战略突围：海水淡化向渤海开源要水

4月6日，由国际脱盐协会主办的“2011海水淡化及水再利用国际会议”将在滨海高新区召开。天津，这个在海水淡化和综合利用领域搞得规模最大、也最有特色的城市，将再度成为中国沿海缺水城市关注的焦点。

海水淡化，一项在国内曾被视为杯水车薪、而且成本高昂、有损海洋生态环境的技术，近来常被专家学者提到战略的高度。日前全国“两会”上，一份《从国家战略安全的高度，加快规划建设北方海水淡化基地的建议》，从政协会议提交到党中央、国务院，全国政协副秘书长卢昌华在这一方案中指出，北方淡水资源短缺已经威胁到国家安全，大力发展海水淡化产业已是当务之急；全国政协委员、国家开发投资公司董事长王会生说，水资源保障涉及国家安全，我们应该把海水淡化这一项目上升到国家安全的角度来看待。

战略高度，是否有点危言耸听？记者就这一话题采访天津科委社会发展科技处和国家海洋局海水淡化与综合利用研究所等部门的专家和学者。

战略突围，向渤海开源要水

生活在大城市的人们，感觉不到缺水的困扰，水龙头一拧，清水“哗哗”地涌流。其实，中国是一个水资源严重短缺的国家，全国660多个城市中，400多个缺水，108个严重缺水，其中京津两市就属缺水最为严重的城市，北京水资源人均占有量在世界各国首都中排在百位之后，每人缺水均为4亿立方米；天津水资源更加匮乏，人均占有量为全国人均占有水资源量的1/15，远低于国际人均占有水资源量600m3严重缺水的警戒线。

京津地区严重缺水，逼迫政府投巨资搞南水北调工程。人们曾把最大的希望寄托在这项工程上，殷切期待着长江之水滚滚来，不想南水北调中线工程又被宣布延迟五年，要到2014年才能完工。同时，一个不祥的信息警示着人们：近几年气候变化，中国南方长江流域也在不断出现大的旱情，某些重要的支流甚至出现过断流的情况，南水北调工程全部完工之日，调水量是否还能保证在规划的水准上？调水期究竟能维持到多久？而且，随社会物价整体上升，有专家发现将来南水北调至京津地区的水，价格估计将到10元/m3以上，那将是一个沉重的经济负担。国际上西班牙政府就曾因为代价昂贵中止了一项长途调水的工程。

工业化、城市化进程快速发展，工业用水、居民饮用水、环境生态用水水量都在急剧增长，相反北京“水缸”密云水库早已处在入不敷出的状态，不得不启用（非饮用）已有水质问题的官厅水库；天津“水渠”引滦入津工程因上流水源地日渐萎缩，也早已破灭了当年“一劳永逸”的愿景。怎么办？节水上想出诸多措施，最后连中水和污水也全被充分利用了，但都是权宜之计；外调水是京津地区水安全的生命线，但受时空的限制，总有命运掌握在他人之手（譬如气候、旱情、污染等异常事件）的感觉。最后，京津两城，特别是天津，不得不战略性突围，向身边的渤海开源要水。

世界水情，“海淡技术”养活着两亿人口

其实，早在1999年3月18日，联合国有关研究机构就已发出警告，说缺水国家、特别是严重缺水国家的政府，应当提前采取有力的措施，否则到2005年，全世界将有近三分之一人口（约23亿人）无法获得安全的饮用水。2000年7月，中国工程院推出《二十一世纪中国可持续发展水资源短缺报告》，指出中国当时一般年份全国总缺水量为300至400亿立方米；预测到2010年中国年缺水量将达到1000亿立方米；到2030年，估计中国用水总量每年7000至8000亿立方米，高到全国可用水量的极限。

然而，全世界最缺淡水的两个国家沙特阿拉伯和阿拉伯联合酋长国，此时却无缺水之忧，因为他们大量使用了海水淡化的技术。而他们之所以要上海水淡化，正是水危机逼迫的结果。

所谓海水淡化，是用技术手段将海水脱盐淡化成淡水。据说早在400年前人类就发现了通过蒸馏可让海水变成淡水的秘密，但直到上世纪中东地区发现了大量石油，这一技术才开始被中东人以工业化形式正式启用。

中东地区多被沙漠覆盖，尤其沙特阿拉伯和阿拉伯联合酋长国，全年降水稀少，境内没有淡水河流，以致中东人世世代代忍受着干旱和苦咸水的煎熬，是地下的石油意外拯救了他们。

海水淡化技术西方国家早就开发出来了，因成本高昂，最初只被用于大型舰艇和建于岛屿的军事基地。中东人拥有石油财富之后，他们毫不吝啬地以油换水，尤其沙特阿拉伯、阿联酋两国，大规模引进海水淡化技术，靠海喝海，终将自己从水危机中解脱出来。同时，中东地区海水淡化巨大的市场需要，也刺激、推动了欧美日本海水淡化技术的发展。

