既要滿足國家“十五”863重點示范工程的生產(chǎn)用水，又要不和嚴重缺水城市的居民“爭水”，華能玉環(huán)電廠果斷作出“向大海要水”，此舉不僅解決了生產(chǎn)的全部用水，還反過來可解決所在地區(qū)1/3的居民用水。
2008年3月24日，是一個很平凡的日子，但對于中國華能集團玉環(huán)電廠來說，卻是個不同尋常的日子，因為，這一天宣告著我國最大的“雙膜法”35000噸/日海水淡化工程已成功運行兩年，宣告著我國已經(jīng)具備大型海水淡化工程設計、施工和運營的經(jīng)驗。
向大海要水
中國華能集團玉環(huán)電廠是國家“十五”863計劃“超超臨界燃煤發(fā)電技術”課題的依托工程和超超臨界國產(chǎn)化示范項目，總裝機4臺百萬千瓦級機組平均每小時用水量達1330噸。電廠位于浙江省玉環(huán)島西側(cè)，三面環(huán)山，一面臨海。玉環(huán)島陸地面積小，低山丘陵，集水面積不足，沒有修建大型水庫的條件，天然降水雖充沛，但淡水資源非常緊張，人均擁有水資源僅656噸，遠低于浙江省2400噸及全國2700噸人均水平。玉環(huán)縣水利局原副局長錢云飛在談及玉環(huán)縣的水資源時說：“2002年以來，玉環(huán)縣遭遇連年的大旱，枯水季節(jié)縣城居民3天供一次水，供水時間只有2、3小時，給電廠專用的里墩水庫也是玉環(huán)縣比較大的水庫，由于大壩建在海涂淤泥上，設計沉降高度是2.8米，但當水面沉降到1．2米時就出現(xiàn)了管涌，整個水庫不得不放水維修，政府曾從臺州緊急調(diào)水甚至考慮把調(diào)水作為長遠規(guī)劃，但工期太長、造價也高。”
如何保障生產(chǎn)用水，又不與當?shù)匕傩?ldquo;爭水”？
玉環(huán)電廠果斷作出“向大海要水”的決策，即通過海水淡化解決電廠的全部生產(chǎn)用水和生活用水，處理規(guī)模高達35000噸/日。然而，國內(nèi)運營的海水淡化工程大多為幾百噸或者幾千噸，尚無萬噸級以上工程可借鑒，國外更沒有一家大型電廠全部采用海水淡化供應淡水，同時和玉環(huán)電廠相似的美國Tampa Bay項目在運行中又出現(xiàn)了問題。
科研人員在對數(shù)萬頁的國內(nèi)外數(shù)據(jù)資料分析研究的基礎上，結合玉環(huán)當?shù)啬茉淳o張、水污染嚴重、水質(zhì)變化大等實際情況，決定大膽嘗試和采用膜法海水淡化的技術工藝，并且為確保擬建海水淡化工程系統(tǒng)運行的安全、經(jīng)濟和高效性，先期邀請了6家跨國公司竟標，6 家公司分別在現(xiàn)場采用不同的技術工藝進行了為期5個多月的中試，科研人員在對每天的運行和性能指標進行仔細對比分析之后，最后選用北京賽恩斯特科技有限公司的雙膜法（超濾加雙膜法）工藝。
安全、經(jīng)濟、高效又節(jié)能的海水淡化技術工藝最適合我國國情
海水淡化的技術工藝發(fā)展至今有20多種，但大規(guī)模工程常用的只有膜法（反滲透）和熱法（蒸餾法）兩種，由于生產(chǎn)同等質(zhì)量的淡水，膜法所消耗的能源僅為熱法的40%―60%。因此，在全球能源普遍緊缺的前提下，除能源豐富的海灣國家外，膜法海水淡化被世界各國廣為采用。膜法海水淡化工藝分預處理和脫鹽兩部分，傳統(tǒng)工藝在海水的預處理階段一般采用消毒、殺菌、沙石、多介質(zhì)過濾、活性碳除氯等相結合的工藝，但由于海水的懸浮物雜質(zhì)多、細菌微生物復雜、膠原體多，傳統(tǒng)的預處理工藝常常技術路線長、操作難度大，稍有不慎，就會使預處理之后的水中微生物殘留物含量高，當海水進入反滲透膜后，就很容易造成反滲透膜的生物污染和堵塞，使產(chǎn)水率下降，不僅需要頻繁地清洗膜，保證高產(chǎn)水率，而且還使膜的使用壽命縮短。而新的膜法預處理工藝以其流程短、工序少、能耗低、產(chǎn)能高、壽命長、占地面積小等獨特的技術優(yōu)勢不僅確保淡化系統(tǒng)運行安全性，而且使整個系統(tǒng)運行成本大大降低。
