基于高质量提升的海水淡化发展策略研讨

基于高质量提升的海水淡化发展策略研讨

李玲徐泽

李玲徐泽

中国中原对外工程有限公司北京100000；中讯邮电咨询设计院有限公司北京100000

摘要：全球淡水资源短缺问题严重，地球只有2.5%是淡水，易于开采且可供人类直接使用的数量不足世界淡水的1%，约占地球上全部水的0.007%。海水淡化成为提供淡水的重要手段，未来海水淡化市场前景如何，将是本文研讨重点。

关键字：海水淡化能量转换装置过滤膜

一、业务特点及发展趋势

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，不受时空和气候影响，保障沿海居民饮用水和工业用水等稳定供应。随着以清洁低碳为特征的新一轮“节流开源”蓬勃兴起，海水淡化将成为今后水资源利用的主要形式。受政策环境改善、成本下降等多重因素影响，国际海水淡化应用市场发展迅速且市场规模快速扩大，朝市政供水、工业海水淡化循环用水、海岛居民生活生产用水三个方向纵深拓展。

目前，沙特、以色列等国家70%的淡水资源来自海水淡化，美国、日本、西班牙等国家为保护本国淡水资源也竞相发展海水淡化产业。海水淡化世界范围内增长的主要力量来源于中国、摩洛哥、新加坡和海湾地区。

二、海水淡化主流技术特点

全球海水淡化技术中反渗透膜技术占总产能的65%，多级闪蒸占21%，电去离子占7%，电渗析占3%，纳滤占2%，其他占2%。反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透设备系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。目前大型核电站使用的是海淡技术是膜性反渗透技术。

反渗透RO：在外加压力作用下利用反渗透膜对物质有选择透过的特性，对浓盐水中溶解物质进行分离制取淡水的方法。

多级闪蒸MSF：将原料海水加热到一定温度后使其依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室，闪蒸室的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压，故热盐水会立即成为过热水迅速气化，使热盐水自身温度降低，所产生的蒸汽冷凝成为淡水。

低温多效MED：将一系列水平管、膜蒸发器串联起来分组，输入定量蒸汽，喷淋海水多次蒸发和冷凝，后面一效蒸发温度低于前面一效，海水经不断重复蒸发冷凝，从而得到大量蒸馏水。

三、我国海水淡化实力

我国自主海水淡化技术现已取得一定突破，主要完成了荷电膜、反渗透复合膜、纳滤膜等相关技术的研制，这些技术不仅跻身国际前沿，而且产生了显著的经济和社会效益；但大型海水淡化工程核心技术仍难以突破，反渗透膜元件、高压泵、海水淡化药剂等关键设备、核心部件还主要依靠进口。已建成的万吨级海水淡化工程大多采用国外技术，缺乏自主大型海水淡化示范工程引导。目前，急需在核心技术突破、关键部件制备和技术规模化应用等方面开展工作，提升总体技术自主创新能力。

四、重点市场分析

展望未来，我们认为在海水淡化的主要市场中东、北非、中国和其它零散地区，海水淡化的需求将会稳步增长。据预测，从2015年到2020年，对海水淡化来说，全球六大市场中的五个位于海湾地区(沙特，科威特，卡塔尔，阿曼和阿联酋)，美国市场位于第三，而印度，智利，中国和伊朗紧随其后形成全球十大海水淡化市场。本文主要针对沙特和阿联酋的海水淡化市场进行探讨性分析。

（1）沙特市场海水淡化需求大，发展迅速，山东电建三公司已在此取得不菲战绩

沙特高度重视海水淡化，是世界最大海水淡化国，占世界海水淡化量的20%，其国有的沙特海水淡化公司(SWCC)规模全球最大，旗下拥有近40座海水淡化厂，通过5000公里长的管道向城市输水，全国70%的饮用水来自海水淡化。沙特国内积极利用淡化海水发展灌溉农业，使昔日广袤无限的沙漠戈壁，变成了绿草茵茵、阡陌纵横的大片农田。

