中国海水淡化工程进展

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第 33 卷 第 1 期 2007 年 1 月
谭永文,谭
斌,王

( 国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心, 浙江 杭州 310012)
本文介绍了中国已建成投产海水淡化装置的数量 " 产量及各种淡化方法所占比例 # 到目前为止 $ 海水淡化技 本将与市政供水价格接近 $ 海水淡化技术将不仅用于沿海岛屿和企业供水 $ 而且将大规模地应用于市政供水 & 海水淡化 ;现状 ;应用技术
在国家和地方政府科技计划的扶持下, 反渗透海 水淡化工程技术取得了突破性进展, 先后建立了日产 百吨级、千吨级和万吨级反渗透海水淡化示范工程, 形成了具有自主知识产权的反渗透海水淡化工程技 术。 蒸馏法海水淡化在关键材料研制、 工艺设备优化、 关键部件和设备的开发等方面也取得了一些科技成 果。目前, 我国已基本掌握反渗透和低温多效蒸馏两 大海水淡化主流技术。 最大的海水淡化工程建在浙江 [4] 工程规模为 34560m3/d, 单机产 省的华能玉环电厂 , 3 水 5760m /d。 连续微滤或超滤在预处理中的应用,使海水淡 化膜系统进水水质得到改善,有望解决膜的污染问 题, 延长膜的使用寿命, 减少化学剂的消耗, 有助于 提高系统的回收率、 降低运行费用。 能耗是反渗透海水淡化工程的主要技术经济指 标。 1997 年 “ 500m3/d 反渗透海水淡化示范工程” 首 次采用了透平式能量回收装置,使海水淡化工程吨 淡水能耗降至 5.5kWh 以下,填补了我国反渗透海 水淡化工程的空白。2000 年, 先后在山东长岛、 浙江 3 嵊泗建成了 1000m /d 级的反渗透海水淡化示范工 程, 采用了压力交换式能量回收装置, 吨淡水能耗降 至 4.0kWh 以下,各项技术经济指标达到国际先进 水平。能量回收、 变频控制等技术的应用, 使反渗透 海水淡化工程能耗大幅降低。 另外, 我国具有自主知 识产权的能量回收技术和装置已进入开发阶段。 通过国家产业化关键技术开发和国家产业化计
2 和装置数量在总产量和总装置数中所占的比例。其 他沿海省市装置产水量太小, 图中无法示出。 从海水淡化技术角度看,反渗透和低温多效蒸 馏 ( MED) 是国内海水淡化工程中应用最多的方 法。反渗透法以 8.114 万 m3/d 的产水量, 排在第一 位, 约占 68% ; 低温多效蒸馏法以 3.3 万 m /d 的产 水量, 排在第二, 约占 27%。但从已建成投产的装置

Table 1 Water output and plant numbers of various seawater desalination processes accountingforratiosinthoseof allseawaterdesalination 项目 产水量 装置 MSF 5 2 MED 27 10 RO 68 84 ED 量太小 2 VC 量太小 2
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谭永文,沈炎章,卢光荣,等.嵊山 500 吨 / 日反渗透海水淡化示 范工程[J].水处理技术,2000,26(1):1-6. 樊雄,张希建,等.山东长岛县反渗透海水淡化工程[J].水处理技 术,2003,29(1):41-43. 谭永文,张希建,陈文松,等.荣成万吨级反渗透海水淡化示范工 程[J].水处理技术,2004,30(3):157-161. 刘金生,庞胜林,等.华能玉环电厂海水淡化工程设计概述[J].水 处理技术,2005,31(11):73-75.
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Vol.33 No.1 Jan.,2007

