海水淡化-国际经验与未来前景

2《生态经济》第30卷第11期（2014年11月）EcologicalEconomy,Vol.30,No.11(November2014)海水淡化：国际经验与未来前景裴绍峰1,2,3，刘海月1,3,4，叶思源1,2,3，袁红明1,2,3，徐刚2,3，王丽莎5（1.中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室，山东青岛266071；2.国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室，山东青岛266071；3.青岛海洋地质研究所，山东青岛266071；4.山东科技大学地球科学与工程学院，山东青岛266590；5.中国海洋大学化学化工学院，山东青岛266100）据国际水资源协会（IWRA）2013年的统计数据显示，海水淡化技术与相关产业在近些年得到了快速发展，当前世界上大约有150多个国家在不同程度地实施海水淡化技术，将海水淡化后当作饮用水或工农业用水。在很多国家，尤其是一些淡水资源比较匮乏的国家，已将海水淡化技术与产业作为水资源发展的重要战略。海水淡化技术与产业发展在国际社会日趋成熟，从整体上看，海水淡化技术与产业有着光明的发展前景，但在发展中也有一些亟待破解的难题。国外海水淡化技术的发展历程国外海水淡化技术的历史可以追溯到16世纪，在欧洲冒险家寻找新大陆的过程中，为了解决航海用水问题，就用船上的火炉煮沸海水以制造淡水。加热海水产生水蒸气，冷却凝结就可得到纯水，这是日常生活的经验，也是海水淡化技术的开始。现代意义上的海水淡化技术是在20世纪50年代发展起来的，在“二战”结束之后，随着工农业及人口的快速增长，淡水的供应日益紧张，欧洲及中东的一些沿海城市严重缺水，人们才将眼光转向大海。最初用于海水淡化的是冻结法、蒸馏法，但到了60年代后，这些初级方法弊端明显：规模小及淡化度不够，无法适应饮用及工农业生产的需要。此后，渗析法、反渗透法、闪蒸法得到了快速发展，当前反渗透、多级闪蒸及低温多效技术已占据主导地位，并进入了大规模的产业化阶段。按照国际海水淡化协会（IDA）的统计，目前全世界范围有海水淡化企业超过了1.7万家，至少有3亿人在不同程度地使用淡化水来满足日常生活之需。在中东地区或北非、欧洲沿海城市，淡化水已经成为了人们日常生活及工农业生产的主要水源；在以色列，民众饮用水超过80%来自于淡化水，在2013年日产量已经达到了745万立方米，接近全球海水淡化总量的10%。近年来，国外的海水淡化技术发展日趋成熟，海水淡化产业的规模日益庞大，成本也在不断下降。反渗透（RO）、多级闪蒸（MSF）及低温多效（MED）这三项技术是当前海水淡化的主流技术，MSF技术目前发展已经非常成熟，安全性比较高，可以大大提高单机造水能力，降低造水中的能源损耗，有效地提高传热的效率；MED技术最大的优点是节能，在美国、欧洲国家应用的比较普遍，而且对工艺材料要求不高，也能够提高单机的造水能力；RO技术发展也比较快，其最大的优点就是运行成本相对较低，能够降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统的回收率，并且有较强的抗污染能力。国外除了技术发展迅速之外，在技术的装备上也日益大型化，当前世界上产量最大的运用MED技术建立的淡化工厂是阿联酋的塔维拉（Taweelah）海水淡化厂，装备了15套MED生产线，单机的日产量能够达到两万立方米。此外，这三种技术的综合运用也在不断发展，RO属于膜技术，而MSF、MED则是热技术，2009年沙特利用基金项目：国家自然科学基金（41306175，41240022）；国土资源部公益性行业科研专项基金（201111023）；海洋地质保障工程（GZH201200503）；人力资源和社会保障部留学人员科技活动项目择优重点项目资助；青岛市市南区科技发展资金项目（2013-14-007-JY）作者简介：裴绍峰（1981～），男，山东聊城人，博士，助理研究员，主要从事海洋学与海岸科学、海洋生态学、浮游植物生态学方向的研究；刘海月（1990～），女，山东枣庄人，硕士生，主要从事海洋生态学、浮游植物生态学、海洋地质学方向的研究；叶思源（1963～），女，江西婺源人，博士，研究员，主要从事近海生态地球化学研究；袁红明（1973～），男，山东金乡人，在职博士生，高级工程师，主要从事海洋地球化学、海洋地质学方向的研究；徐刚（1984～），男，山东青岛人，硕士，助理研究员，主要从事地球化学与海洋沉积学方向的研究；王丽莎（1981～），女，山东威海人，硕士，工程师，主要从事海洋化学方向的研究。3《生态经济》第30卷第11期（2014年11月）EcologicalEconomy,Vol.30,No.11(November2014)从韩国斗山重工公司引进的热膜耦合技术（RO+MSF）建立了多重淡化工艺交叉的淡化工厂，日产量已经突破了108万立方米，热膜联产技术的优势是可以满足不同层