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海水淡化将掀中国水资源革命
发布时间:2011/6/24 8:07:00      字号:||
 在这轮强降雨之前,我国很多地区长时间受困于干旱,有的地方甚至出现连旱10个月。水资源短缺一直是我国在人口增长、城市化和工业化过程中所面临的一个长期的、趋势性的问题,成为制约我国经济发展的一大瓶颈。

  专家认为,海水淡化是沿海及临海地区最经济、最实用、最灵活的水危机解决方案。记者经过深入调研发现,海水淡化技术在今年的大旱中已经解决了个别地区居民的用水问题。随着技术的进步,海水淡化的成本将逐步降低,最终将达到与成本正逐步上升的城市自来水竞争的程度,从而得以大规模推广。

  到6月14日为止,六横岛上的瓢泼大雨已连下了5天。随着雨势渐缓,这座舟山第三大岛仿佛被裹挟进了一幅苍茫浑古的水墨丹青。远远望去,在墨色掩映下的山峦似悬空天际;近处,山上水声淙淙,几缕清溪顺坡而下,碾压出一道道澄澈的水线,正应了古人所谓的“雨急山溪涨,云迷岭树低”。

  “太可惜了,这么好的淡水就这样白白流掉。”望着溪水从山涧流到山脚,最后归入大海,六横水务公司副总经理范国定不禁轻轻叹了口气。

  或许在普通人看来,这些溪水毫不起眼;但对海岛居民来说,雨后山溪却是弥足珍贵的淡水资源。身负六横岛淡水保供重任的范国定无疑对此有着更深刻的体悟。

  就在这轮强降雨之前,整个舟山已遭遇了持续10个月之久的干旱少雨天气,实为历史罕见。随着最近5个月的降水量创下历史最低,当地于5月30日发布干旱橙色预警,并宣布6月1日起向市民限时减压供水。舟山也成为中国首个因干旱限水的城市。

  但同属舟山的六横岛却不在限水之列。

  “这要归功于我们刚刚投用的日产1万吨海水淡化设备。”范国定告诉记者,由于淡化海水及时弥补了供水缺口,六横岛居民基本没有遭遇舟山本岛的淡水限供问题。

  事实上,舟山几乎每个岛屿都有海水淡化项目,唯独六横岛的海水淡化发展得较早,规模也最大。如果说之前海水淡化的重要性还未显露,那么当旱灾来临时,它的战略价值已不言自明。

  也许是洞察到了这一点,今年以来中国发展海水淡化的脚步显著加快。发改委正会同11部委制订《加快海水淡化产业发展的意见》。同时,发改委正在编制海水淡化“十二五”规划和海水淡化产业专项规划。

  可以预见,一场以解决水危机为目标的“水资源革命”已如箭在弦,而海水淡化正是引领这场革命的“排头兵”……

  揭开海水淡化的神秘盖头

  六横岛,地处长江口南端,象山港口外,只因岛上山峦起伏,依次有六座山体横亘其间,故而得名。

  比起佛音缭绕的普陀山,抑或大名鼎鼎的桃花岛,同处一隅的六横岛可谓名不见经传。但随着浙江乃至全国最大的膜法海水淡化项目在岛上拔地而起,六横岛的名声也开始不胫而走。

  本报记者近日实地踏访六横海水淡化厂,终于得窥这一略显神秘的海水淡化全过程。

  走进厂区,但见一个个处理车间错落有致,粗细不等的各色管线或横或纵穿插其间。在工作人员小杨的带领下,记者首先来到海水淡化的第一站——引水车间,其设在靠海的一个地下室内。

  车间不大,最显眼的莫过于墙下一字排列的11个取水口,其中两个取水口与引水装置相连,其余9个闲置。所有取水口的另一端都直通大海。在隆隆的轰鸣声中,海水被源源不断地引入下一个处理点——泥沙沉淀池。

  为了减轻淡化设备的损耗,海水淡化前必须先过滤掉泥沙和杂质,沉淀池的作用就在于此。其由两个篮球场大小的池子组成,中间则以一块狭长的加药区隔开。其中,第一个池子纵向分割成数个水槽,每个水槽又都用横向的隔栏分割成一个个小水池。奇的是,每个水槽间的隔栏并不平行,而是相互交错。