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收稿日期: 2006-08-18 作者简介: 谭永文 ( 1950-) , 男, 教授级高工, 主要从事海水淡化技术研究和开发 联系电话: 0571-88935331; E-mail: tanyw@chinawatertech.com。
水问题困扰全球,在一些国家和地区已经成为 关系人类以及一切其它生物生死存亡的重大问题。 利用海水淡化等现代技术大规模地开辟新的水源, 已经成为全世界的必然趋势。进入 21 世纪, 水危机 加重,国际海水淡化市场的发展进入了一个极其重 要的时代。 在我国, 无论是沿海地区还是岛屿, 限时限量供 水的困境经常可见。 据预测, 在不远的将来沿海城市 将相继进入严重缺水状态。随着水资源的日趋短缺 和经济发展,海水淡化将成为未来海岛淡水资源开 发的首选,成为沿海地区解决供水不足的重要途径 之一。 表 2 给出了 2005 年我国主要沿海城市居民自 来水价、工业自来水价和海水淡化综合成本的测算 数据,以及 2010 年的预测数据。测算依据为, 2005 年前沿海各大城市自来水的年涨价率平均约为
数看, 反渗透法有 35 套, 约占 84% , 而低温多效仅 有 4 套, 约占 10%。两种海水淡化方法所占产水量 和装置数比例的差异是由于装置规模造成的,低温 多效蒸馏装置的平均产水量为 8250m /d, 而反渗透 3 表 1 给出了各种 装置的平均产水量仅为 2318 m /d。 海水淡化方法的产水量和装置数占总产量和总装置 数的比例。 由表 1 的数据可以看出,在中国内地已建成投 产的海水淡化装置中,反渗透法和低温多效蒸馏法 的产水量合计占了总产水量的 95%, 其他方法的产 水量加起来仅占总产水量的 5%。其中, 多级闪蒸蒸 馏法 ( MSF)的约占 5% , 而电渗析法和压汽蒸馏 ( VC) 的产水量加起来所占比例也不足 1%。
术主要应用于沿海岛屿和沿海地区电力 % 化工等企业 & 随着海水淡化技术的发展和应用规模的扩大 $ 淡化水生产成
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我国海水淡化技术的研究起步较早, 1967 ! 1969 年全国组织海水淡化会战,同时开展电渗析 ( ED) 、 反渗透 ( RO) 和蒸馏多种海水淡化方法的 研究。1981 年建成西沙 200m3/d 电渗析海水淡化装 置; 1997 年, 浙江省重大科技攻关项目 “ 500m3/d 反 渗透海水淡化示范工程” 在浙江省嵊泗县嵊山岛建 [1] 成投产 ; 2000 年, 在国家科技部重点科技攻关项目 “ 日产千吨级反渗透海水淡化系统及工程技术开 发”的支持下, 先后在山东长岛、 浙江嵊泗建成了 3 1000m /d 反渗透海水淡化示范工程[2]; 2003 年, 国家 发改委高技术产业化项目 “ 山东荣成日产 10000 吨 级反渗透海水淡化示范工程” 一期 5000m3/d 机组 在荣成市石岛建成投产[3]; 2004 年, 国家科技部科技 攻关项目 “ 低温多效海水淡化示范工程” , 3000m3/d 低温多效海水淡化装置在青岛市黄岛电厂建成。经 过近 40 年的研发和示范, 我国海水淡化技术已日趋 成熟, 为大规模应用打下了良好基础。 我国已成为世 界上少数几个掌握海水淡化先进技术的国家之一。
Comparison between comprehensive water price of seawater desalination and tap water price in main coastal cities 2005年 2.0’3.7 2.7(5.0 4.5 )5.5 2010年 2.5*6.0 4.3+8.0 3.6 ,4.5

