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1海水淡化现状及技术分析比较一、海水淡化国外现状海水淡化技术发展至今，已有超过50年的历史。1950-1985年间，海水淡化的发展经历了发现、开发和商业化阶段，研究开发的重点主要集中在蒸馏法、冷冻法、电渗析法和反渗透法；1985年以后，多级闪蒸、低温多效法和反渗透法发挥了突出作用，成为当代海水淡化和苦咸水淡化技术的主流。近年来，一种将蒸馏法和膜法耦合的技术也越来越受到关注。多级闪蒸（MSF）法仍是目前世界范围内技术最为成熟、应用最广发、规模最大的一种海水淡化技术，多为海湾国家所采用。低温多效（MED）法，经过30多年的发展已趋于成熟，已有300多套商用装置投入使用。其中以色列IDE公司的低温多效装置（LT-MED）被认为是当前蒸馏法中最有竞争力的淡化设备。反渗透（RO）法在1970年代后期建造了第一座海水淡化厂，随着对反渗透膜以及海水预处理技术的不断完善，目前已成为极具市场竞争力的技术，在欧洲和亚洲广泛使用。据统计，截至2005年底，在世界范围内共有12300个淡化工程，总生产能力达到4700×104m3/d。从3种技术的市场占有率来看，根据2007年的市场统计数据，在中东地区，多级闪蒸法(MSF)的市场占有率超过了70%，低温多效法(MED)与反渗透法(RO)的市场占有率基本持平；而在其他各洲，RO的市场占有率都是最高的。但由于中东市场得份额占国际市场的74%，所以MSF在3种主流技术中的比重还是最大的。图1、MSF、MED、RO法市场占有率比较2从国外海水淡化目前的发展来看，主要出现了以下趋势：1、各种技术共存互补、并行发展。海水淡化的技术已基本成熟，但各种工艺的完善以及新材料、新工艺的应用研发仍很活跃。2、工程规模大型化。需求扩大和技术的发展使国际海水淡化工程不断向大型化、规模化发展。现在，世界上已出现了百万吨级的海水淡化工程（韩国斗山集团在沙特承建）。3、成本降低。技术进步、规模化的发展使得淡化的成本逐步降低。目前，淡化水的最低销售价格折合人民币已降至4元/m3。4、海水淡化与资源化利用形成产业链。海水淡化工程与发电厂相结合、与盐业的制卤生产相结合是目前国家关注的热点。5、政府支持力度加强。美国、日本、韩国、以色列等国家通过加大政府出资和补贴力度，促进本国海水淡化的发展。例如，2004年美国H.R.1071和H.R.3834等法案中提到，10年内政府将提供2亿美元资助脱盐设备的建造，并且每生产和销售1吨淡水补贴0.16美元。二、我国海水淡化主要现状和进展我国水资源严重短缺，北方沿海地区是我国最缺水地区之一。据估算，在2010-2020年，北方沿海4省(市)人均综合用水量将分别达到325-365吨和350-400吨，缺水总量将分别达到166-255亿吨和273-293亿吨。应该说有很大的需求缺口，海水淡化的市场潜力很大。政策方面，近年来国家对于海水淡化等资源利用技术的重视程度不断加强。海水淡化已被列入了《国民经济和社会发展“十一五”规划纲要》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》、《高技术产业发展“十一五”规划》、《国家“十一五”海洋科学和技术发展规划纲要》和《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15号）中。根据2005年8月颁布实施的《海水利用专项规划》，我国在2010年、2020年建成和在建的海水淡化工程的生产能力将分别达到100×104m3/d、280×104m3/d。2007年4月，科技部启动“海水淡化与综合利用成套技术研究和示范”项目，3支持海水资源利用技术研究。