如今，中东各产油国、欧美、日本、澳大利亚等发达国家，都建有相当规模的海水淡化厂，所产淡水，供养着两亿人使用。其中沙特阿拉伯海水淡化生产能力已达日产淡水301万立方米，去年国家财政又给海水淡化扩建工程拨款35亿资金；阿联酋海水淡化生产能力已达日产淡水82.2万立方米，解决了全国98%家庭和工业的用水。回头再看欧美日本等发达国家，为保护本国淡水资源他们也在竞相发展海水淡化产业，不断更新技术、降低成本的同时，还以行政手段将耗水的工业大户、如冶金、发电、重化工等企业迁至海边，强迫那些企业开发、利用海水淡化的技术。如今在海水淡化的国际市场上，欧美日本等发达国家每年拿走的成交额高过数百亿美元。

相比之下，中国是一严重缺水国家，但在开发利用海水淡化技术方面，过去却走得很慢。上世纪六十年代末期，出自战备目的，如向海南西沙群岛驻岛部队用船舶输运淡水成本太贵，国家有关部门曾组织过攻研海水淡化技术的会战，对电渗析、蒸馏等技术进行研究。但直到1981年才在西沙岛屿上为部队建成一台实用的200m3/d（立方米每天）电渗析海水淡化装置。第二年，另一台日产200吨海水淡化装置建在西沙的永兴岛。随后便处于几近停顿的状态。

与国际相比，中国为何在海水淡化上落在后面？记者走访有关科研所、大学和政府主管部门专业人士，得知原因如下：一、海水淡化技术只能应用在海边，但上世纪六七十年代，中国沿海绝大多数城市不缺水。譬如天津，年年防涝，热火朝天地“根治海河”，不存在缺水的危机，直到八十年代，人们还处在根治了海河的喜悦之中。二、改革开放前，中国工业基础、科技研发能力都很薄弱，海水淡化技术在科研上举步维艰。三、观念问题。中国沿袭“黄河文化”，祖祖辈辈擅长在固有基础上自给自足；西方、尤其美国崇尚“海洋文化”，善于向外开拓。因此，同样是缺水，西方人的思路是开发新水源，向大海要水；中国人首先想到的则是蓄水、节水，实在不行了就调水。中国研究海水淡化的权威机构不在水利部，而是在国家海洋局，海洋局不管陆地的事，海水淡化也就很难进入陆上抗旱的规划。四、政治体制不同，美国各州自治，沿海地区缺水是你自己的事情，异地长途调水的设想，除非国家强权干预，几乎是妄想，沿海缺水地区不得不自谋出路；中国是社会主义大家庭，全国一盘棋，沿海大城市缺水，有党中央、国务院为你排忧解难，亿万财政资金投入，长江之水逆势北上，这是社会主义制度的优越性，但也不得不承认，面对水危机，不少人形成了“等、靠、要”的习惯。五、在原有技术条件下，海水淡化确实存在成本高昂和污染环境的问题。

后来，是什么原因让中国突然重视起海水淡化的问题？是日益严重的水危机；是气候与环境不断出现令人意想不到的变化。

首先，自上世纪八十年代起，全球气候变暖，降水减少，大规模的旱情开始不断出现。同时江河水源地萎缩，土地大面积沙化，山林因人类开发而被破坏，让旱情进一步恶化。具体到京津地区，当年为“根治海河”，海河流域上流地区修起数千大小水库，如今上游地区为自身发展截留部分水资源，其做法无可厚非，谁都得发展，人人都有改善自己生活条件的权利，但流向下游地区的水资源自然也就更少。

其次，改革开放后，沿海开放城市工业迅猛发展，工业乃耗水大户，用水量约占城市供水的50%，工业规模、产值成倍增长，自然加剧了沿海城市的水危机。

再就是，长江流域的水量也曾因为气候干旱、环境恶化等原因在减少，有识之士开始担心将来即使修好了南水北调的工程，是否还能得到规划的水量？还有就是江河水质污染的问题，某年某地曾发生过这种事件，政府花费巨资买来救急用的外调水，一验发现水质不够饮用水平，只好将其暂时存入一座备用水库。人们终于意识到，要想发展，解决水危机的主动权必须掌握在自己手里，“等、靠、要”的方法已非良策。于是，好多沿海城市已开始把求水的目光转向海洋，就连远离海岸线200公里左右的北京，也开始打起海水淡化技术的主意。