第 33 卷 第 1 期 水淡化技术应用于沿海岛屿,解决淡水资源短缺问 题已成为可行。浙江省的嵊泗县是目前建成海水淡 化装置最多的海岛县,先后已建设了 8 套海水淡化 装置,其中县府所在地菜园镇已先后建成 5 套海水 淡化装置, 合计产水能力 6600 m3/d, 海水淡化供水 能力已占当地总供水能力的 70%以上。 另外,电力行业是应用海水淡化技术最多的行 业, 已建成投产的海水淡化装置 9 套, 合计产水能力 3 占中国内地已建成投产海水淡化装置 8.062 万 m /d, 总产水量的 67%。原因在于, 国家要求在沿海地区 建设电厂必须采用海水淡化和海水直接利用技术解 决电厂所需用水。
反渗透海水淡化技术应用于市政供水具有较大 优势,几乎所有用于市政供水的海水淡化系统均采 用了反渗透技术。 然而, 对于要求提供锅炉补给水和 工艺纯水, 且有低品位蒸汽或余热可利用的电力、 石 化等企业, 低温多效蒸馏技术仍具有一定的竞争性。 在已建成投产的 41 套海水淡化装置中, 25 套 用于市政供水,占总装置数的 61%, 16 套用于企业 自备供水, 占 39%。但从产水量看, 用于企业自备供 水 16 套装置的合计产水量为 10.319 万 m3/d,占总 产水量的 86%, 平均每套装置产水约 6450m3/d。而 用于市政供水的 25 套装置的合计产水量仅为 1.72 万 m3/d, 占总产水量的 14% , 平均每套装置产水仅 3 688m /d。 在已建成投产的 41 套海水淡化装置中,有 25 套装置建在海岛,其中 2000 年建成投产的 6 套, 2001 年后建成投产的 19 套, 说明在过去 5 年中, 海
由表 2 可看出, 2005 年海水淡化综合成本明显 高于居民自来水价, 但与工业自来水价基本持平。 所 以,在此期间海水淡化应用于企业自备供水已是经 济的、 可行的, 但大规模应用于沿海城市的市政供水 可行性不大,我国海水淡化技术的应用现状也证实 了这一分析。到 2010 年海水淡化综合成本 不但低 于工业用自来水价, 而且在居民自来水水价区间中。 所以,在未来 5 年内海水淡化技术仍将主要应用于 海岛和沿海地区的工业企业,或与工业经济发展相 关联的市政供水领域。到 2010 年以后, 海水淡化技 术应用于沿海居民供水也将是经济可行的,海水淡 化技术将不限于沿海岛屿和企业供水,而且将大规 模地应用于市政供水。
Table 2 水价项目 居民自来水价 工业自来水价 海水淡化综合成本
3 16.5%, 而 2005%2010 年沿海各大城市自来水的年 涨价率按 10.0%计。 与此同时, 随着海水淡化技术的 日益提高, 能耗及投资的不断下降, 以及国家对发展 海水淡化产业优惠政策的出台, 2005&2010 年海水 淡化综合成本按年降低 5.0%计。
谭永文等,中国海水淡化工程进展 划等实施,我国在浙江杭州和贵州贵阳建立了二条 反渗透复合膜生产线,设计膜生产能力达 200 万 m2/a。国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心已 开发成功海水淡化复合膜组器,在浙江省舟山市蚂 蚁岛乡 300m3/d 海水淡化工程中得到成功应用; 关 键配套设备方面,海水淡化用膜压力容器已基本实 现国产化; 海水淡化工程设计、 成套企业近 10 家, 具 有了较强的海水淡化工程设计成套能力,海水淡化 技术产业格局已基本形成。 随着海水淡化技术的不断进步,海水淡化投资 与运行成本大幅下降,反渗透海水淡化的单位投资 一般为 5000!6000 元 / m3 ・ d, 综合成本为 4.5 "5.5 3 元 /m ;蒸馏法海水淡化的单位投资一般为 7000# 12000 元 /m3 ・ d, 综合成本为 5$7 元 /m3。
初步统计, 截止 2006 年 6 月底, 我国已建成投 产的海水淡化装置总数为 41 套,合计产水能力 12.0394 万 m3/d。图 1 给出了我国内地按年度统计 的海水淡化工程产水量分布情况。 在已建成投产的 41 套海水淡化装置中, 山东省
占 14 套, 合计产水能力 1.661 万 m3/d; 浙江省占 12 3 套, 合计产水能力 4.561 万 m /d; 辽宁省占 8 套, 合 3 计产水能力 1.0944 万 m /d; 河北省占 2 套, 合计产 3 水能力 3.0 万 m /d;天津市占 3 套,合计产水能力 1.7 万 m3/d;其他沿海省市占 2 套,合计产水能力 0.023 万 m3/d。 图 2 为沿海各省市所占海水淡化产量
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Fig.1
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Distribution of annual seawater desalina- tion output in China's mainland

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Fig.2
Seawater desalination output and plant numbers accounting for ratios in coastal various provinces and municipalities
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