  “这是为了让海水以S型流动,以便让底下的泥沙翻上来,最终达到充分搅浑水中泥沙的目的。而只有先搅浑后,泥沙才能在加药区里充分沉淀。”小杨说。

  据她介绍,加药区加的“药”包括三氯化铁和骨胶,后者就如胶水一样让泥沙附着在前者上。由于三氯化铁较重会沉到水底,经过这一步后出来的海水就会去掉大部分泥沙。

  记者随后在加药区后的另一个池子看到,原本浑浊不堪的海水到这里已宛若脱胎换骨,变得清澈异常。

  “其实在有些地方,因海水里泥沙含量不够,还需要特别加入泥沙以帮助过滤,但东海的海水不需要,因为泥沙已经足够多了。”小杨笑道。

  而经过这一步之后,海水将到达第二个处理点——无阀滤池。这个池用石英砂对海水进一步过滤。过滤后的海水浊度只有0—1度,已相当低了。

  再往后,则是将初步处理过的海水贮存在海水清水池。后者主要起过渡作用:如池里水满,前面几道工序就会停下,先用池里的水,据称这样可以节电。

  紧接着,海水又被送往第五站——机械滤器过滤。后者共有两组,但小杨说,白天通常只开一组,晚上则全开,“这同样是为了省电,因为晚上电价便宜”。

  而只有上述五个步骤全部完成后,经过预处理的海水才被导入真正的淡化车间——反渗透处理车间。在这里,盐度高达3.5%的海水将神奇般地变为纯净的淡水,甚至可以直接饮用。

玩转反渗透“膜”方

  进入反渗透处理车间,首先映入眼帘的便是由一排排反渗透膜元件组成的三台大型淡化装置。其中,第一、二台装置每台配有56支反渗透膜元件,第三台规模更大,配备了120支。

  这一支支白色管状的反渗透膜元件正是实现海水淡化的关键部件,其采用的技术也被称为反渗透法。

  作为当前全球最普遍使用的一种海水淡化技术,反渗透法凭借相对较低的成本、相对便捷的流程和几乎没有污染而备受沿海缺水城市的青睐。

  从理论上讲,反渗透是一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。在自然界中,渗透是指土壤中的水分因压力差由低浓度转向高浓度的过程,而通过加压可以实现与自然渗透方向相反的操作,故名“反渗透”。

  “反渗透膜的工作原理就是通过高压将海水中的氯化钠分子等拒于膜外,剩下的就只有完全纯净的淡水。”小杨说。

  这种压力究竟有多大?小杨透露,一旦装置出现意外,如发生陶瓷片破裂,高压海水就可能喷涌而出,压力大到甚至连窗玻璃都会震碎。

  也正是由于需要对海水加压,一种特殊的高压泵在反渗透装置中不可或缺。而产生高压需要消耗大量的能量,一种可将压力回收并重复利用的能量回收系统也必不可少。

  经过这一步后,海水已由咸转淡,但还不是最终的成品水。由于硬度偏低,加上PH值偏酸性,水中还必须加碳酸钙和二氧化碳反应成碳酸氢钙,以调节PH值,使之符合人体所需的弱碱性,并提高水的硬度,最终达到生活饮用水的标准。这些工作都在最后一个产品水池里完成。

  至此,淡化后的海水终于可以经由四通八达的管道流入六横岛的千家万户。据范国定介绍,目前该厂海水淡化日产能已达到2万吨,而当地不少人至今仍不知道自家已用上高度纯净的淡化海水

  无论知不知道海水淡化,有一点六横岛居民是心中雪亮的:当6月初隔壁舟山沈家门的市民每天被限用2小时淡水之际,他们的用水却始终敞开供应。而以往,六横岛都是舟山缺水最严重的地区。

  “不过,随着天气越来越炎热,2万吨恐怕还不够。考虑到临港工业发展后,用水需求将猛增,我们的海水淡化项目肯定还要扩容。”范国定说。

  根据舟山市规划,六横岛将发展成舟山乃至浙江省最大的港口工业和临港工业基地之一。随着浙江海洋经济示范区上升为国家战略,六横岛扮演的角色将更为重要。据预测,六横岛缺水将从目前年340万立方米逐年增加到2300万立方米以上,上马更大规模的海水淡化项目势在必行。

  据范国定透露,该厂的海水淡化二期项目也开始了前期工作。

  记者从一幅六横水务公司海水淡化项目规划图上看到,当地总共规划了四期项目,全部四期项目建成后,可以实现日产淡化海水10万吨。

  事实上,记者此前在引水车间看到的那9个闲置取水口正是为后期项目预留的,而淡化车间里那台配有120支反渗透膜元件的装置则是名动“江湖”的国产首台万吨级单机设备

  “十二五”扶持政策亮剑

  除了六横岛,国内不少沿海城市近年也都启动了海水淡化。如缺水严重的天津出台了《海洋经济和海洋事业“十二五”发展规划》,提出今后5年将实现日处理淡化海水60万吨,海水直接利用达到年40亿吨。

  江苏省则出台了《海水利用专项规划》,欲逐步使海水成为工业和生活设施用水的重要水源。此前,国内首个非并网风电海水淡化示范工程已在江苏大丰建成,下一步连云港还将建设日产1万吨的同类项目。

  本报记者另从国内海水淡化技术最领先的杭州水处理技术研究开发中心获悉,日前奠基的浙江海水淡化技术装备制造基地,将建成年产160万平方米的反渗透膜和纳滤膜生产线,以及年施工能力达每日70万吨的海水淡化及水处理成套生产线。

