□ 茅龚丹 □ 肖 颖

上海市机电科技情报研究所 上海 200070

随着国民经济的快速发展以及环境污染问题的日益加剧，水资源极度紧缺已成为一个世界性的普遍问题，目前全世界有100多个国家存在不同程度的缺水问题。我国的人均水资源占有量只有2 200 m3，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源占有量最贫乏的13个国家之一。世界上可被人类直接利用的淡水资源不到总水资源的0.01%，随着人口的增长，农业和工业的发展，导致淡水尤其是洁净的淡水迅速减少，因而作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好，价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。目前，海水淡化方法有海水冻结法、蒸馏法、反渗透法，其中应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点，迅速占领市场，逐步取代蒸馏法，成为应用最广泛的方法。

1 海水淡化发展现状

根据国际脱盐协会的统计数据，截至2005年12月31日，在世界范围内共有12 300个海水淡化工程，总生产能力为47×106m3/d。2001年至2005年平均生产能力比5年前增加了25%，海水淡化技术已经在全世界155个国家中使用，解决了1亿多人口的供水问题。目前，海水淡化已经形成了以多级闪蒸法（MSF）、低温多效法（MED）和反渗透法（RO）为主要代表的工业化技术，今后一个时期仍将以这3项技术为主，但RO法的比重将变大。MSF法具有大型化和超大型化（单台设备日产水量已达40 000～50 000 t）、适应于污染重的海湾以及预处理费用低等优势，中东海湾地区仍将以MSF法为主，在其它地区则以RO法为首选，因为RO法的成本和能耗具有优势，并且技术也日趋成熟。目前世界上大部分大型海水淡化厂多与大型发电站联合建设，已成为当前大型海水淡化装置的主要建设模式。水电联产可以利用电站的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。目前，全球海水淡化总产量已达日均6 348×104t。用于全球海水淡化工程的投资以年20%～30%增长，2015年海水淡化工程总投资额预计将达564亿美元。

中国于上世纪50年代开展海水淡化研发，近年来有较快发展。截至2011年底，中国海水淡化能力已达到66万m3/d，主要技术和经济指标接近或达到国际先进水平。为了推动海水淡化能力实现产业化，2013年2月中国国务院办公厅发布了 《关于加快发展海水淡化产业的意见》，提出了到2015年的产业发展目标：中国海水淡化能力达到220～260万m3/d；海水淡化原材料、装备制造自主创新率达到70%以上；建立较为完善的海水淡化产业链，关键技术、装备、材料研发和制造能力达到国际先进水平；具有自主知识产权的技术取得突破性进展，反渗透海水膜、高压泵、能量回收装置等取得明显进步，脱盐率由99.2%提高到99.7%以上；产业发展已具备条件，海水淡化市场已基本形成。但同时，还存在自主创新能力较弱、产业发展水平低和配套政策不足等问题。

2 海水淡化发展趋势

水电联产、热膜联产等多种技术集成是海水淡化技术主要发展趋势，水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本，水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。国外大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的，是目前大型海水淡化工程的主要建设模式。

热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），满足不同用水需求，降低海水淡化成本。目前，世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，日产海水淡化水量为45.4万m3，其中，MSF日产水28.4万m3，RO日产水17万m3。其优点是：投资成本低，可共用海水取水口。用RO和MED/MSF装置淡化的水可以按一定比例混合，满足各种需求。

表1为国外海水淡化IPC技术分类，可见国外海水淡化技术领域主要集中在C02F 1/44（渗析法、渗透法或反渗透法）、C02F 1/04（蒸馏或蒸发）以及C02F 1/14（太阳能）中，RO、MED、MSF法的专利申请量最多，各大企业都在加大对其的科研投入和专利布局，即RO、MED、MSF法为当今海水淡化技术的主流核心技术，也是运用于实际工业生产的主要技术方法；专利中还涉及到太阳能运用于海水淡化系统中，可见新能源与海水淡化技术相结合具有现实意义。

表1 国外海水淡化IPC技术分类

3 新能源海水淡化技术

海水淡化与新能源技术相结合是当今的研究热点，如风能海水淡化、太阳能海水淡化、核能海水淡化、波浪能和潮汐能海水淡化等。

风能海水淡化主要有两种形式：（1）风电海水淡化（分离式）；（2）风力直接驱动海水淡化（耦合式）。分离式是先将风能转化电能，然后再驱动脱盐单元进行海水淡化。耦合式是将风能转化的机械能直接用于驱动脱盐单元进行海水淡化。珀斯海水淡化厂2006年底竣工，2007年初投入使用，是澳大利亚第一个使用风能的大规模海水淡化装置，日最高产水量14.4万t，占珀斯市供水总量的17%，成为全球最大的使用清洁能源的海水淡化工厂。

太阳能海水淡化系统是将太阳能利用装置和传统海水淡化装置相结合，用太阳能代替传统能源供给海水淡化装置所需能量。2013年，沙特的首个太阳能海水淡化设施将投运，这也将是世界上最大的太阳能海水淡化厂，该厂位于沙特和科威特边界的阿尔卡夫及。2013年～2015年，第二个日产能达到30万m3的大型太阳能海水淡化处理厂也将建设，而到2016年～2018年，更多的海水淡化处理厂将遍布沙特王国。

核能海水淡化设计涉及三种技术，即核技术、淡化技术以及它们之间的连接技术，可以是单一目的或水电联产，主要问题为反应堆的选择、核燃料循环方式、连接方式等。核能海水淡化连接方式主要包括核电站和淡化装置的连接、供热用核反应堆和淡化装置的连接、水电联产核反应堆和淡化装置的连接。美国、俄罗斯、印度等都在积极研究核能海水淡化技术，日本正在开展八耦合核反应堆海水淡化的方法。我国在核能海水淡化方面也有发展，辽宁红沿河核电站海水淡化系统就是国内首个核电海水淡化系统，日产水量约1万t，可满足红沿河核电一期工程的生产、生活用水需求。

波浪能和潮汐能海水淡化的研究重点在发电领域，关于海水淡化的研究不多。芬兰阿尔托大学研究人员日前研发出一种新型海水淡化系统，该系统主要包括一个海浪能量转换器和一个反渗透设备。安装在海水中的能量转换器对海水加压，使海水通过管道输送到陆地上的反渗透设备中，反渗透作用将盐分从海水中去除，进一步后续处理则确保生产的淡水适于饮用。

4 结束语

随着我国工业化进程的加快，以及水环境污染的日益加剧，水资源短缺将成为今后相当长一个时期内需要面临的重大问题。海水淡化技术是解决水资源短缺的重要途径和方法之一。因此，深入开展海水淡化技术以及工业化技术的研究，具有现实和长远的战略意义。

［1］ 阮国岭，冯厚军.国内外海水淡化技术的进展［J］.中国给水排水，2008(20)：86-90.

［2］ 惠绍棠，阮国岭，于开录.海水淡化与循环经济［M］.天津：天津人民出版社，2005.

［3］ 高从堦.海水淡化及海水与苦咸水利用发展建议 ［M］.北京：高等教育出版社，2007.