承擔此工程設計和建設的北京賽恩斯特科技有限公司總經(jīng)理吳紅梅在接受采訪時說：“雙膜法已經(jīng)成功應用在燕山石化30000噸/日煉油廢水回用工程和邯鋼21000噸/日鋼鐵廢水回用工程上，系統(tǒng)連續(xù)運行平穩(wěn)，出水水質(zhì)完全符合設計要求。在設計玉環(huán)電廠水處理技術方案時，本著節(jié)能降耗，降低成本的原則，我們對以前的雙膜法做了兩大改進，首先，采用低壓浸入式超濾膜。就是把膜直接浸入水箱中，不再使用價格昂貴的玻璃鋼殼，這樣不僅省去了殼與殼之間的繁瑣連接，還使膜材料的清洗和安裝更為方便和快捷，因此成本低、抗污染性強、系統(tǒng)集成度高、便于維護。由于膜裝置是膜法海水淡化工程的核心，約占工程總投資的40%，僅此一項改進，就使工程的總投資減少了15%-20%；第二，采用高效能量回收裝置。在一級反滲透系統(tǒng)中處理掉的 “濃”水，其剩余壓力很高，以前這部分水都是白白排放掉的，造成能量的極大浪費，現(xiàn)在，我們使用了效率為94%的能量回收裝置，依靠水壓，在不需任何驅(qū)動的情況下，將它再能量轉(zhuǎn)換到原料海水中。新工藝使系統(tǒng)噸水能耗降低到4度左右，比傳統(tǒng)工藝降低了30-40%。另外，系統(tǒng)設計實現(xiàn)標準模塊化，產(chǎn)能可無限放大。”
我國發(fā)展大規(guī)模海水淡化時機已成熟，到2020年總投資高達560億元
玉環(huán)電廠海水淡化工程，不僅解決了企業(yè)自身全部生產(chǎn)和生活用水，還在枯水季節(jié)，反過來提供給玉環(huán)縣城10000噸/日的居民用水，相當于縣城用水總量的1/3。它的成功運行，給我國沿海地區(qū)的工業(yè)企業(yè)和城市的開源和節(jié)流起到了很好的榜樣和示范作用，也為我國建設10萬噸以上的大規(guī)模海水淡化工程奠基了基礎，向大海要水不僅是解決我國沿海地區(qū)淡水資源短缺的現(xiàn)實選擇，也是實現(xiàn)以水資源可持續(xù)利用，保障沿海地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性措施。
我國是海洋大國，海岸線長達18000公里。據(jù)國家統(tǒng)計局資料顯示，我國沿海11省、市、區(qū)以全國15%的土地，養(yǎng)活了全國40%的人口，創(chuàng)造了全國67%的國內(nèi)生產(chǎn)總值，沿海城市的發(fā)展不僅是全國經(jīng)濟發(fā)展的示范園，也是中國經(jīng)濟發(fā)展的基石。但沿海地區(qū)水資源的總量僅占全國的1/4，北方沿海天津、河北、遼寧和山東4省市人均綜合用水量僅為269噸，南方沿海7省市人均綜合用水量為560噸，均處于極度缺水狀態(tài)，部分地區(qū)地下水超采，已經(jīng)造成地面下沉、海水倒灌、生態(tài)環(huán)境惡化。水短缺已經(jīng)成為制約沿海經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸之一。
對此，國家發(fā)改委、國家海洋局、財政部在2005年及時頒布《海水利用專項規(guī)劃》，其中對沿海地區(qū)的城市和高耗水企業(yè)利用海水做出了明確要求：沿海的電力、石化、冶金等行業(yè)要以海水解決作為工業(yè)冷卻水和工業(yè)純凈水，其中電力企業(yè)直接利用海水約占總量的85%；新建的電力、石化、冶金等企業(yè)要求配套建設海水淡化作為純凈水；對現(xiàn)有企業(yè)要進行改造，將現(xiàn)有的自來水、純凈水改造成以海水淡化水作為工業(yè)純凈水。此外，對沿海16省市的“十一五”海水淡化目標也做出了具體的戰(zhàn)略部署，要求2010年建設若干個10萬噸/日以上的海水淡化示范工程，實現(xiàn)海水淡化水量80噸/日-100萬噸/日，對沿海的缺水貢獻率16-24%，海水淡化國產(chǎn)化率大于60%；2020年，建設若干個20-50萬噸/日的大規(guī)模工程，海水淡化水量達到250萬噸/日-300萬噸/日，對沿海的缺水貢獻率26-37%，海水淡化國產(chǎn)化率大于90%。