创建海水淡化利用示范城市

与全国相比，天津研发使用海水淡化技术的历史较早。

上世纪八十年代末期，全国首次从海外引进海水淡化先进技术的是天津大港电厂，两台日产3000吨淡水的多级闪蒸海水淡化装置（美国技术、韩国制造），先后于1989年10月和1990年5月投产运营，所产淡水除供本厂4台机组发电用水外，还可外销除盐水。尝到甜头后，1994年天津大港电厂联合有关单位，参加引进的设备，自行研制出日产1200吨淡水的多级闪蒸系统原型中间试验装置。

天津研发海水淡化具有得天独厚的条件，一是天津具有坚实的工业基础，综合制造能力强，而且有颇具规模的化工业；二是全国研究海水淡化技术最权威的机构、国家海洋局淡化和综合利用研究所在天津，此外还有其他一大批涉海科研机构和大专院校，以及实力雄厚的涉海企业；三是滨海新区属新建高科技产业集群，思想开放，敢于创新，乐于接受和使用新技术。

因此，当进入新世纪、海水淡化成为由国家决策的课题后，国务院首先要求天津成为研发并使用海水淡化技术的基地。

2003年，国务院发布[2003]13号文件《全国海洋经济发展规划纲要》，其中对天津提出明确要求：“发展海水淡化和综合利用产业，天津要建成海水淡化利用示范城市。”

当年，在天津市委、市政府领导下，天津科委组织海水淡化所、天津大学、天津工业大学、天津科技大学和自来水公司等部门，建成一座日产千吨纯水的试验性示范工程。随后便在这一平台上，对海水淡化过程中必须面对的一系列技术难题，如预处理、能量回收、浓海水制盐和综合利用等，展开深入的研究，几年下来，成果颇丰。

如今，天津市淡化海水的产能已超过22万m3/d，其中有大港新泉海水淡化厂10万m3/d、大港电厂0.6万m3/d、泰达新水源海水淡化厂2万m3/d和刚刚形成生产能力的北疆电厂海水淡化工程10万m3/d。

尽管这些企业目前所产淡水规模还不大，对缓解天津缺水状况仍是杯水车薪，但它让人切实看到了向大海开源讨水的希望。大港电厂海水淡化生产的纯净水“海德润滋”早已走向市场。北疆电厂日产淡水能力今年年底可能形成20万m3/d，远期能力将达40万m3/d，该厂生产的淡水不久将按一定的比例进入市政管网，供滨海新区汉沽使用。

此外，与国际相比，天津对海水淡化的研发和使用起步虽晚，但在规划上科学严谨，技术选择上尽量做到了绿色减排。因为就环境而言，仅以提取淡水为目的的海水淡化，具有一定的负面影响。海水淡化装置提出淡水后，剩余的海水盐分增高，这种浓海水被排回大海，日久天长会改变近岸海域含盐浓度，海洋生态被破坏，部分水生物就会遭殃。解决这一问题最好的方案，是让海水淡化做到零排放，即把海水淡化和重化工绑在一起，让制盐制碱等化工企业，把海水淡化后生成的浓海水全部消化掉。可惜直至目前，世界上好多利用海水淡化技术的国家，最后都以直排方式把浓海水作为废料排回大海，因为他们没有可对浓海水做深处理的化工业。即使在欧美日本等发达国家，因海水淡化都是企业个人生产行为，一般很少具有再建一个与之配套的化工企业的能力。

天津则不然，其发展海水淡化的路子着眼点远非单一的解决水荒，而是要综合利用这一技术，既要提取生产、生活所需的淡水，还要生产化工所需的原料；既要保护海洋环境，又要改善和利用滨海新区近海滩涂的土地资源。这听来像是天方夜谭，但在社会主义体制下，这看似难以实现的事情已在天津变成了现实。说来也简单，在中国，国企是国家的企业，得听政府的指挥；天津滨海新区内电厂、盐碱等化工企业都是现成的，电厂能为海水淡化提供成本低廉的能源，盐厂能消化海水淡化的废液，市委、市政府通过科学布局和调控，就完成了对相关企业的优势整合，短短几年，就已打造出一条“热电海水淡化浓海水制盐海水化学提取利用”的产业链。事实证明，这条产业链做到了既为缓解滨海新区水危机贡献力量，又能零排放保护渤海水环境，还为盐碱等化工企业提供了理想的化工原料。

一件有趣的事情是，天津如此规划海水淡化的建设与发展，还能为天津腾出一片宝贵的土地资源。采访天津科委社会发展科技处，一位高级工程师就节省土地问题跟记者算过这样一笔账：天津盐厂占地240平方公里，其中用于初级晒盐的晒盐田占地70多平方公里。传统的制盐法是先把海水放到初级的晒盐田，通过温度和风力将海水含盐量浓缩到一定浓度，然后再抽到级别更高的晒盐田。