该项目将建成大型海水淡化、海水循环冷却、生活用海水、海水化学资源提取利用示范工程，开展大规模海水利用关键技术、重大装备、工程、产业链示范研究，重点突破海水淡化和海水直接利用产业化集成技术和重要装备的研发，以海水淡化解决沿海地区工业锅炉补水和城镇生活饮用水；以海水冷却替代电力、化工、石化、冶金、轻纺等耗水大户的工业循环冷却水；以海水替代城市冲厕用水；同时大力推进海水（浓海水、各类卤水）化学资源综合利用技术，形成完整的海水利用产业技术体系。技术方面，1958年我国开始进行海水淡化技术的研究与开发，起步阶段为电渗析技术，1965年开始研究反渗透技术，1975年开始研究蒸馏技术。目前在反渗透技术装备方面，国内已具备了单机规模万吨级以上工程设计和建设能力；在蒸馏技术装备方面，主要还是停留在千吨级的水平，近年来在万吨级项目上已有所突破。可以说，我国海水淡化技术基本成熟，目前已建成具有自主知识产权的千吨级和万吨级示范工程，是完全独立掌握海水淡化技术的少数国家之一。截至2006年底，我国已建成海水淡化装置43套，淡水产量为15.08×104m3/d，其中引进国外技术的有9套，产水量为10.57×104m3/d，占70.11%；应用国产技术的有34套，产水量却只有4.507×104m3/d，占29.89%。至2008年，我国已建成52套海水淡化装置。从采取技术种类来看，其中45套采用RO技术（占86.5%）、4套采用MED技术（占7.7%）、1套采用MSF技术（占1.9%）、1套采用MVC技术（压汽蒸馏，占1.9%）、1套采用ED技术（电渗析，占1.9%）。但是，这些装置总体使用率较低，有的还不到50%。目前，全国在建、待建的海水淡化工程总规模已达到195.8×104m3/d，产量和分布见下图。4图2、在建、待建海水淡化工程分布从目前国内海水淡化发展来看，主要存在着以下困难和差距：1、技术方面。与国际水平相比，差距主要体现在核心部件、材料装备的开发制造、系统设计和集成等方面。关键设备仍需进口，国内的反渗透膜仍需进口，同时还没有一家企业拥有蒸馏法日产万吨以上项目的全部自主知识产权和成套能力。2、产业规模。国内海水淡化工程规模多在千吨级，而国外已达到10万吨级水平。以06年数据为例，我国海水淡化总产量只占世界0.3%。规模小，成本难以控制下来。3、实施机制。国内还没有专门的机构统筹协调，没有形成产业联盟。4、示范投入。国家对规模示范工程资金投入不足，规模示范不够。5、推广机制。国内淡化海水的推广，面临着并入市政管网难和价格体系瓶颈等问题。5目前国内淡化出的海水，基本上还是就地消化。分析海水淡化的市场应用前景，主要可分为3个方面：1、沿海电厂供水。用海水淡化为电厂提供淡水，同时利用电厂的电能和热能为海水淡化提供动力，实现水电联产。2、沿海城镇及工业供水。沿岸海水淡化厂取代长距离的水库管网输送，节约供水成本。另外，由于沿海地区降雨充沛，入海口水质含盐量降低，属于亚海水，亚海水的淡化成本较一般海水相比要降低很多。根据已有数据，亚海水的吨水成本可降至2-2.5元。3、海水淡化产业链延长。淡化处理后的浓海水，可开发电渗析制盐、提溴、钾等产业。另外，关于将淡化海水作为生活用水和饮用水方面，经过二级反渗透处理后的海水，从技术指标上看，可以达到纯净水的标准。专家表示，把海水做到能喝的程度和做到供工业使用的程度，成本的差别不是很大。因此，目前国际上都是按照饮用水的标准来淡化海水。但由于经过淡化的海水呈酸性，对城市输水管道会产生一定的腐蚀，因此需要对并管的淡化海水进行后处理，同时也需要对现有的城市供水管道做出一定改进；加上淡化海水不符合居民的传统口感，需要进一步处理后才能输送到居民家中。三、主流淡化技术经济分析比较至今出现的数十种海水淡化方法中，应用最广泛的、能达到商业化规模的主要分为蒸馏法和反渗透法，即“热法”和“膜法”。其中热法中的多级闪蒸（MSF）、低温多效（MED）和膜法中的反渗透（RO）是目前国内外市场上主流的3种技术。3种技术详细的原理和工艺流程不做过多介绍，以下仅对这3种技术各自的优缺点、设备投资成本以及处理成本进行分析和比较。