要實現(xiàn)這些目標，總投資就需410-560億元。此外，政府還把海水淡化列為《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄》、《當前優(yōu)先發(fā)展的高新技術產(chǎn)業(yè)化重點領域指南》等，并組織國債資金支持海水淡化的科技攻關和示范項目，海水淡化已經(jīng)成為21世紀我國令人矚目又商機無限的朝陽產(chǎn)業(yè)。
如何跨越我國海水淡化的三道坎：水價、技術和認識？
雖然大力發(fā)展海水淡化時機已成熟，但業(yè)內(nèi)專家一致認為，當前制約我國海水淡化產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展還有三道坎：
一、水價相對高
海水淡化噸水成本雖已經(jīng)降到4-5元/噸左右，但相對于大部分沿海城市1-3元/噸的自來水價格而言，仍然偏高，這是因為海水淡化水價計算是按照工程成本計算，而自來水價格是政府指導價格，享受財政補貼。如果政府能加快水價改革，建立淡化水和自來水公平的競爭機制，充分發(fā)揮水價的杠桿作用，對使用海水淡化水享受價格優(yōu)惠政策，對從事海水淡化的企業(yè)給予減免稅政策，對公益性海水淡化工程在用地、用電等實行優(yōu)惠政策，勢必會加快我國海水淡化的步伐。
二、核心技術少
膜法海水淡化三大核心反滲透膜、高壓泵、能量回收裝置等技術，仍被美、日、德等發(fā)達國家所壟斷，基本依賴進口。以反滲透膜為例，國家“十五”重點國債項目支持匯通源泉環(huán)境科技有限公司，引進美國CNC技術公司復合反滲透膜生產(chǎn)技術，在消化吸收創(chuàng)新的基礎上，為提高國產(chǎn)化率，在貴陽建立了我國第一家年產(chǎn)120萬平方米的生產(chǎn)基地，我國已成為既美國陶氏、海德能、科氏和日本東麗等公司之后全球第五個具有反滲透膜生產(chǎn)能力的企業(yè)，但和發(fā)達國家的投資規(guī)模相比，我們還相差甚遠，國內(nèi)目前大、中型海水淡化工程基本采用的仍是進口膜。而一套海水淡化工程，僅膜裝置就要占到工程總投資的40%左右，因此加快核心技術的研發(fā)、工程示范以及國產(chǎn)化步伐對降低海水淡化工程造價、降低噸水成本至為關鍵。
三、認識較淡漠
我國目前海水淡化的工程呈現(xiàn)數(shù)量少、規(guī)模小兩大特點，日產(chǎn)量僅是世界的1‰。西班牙著名的旅游旅游圣地加納利群島，年接待1700多萬人次，島上無淡水資源，卻建了1000多家海水淡化廠。我國現(xiàn)已經(jīng)投入運營的有20多個海水淡化工程，總產(chǎn)量在10萬噸/日左右，還抵不上以色列、沙特等海灣國家一個工程的水處理量。有條件利用海水但不利用的情況仍很嚴重，究其原因，就是對我國面臨的水危機沒有憂患意識，對海水淡化重要性和可行性認識不足。首先，和南水北調(diào)相比，海水淡化更適合我國國情，已經(jīng)啟動的南水北調(diào)工程，三條線總投資7000多億元，調(diào)水總量400億噸，如果用海水淡化解決近海地區(qū)的水資源緊缺，按照噸水/日投資成本4000元計算，總投資僅需要4000多億元，噸水成本也僅4-5元，每年新增GDP達2000多億，而且海水淡化水純凈，不減少陸地淡水總量。反過來計算，建一座10萬噸/日海水淡化廠僅需要投資4億元，7000多億元即可建設1750座10萬噸/日的海水淡化廠。其次，政府缺乏象對環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)那樣的獎懲措施和剛性法規(guī)；另外，有些企業(yè)，尤其是國有大中型企業(yè)，缺乏象玉環(huán)電廠那樣的科學觀和社會責任感和使命感。
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