如今，因为海水淡化后生成的浓海水，其盐浓度恰巧能达到盐厂初级晾晒所需的标准。经计算，海水淡化20万m3/d淡水的装置，所产浓海水就能满足天津盐厂一年生产所需的用量。那就意味着，投资一座日产20万吨淡水的海水淡化厂，每年除得7300万吨淡水外，还可省下初级晒盐所用70多平方公里的土地。其中即使刨除建设海水淡化厂和其他配套设施所需的20至30平方公里土地，至少还能腾出40多平方公里的晒盐田。试想40多平方公里的土地可建多少企业？可解决多少人员就业？极其荒冷的盐田，还能变得像都市花园一样。如此规划和设计，堪称是一项科学完美的海水淡化项目。

海水淡化与水安全

天津在海水淡化技术利用上走到了全国的前面。据有关部门介绍，天津今后还将积极扩大海水直接利用的规模和领域，预计到2015年，天津市海水淡化的能力将达到日产淡水60万吨，海水直接利用的能力将达到每年40亿吨。为实现这一目标，天津除将继续上马一些海水淡化的项目外，还要把已有的海盐生产基地，改扩建成具有年产300万吨的生产能力，在提取海水中钾、溴、镁等化学资源的同时，还要开发出从海水中提取锂、铷等贵重金属的技术。

北京属内陆城市，但也在考虑向渤海开源要水。北京首都钢厂当年之所以要迁往河北唐山曹妃甸，其中一大原因就是要让它改用海水资源，从而为北京省下数量可观的水量。如今向大海开源要水的观念日益被政界所接受，北京有关部门准备和曹妃甸新区管委会合作，利用首钢生产中产生的热量，投资兴建大型海水淡化工程，然后用管道向北京输送海水淡化水。

寂寞多年的海水淡化，终于遇到了发展的好时机，中国沿海地区日益严重的水危机，终于得到了人们的重视；城市不断升高的自来水水价，终于有了走向市场的可能。今后随着生产规模的扩大和技术的不断更新，相信其成本会更加降低，因此也就更有竞争力。

今年，海水淡化在全国“两会”上被人大、政协的代表提到了战略的高度，记者就此问题采访天津科委社会发展科技处和国家海洋局海水淡化与综合利用研究所等部门几位专业人士，他们认为此言绝非耸人听闻，理由是作为基础性自然资源的淡水，在全球变暖的气候环境、政治矛盾日益尖锐的国际环境和江河湖泊受到污染的情况下，越来越突现出它的战略价值和意义。专家们认为在中国应把海水淡化作为战略性新兴产业去发展，像投资南水北调工程那样，扶持海水淡化技术的研制和开发。相信在不久的将来，海水淡化将会发展成为中国沿海地区保障水安全的一道科技型防线。

链接：何为海水淡化

海水淡化，是指通过技术手段从海水中获得含盐量低的可供生产、生活使用的淡水。其技术手段有冻结法、电渗析法、蒸馏法和反渗透法等十几种，目前主要使用的是膜法和蒸馏法。

蒸馏法多以多级闪蒸（MSF）为主，另有低温多效蒸发（LT-MED）等技术。

海水淡化多级闪蒸法开发于上世纪五十年代。过程是将海水加热到一定温度后依次引入各闪蒸室，让海水在各室中部分汽化，汽化物冷凝后则得淡水。其优点是由于加热面和蒸发面是分开的，加热面上结垢现象轻，所以多级闪蒸法一经问世后，迅速得到发展。目前，国际上多级闪蒸的设备单机容量最高可达4.5-5.7万m3/d，能耗为8-10kwh/m3淡水。

多效蒸发法发明于上世纪三十年代，起初结垢和腐蚀现象严重。上世纪七十年代科技人员改进此技术，将其操作温度控制在60-70℃，结垢和腐蚀问题有所减缓。它的特点是可使用比较廉价的材料，能耗通常在6kwh/m3淡水，在利用低品位蒸汽造水方面具有一定的市场。

膜法以反渗透（SWRO）为主。其装置由预处理系统、反渗透系统、后处理系统、能量回收系统、供电系统和控制监测系统等组成。生活在海水中的鱼，身上长有反渗透膜，此膜具有纳米级小孔，盐分等较大的分子无法通过，颗粒极小的水分子能够通过这道膜进入鱼体，被鱼吸收。海水淡化膜法技术运用的就是这一仿生学，它用一定的压力，让海水透过不同的膜块，先经预处理膜块去除海洋生物等杂质，后用反渗透膜块截留盐分等较大颗粒的分子，再进一步过滤氯化物等杂质，即可得到纯净的淡水。近些年反渗透膜不断进步，能量回收技术不断提高，其能耗被降低到3kwh/m3淡水，具有很强的竞争力。近几年国际海水淡化招标中，这种技术常以投资最低、能耗最省、成本最低、建造周期短等优势屡屡中标。