可以用来加热海水。水电联产可以大大降低生产成本。这种方法目前主要用于大型海水淡化厂。如果太阳能蒸发淡化法能够投入使用，其淡化技术可以达到节能的新水平。

多效蒸发是指加热的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，从前一个蒸发器蒸发的蒸汽作为下一个蒸发器的热源并冷凝成淡水。这是热力法中最节能的方法之一。

薄膜允许水向上流动

反渗透诞生于1953年，它最大的优点是节能。自1974年以来，发达国家已将海水淡化的研究方向转向反渗透。目前，中东国家广泛采用热力法，而欧美国家则广泛采用反渗透法。

水往下流。1748年，法国物理学家莱昂内尔偶然发现包裹在猪膀胱内的水会扩散到膀胱外的酒中，从而首次发现了渗透现象。自然界中，低浓度溶液中的水会流入高浓度溶液中，从而达到稳定的低能态。如果水从高浓度海水通过类似于猪膀胱的半透膜流到低浓度端，则有必要对海水施加压力。这种半透膜就是反渗透膜。

一般来说，反渗透膜就像一个筛子。当海水通过时，只有小水分子可以通过，而较大的盐不能通过。目前，普通反渗透膜的孔径只有十分之一纳米。在这种孔径下，水中的盐、比细菌小的病毒和以离子形式存在的重金属不能通过。

反渗透海水淡化厂比多级闪蒸等热海水淡化工艺需要更少的能量，因此成本更低。目前，反渗透膜海水淡化的综合成本为每吨0.7-0.8美元，而热力法成本比其高10%-20%。不要低估这十个百分点。如果每天累计超过10万吨，将会产生巨大的经济效益。

呼吁更便宜的技术

成本是目前海水淡化推广的主要瓶颈，也是世界各国科学家的研究热点。

这一领域的成本主要包括两个部分:一是生产过程中所需的成本。二是海水淡化后的污水处理成本。

以反渗透膜海水淡化为例，综合成本在0.7-0.8美元/吨之间，折算成人民币，约为5元/吨；而这个价格只是工厂的成本价，没有计算管网的损耗、企业的利润等等。目前，国内城市的水价约为每吨2.5元。

那么，如何降低成本呢？根据中国目前的情况，政府应该做出统一的安排和管理。然后，对于符合国家投资方向的海水淡化企业，可以考虑在国家、省、市三级给予外商投资企业相关优惠政策，或者参照高新技术企业、高新技术成果转化项目和高新技术产品，在投资、土地和税收等方面给予海水淡化企业优惠扶持政策。

一些新的脱盐方法可能会带来新的突破。

根据最新一期的英国杂志《自然纳米技术》，麻省理工学院的研究人员利用纳米技术开发的一种新设备，利用离子浓度差的极化原理来淡化海水。通过可行性试验发现，虽然该装置体积较小，但其海水淡化效果与目前最先进的海水淡化设备相当，回收率达到50%，试验用海水有一半被淡化。这种新设备小型化了，可以用电池工作。它不会像以前的设备那么重，所以它可以在沿海干旱地区广泛使用。

世界海水淡化现状

自1932年沙特阿拉伯建国以来，海水淡化累计成本已达950亿里亚尔(约合253亿美元)。据沙特通讯社报道，到目前为止，沙特阿拉伯生产的淡化水已累计超过11亿立方米。

目前，沙特阿拉伯有4157公里的淡化水管道和29个泵站。2010年，沙特阿拉伯为海水淡化拨款134亿里亚尔(约35亿美元)，比2009年增长44%。沙特阿拉伯属于干旱沙漠气候，全年降水稀少，境内没有淡水河流。因此，沙特阿拉伯的生产和生活用水主要依靠海水淡化。沙特阿拉伯70%的水是淡化海水，其淡化水产量占世界淡化水产量的30%。

在过去的两年里，海水淡化在中国发展迅速。该行业的分析背后有三个推动因素:首先，水资源短缺加速了向海洋寻求水的过程；二是沿海重化工项目对工业淡水的巨大需求；第三，城市自来水的价格正在上涨，水的价格和海水淡化的成本将保持同步。

中国已建成72套海水淡化厂，日产淡水24万吨；在建和待建项目有56个，其中10个项目日产10万吨以上。项目建成后，中国海水淡化日产淡水220万吨，是过去18年的总和。最大的海水淡化项目是中央企业国家投资公司在天津新建的北江电厂，设计海水淡化能力为每天40万吨。除电厂自身保留的一小部分外，大部分淡化水将被输送至天津滨海新区，每年可向滨海新区输送6000万吨淡水。2009年10月，北江电厂一期工程投入运行，单个海水淡化厂每天淡化2.5吨。随着与海水淡化成本相当的水价进一步上涨，更多的海水资源将很快进入城市管网，从而引发对海水淡化的巨大需求。在香港，80%的公共厕所是用海水淡化水冲洗的，青岛海之云小区的数千家万户使用海水淡化支管排水。

目前，海水淡化已经成为解决全球水资源短缺的重要途径。因此，它也是一个朝阳产业，值得政府、科技和资本界的关注。