3种技术的总体优劣势比较见下表：6表1、MSF、MED、RO优劣势总体比较技术种类常用领域优势劣势多级闪蒸（MSF）多用于工业用水、发电用水（与火电厂或核电厂结合的大型或超大型海水淡化工程）1、单机容量大（最大可达到5万t/d），远超MED和RO法；2、对原料水预处理要求低；3、设备整体性强，易于大型化和超大型化。1、工程设备投资较高，为RO法的近2倍；2、设备占地面积大，动力消耗大，能耗高；3、设备的操作弹性小，是设计值的80～110％，不适应于造水量要求可变的场合；4、当其传热管腐蚀穿孔后，将会污染水质。低温多效（MED）用于工业用水、发电用水和民用领域1、热效率比MSF高，30多度的温差，可达到10左右的造水比（所得淡水的重量与所耗加热蒸汽的重量之比）；2、操作弹性较大，操作负荷从40％到110％变化时不会影响造水比；3、产品水质好（5mg/L），可直接用于锅炉用水；4、防腐性能较好，能耗较低，预处理较简单，化学药剂消耗较低；5、系统可靠，传热管泄漏时，降低产量而不会影响水质；6、设备启停较快。1、设备体积较大，成本较高；2、结垢很难清理。反渗透（RO）较适合民用、普通工业领域（大、中、小型淡化工程）1、能耗低，工程投资及造水成本较低；2、防腐性能优越；3、单台装机容量较低,但易于单元式叠加；4、装置紧凑，占地较少，操作简单，维修方便。1、原料水的水质要求较高，预处理要求严格；2、运行成本较高，反渗透膜需要定期更换；3、产品水质较低（50mg/L），用于发电用水时需经复杂的后处理。7对3种技术进行概念性的比较，见下表：表2、MSF、MED、RO概念性技术比较序号比较项目MSFMEDRO1.产品水质3322.发展情况3323.预处理要求3324.操作人员要求2325.装置维护要求2226.运行稳定性3337.操作弹性2338.工艺可靠性232合计202318（注：3=满意；2=中等；1=低质量、易出故障；0=性能不好）2007年3月实施的《火力发电厂化学设计技术规程条文说明》（DL/T5068-2006）中提到，关于海水的预脱盐工艺方案的选择，通常采用反渗透工艺（RO）；当采用蒸馏工艺时，通常优先采用低温多效蒸馏工艺（MED）。同时《说明》对几种主流海水淡化工艺的技术参数进行了比较，见下表：表3、MSF、MED、RO技术参数比较项目MSFMEDRO产品水质（mg/L）5-105-10300-500操作温度（℃）≈110705-45装置总能耗（kWh/m3）8.05.05.0-6.0（有能量回收）原水预处理不需要要求低要求高水利用率（%）12-2515-4040腐蚀结垢倾向较大，要加酸和脱气较小建造材质要求高低（注：RO工艺进水宜采用温度较高的水源，如直流冷却系统的冷却水排水。）下面对3种技术的设备投资成本和造水成本进行估算和比较。以15000t/d的海水淡化工程为例，3种技术的设备投资成本估算见表4。表4、MSF、MED、RO投资预算表（万元）名称MSFMEDRO估算总价160001500080008同样以15000t/d的海水淡化工程为例，估算3种技术的单位造水成本，见下表：表5、MSF、MED、RO单位造水成本（元/t）项目MSFMEDRO化学药品消耗0.3220.1620.391热力消耗1.601.600电力消耗4.02.05.7人员工资福利0.0250.0250.038大修及检修维护费0.440.420.22管理费0.0040.0040.007膜更换费用000.923固定资产折旧1.351.270.90单位造水成本7.745.488.18（注：3种淡化装置的年利用率均按95%计算，年生产天数为360天。）计算说明：1、MSF（1）化学药品消耗：加入阻垢分散剂5ppm、33%盐酸100ppm，水的回收率为50%，每吨淡水消耗阻垢分散剂10.0g、33%盐酸200g，阻垢分散剂的价格10000元/t，每吨淡水消耗阻垢分散剂0.10元、盐酸0.10元。周期性的加入液氯作杀生剂，平均加量以1ppm计，杀生剂价格1000元/t，每吨淡水消耗杀生剂0.002元。装置每年清洗二次，清洗剂的消耗量根据结垢程度决定，以原料水条件以及国外清洗剂消耗量的经验估算，清洗剂的消耗平均为3000kg/