2018年1月，沙特计划投资5.3亿美元，耗时18个月，在红海沿岸建造九座海水淡化项目，这九座海水淡化项目将全部采用最新技术，日产淡水量将达24万m³。到2019年2月，沙特已经建成了四十个左右大型海水淡化厂，不仅能够满足国家的基本用水需要，同时还成功将海水淡化成本降低到每吨海水一美元左右，基本保证了自来水价格稳定，沙特海水净化成本较高是因为沙特人工成本和技术成本较高。

山东电力建设第三工程有限公司在沙特市场以EPCO方式运行扎瓦尔海水淡化项目，助力扎瓦尔海水淡化厂问鼎世界吉尼斯纪录，使扎瓦尔项目成为沙特海水淡化公司旗下的明星项目。山东电建三公司于2018年12月再次中标沙特Al-Jubail二期海水淡化项目，采用海水反渗透技术(SWRO)，总容量为400000立方米/天。

（2）阿联酋海水淡化市场发展快，且阿国内公司在海水淡化上占据优势，山东电建也已拓展阿海水淡化市场。

阿联酋淡水资源稀少已成为制约其国民经济可持续发展的“瓶颈”。阿联酋的淡水主要来自地下水和海水淡化，迪拜用水基本全部来自海水淡化。山东电建三与阿联酋环球铝业公司正式签订迪拜铝厂自备水厂项目EPC合同，实现了海水淡化业务的突破，并迅速形成了区域发展、快速发展态势。

五、高质量发展海水淡化

1、海水淡化对环境带来的副作用需要重视

海水淡化厂是能源密集型企业，产生的潜在环境危害废物--浓盐水(由浓盐和化学残留物组成)，浓盐水倾入海洋，注入地下或在陆地上蔓延。反渗透技术使用的是海水时，它平均产生42%的水和58%的浓盐水，“回收率”为0.42。热法技术产生全球占比约25%的淡化水及更多的浓盐水废物。多级闪蒸的淡化过程回收率仅为0.22。浓盐水会降低海水中的氧气含量，对包括贝类在内的海洋动物造成严重伤害从而严重影响整个食物链。

海水淡化行业对环境带来的副作用需要重视，既会引起全球环保人士的抗议，也会影响行业发展，但是目前对于海水淡化带来的副产品浓盐水也有了一些利用的方法，例如制盐等，在最初规划设计的时候需要统筹考虑。

2、全球新建反渗透脱盐设施的规模总量大幅增长，受设备产业链产能制约

全球新建反渗透脱盐设施的规模总量大幅增长。新一轮全球海水淡化市场高峰期即将来临。反渗透海水淡化设施的大规模新建为技术和设备创造了巨大的市场需求空间，如RO膜、压力容器、泵、马达以及能量回收装置等。例如，阿联酋阿布扎比的909,200立方米/天的Taweelah海水淡化项目预计将使用100,000至140,000个膜元件。

如所有项目都按计划进行，市场对膜的需求将超过目前膜厂商的供应能力，也为供应链的每一环利益相关方带来压力。市场上可能会有一些项目陷入所有膜供应商均不参与竞标的尴尬境地，设备供应商优先考虑有多年合作经验的OEM代工商和终端用户。设备制造公司现有的生产能力较难满足新客户的预期需求。

3、中交集团投资29亿，成为中国膜生产厂家碧水源的第二大股东

海水利用装备主要分为海水利用核心材料及海水利用关键设备。其中，海水利用核心材料主要包括海水反渗透膜、纳滤膜、超（微）滤膜等；海水利用关键设备包括海水淡化用高压泵、能量回收等膜法淡化关键设备等。

在海水利用装备国产化方面，我国在这方面做的较好的企业比较少。在膜制造领域，我国目前在反渗透膜、纳滤膜、超（微）滤膜的制造工艺已经接近国际先进水平，但是量产规模仍有待于进一步提高。比较有代表性的企业就是碧水源，自上市以来，实现了年均50%以上的复合增长率。2019年6月，中交集团全资子公司中国城乡控股集团有限公司入股碧水源，成为公司第二大股东。

六、结论

海水淡化在全球市场前景较大，不同国家对于海水淡化的要求不一，需要针对具体国家深入研究，不同国际采用不同发展策略，同时高质量发展海水淡化的时候，需要关注浓盐水的排放和再利用。海水淡化的核心技术仍是中国企业需研究突破的重点。