  还有一些地区则是在此次干旱后开始重视利用海水淡化技术。如今年地方“两会”期间,有青岛代表就建议当地应加快发展海水淡化以应对百年大旱。在舟山,尽管二期、三期的大陆引水工程已开建,但干旱令该市重新思考海水淡化的必要性,准备重做规划。

  “说干旱对发展海水淡化是否有触动,的确有。但对我们来说,无所谓‘触动’不‘触动’,因为这是必然要走的一步。”在谈及干旱对海水淡化的影响时,杭州水处理中心总工程师谭永文表情淡然。

  他指出,国家在发展,城市化在进行,工业在进步,水资源越来越紧缺,沿海地区未来只有海水淡化这一条路,因为它是最经济、最实用、最灵活的水危机解决方案,“这丝毫没有疑问”。

  “我们现在提出,不但沿海,连临海地区都应该发展海水淡化,像北京就可用河北的淡化海水。东北一些临海城市也在考虑大规模发展海水淡化。”谭永文说。

  而在国家层面,海水淡化有望升级为一个重大战略。

  “在前不久的一次内部会议上,有关领导已经表态,中国在海水淡化方面将开展一次大会战。”中国膜工业协会工程与应用专业委员会主任陈观文对记者说。

  既然是大会战,第一炮将如何打响?

  一位接近高层的人士表示,国务院最快在七八月份可能出台《加快海水淡化产业发展的意见》,发改委也在制订发展海水淡化技术和产业的专项规划。

  近期国家拟出台的一系列产业政策中都非常重视加快海水利用装备产品自主制造的步伐,推进海水淡化材料的国产化。在《高端装备“十二五”规划》中的海工装备部分,也将把发展以海水淡化为代表的海洋化学资源开发装备作为重要内容。

  海水淡化的降成本之路

  业内人士踌躇满志并不意味着海水淡化在中国的发展就能一帆风顺——高成本这一横亘在推广道路上的最大难题仍待破解。

  “在反渗透技术、能量回收技术没有出来前,海水淡化至少要10多元的吨水成本,(市场)肯定受不了。但随着技术的进步、耗电量的减少,海水淡化的运营成本、投资成本都已降至不到原来的一半。”谭永文说。

  据他介绍,如果不用任何能量回收系统,则海水淡化的耗电量高达每吨水8度电,以0.6—0.7元/度计算,吨水成本中光电费就要5元多。但用了能量回收系统后,每吨水耗电只需要3.6度。

  尽管如此,海水淡化的成本仍较市政供水高出一大截。

  以六横水务公司为例,目前岛上居民用水价格2.5元/吨,但该厂淡化海水的直接成本就达6.5元/吨,还不包括损耗,可以说是生产一吨亏一吨。

  在范国定看来,海水淡化属于民生工程,但却按工业用电计费,成本较高。他希望国家推出一些优惠政策,对此类项目予以扶持,“只要电费能降下来,吨水成本也能降下来,最终受益的还是用水居民”。

  谭永文也表示,海水淡化工程作为我国水资源的基础设施,国家应该在投资上给予补助,同时在运行水价上也有所倾斜。

  除了补贴外,设备国产化也是一条降本之路。

  国际脱盐协会理事王世昌此前表示,制约国内海水淡化市场规模化的主要因素之一就是设备国产化率低。

  不过,记者在采访中获悉,六横岛的万吨级海水淡化项目已开始使用杭州水处理中心生产的反渗透膜。谭永文称,这是国产膜第一次工程化、规模化的应用,意义重大。

  以往,在六横这样的海岛上,如果通过管道或船运引水的话,成本20元/吨都不止。相比之下,国产化率提高后的海水淡化成本要低得多。

  《分离膜“十二五”规划》显示,海水淡化用反渗透膜“十二五”期间产能将达1000万平方米/年,国产膜应用进入水处理高端领域,国内市场占有率上升至25%—30%。将新增反渗透法海水淡化能力100—150万立方米/日,使我国成为国际上膜法海水淡化大国。

  “当下国产反渗透膜的市场份额只有10%。我们希望这一比重未来能进一步上升,甚至提高到50%以上。”中国膜工业协会副理事长兼秘书长尤金德对记者说。

  除了膜材料外,高压泵和能量回收系统也是海水淡化的关键设备。对此,谭永文表示,前者目前已可国产,但后者还需进口。

  记者从现场了解到,一个小小的能量回收装置价格竟高达四五十万元,而一台5000吨级海水淡化项目就需要用到7个这种装置。

  “此外,国内外海水淡化在技术上也有差距,如脱盐率国内是99.5%,国外达到99.8%;通量(单支膜的掺水量)则相差10%左右。”谭永文说。

  在他看来,这种差距“十二五”期间“能上去就上去,上不去就难了”,“成败在此一举。不能再试试看,市场是不会等你的。”

  谭永文的话似乎预示着,未来5年将成为海水淡化设备国产化最关键的5年。从这个角度看,水资源革命已时不我待,一场大会战近在眼前……