既要滿(mǎn)足國家“十五”863重點(diǎn)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(chǎng)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(guò)來(lái)可解決所在地區1/3的居民用水。
2008年3月24日，是一個(gè)很平凡的日子，但對于中國華能集團玉環(huán)電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，卻是個(gè)不同尋常的日子，因為，這一天宣告著(zhù)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(zhù)我國已經(jīng)具備大型海水淡化工程設計、施工和運營(yíng)的經(jīng)驗。
向大海要水
中國華能集團玉環(huán)電廠(chǎng)是國家“十五”863計劃“超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)”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(wàn)千瓦級機組平均每小時(shí)用水量達1330噸。電廠(chǎng)位于浙江省玉環(huán)島西側，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(méi)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(cháng)錢(qián)云飛在談及玉環(huán)縣的水資源時(shí)說(shuō)：“2002年以來(lái)，玉環(huán)縣遭遇連年的大旱，枯水季節縣城居民3天供一次水，供水時(shí)間只有2、3小時(shí)，給電廠(chǎng)專(zhuān)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(shí)就出現了管涌，整個(gè)水庫不得不放水維修，政府曾從臺州緊急調水甚至考慮把調水作為長(cháng)遠規劃，但工期太長(cháng)、造價(jià)也高。”
如何保障生產(chǎn)用水，又不與當地百姓“爭水”？
玉環(huán)電廠(chǎng)果斷作出“向大海要水”的決策，即通過(guò)海水淡化解決電廠(chǎng)的全部生產(chǎn)用水和生活用水，處理規模高達35000噸/日。然而，國內運營(yíng)的海水淡化工程大多為幾百?lài)嵒蛘邘浊?，尚無(wú)萬(wàn)噸級以上工程可借鑒，國外更沒(méi)有一家大型電廠(chǎng)全部采用海水淡化供應淡水，同時(shí)和玉環(huán)電廠(chǎng)相似的美國Tampa Bay項目在運行中又出現了問(wèn)題。
科研人員在對數萬(wàn)頁(yè)的國內外數據資料分析研究的基礎上，結合玉環(huán)當地能源緊張、水污染嚴重、水質(zhì)變化大等實(shí)際情況，決定大膽嘗試和采用膜法海水淡化的技術(shù)工藝，并且為確保擬建海水淡化工程系統運行的安全、經(jīng)濟和高效性，先期邀請了6家跨國公司竟標，6 家公司分別在現場(chǎng)采用不同的技術(shù)工藝進(jìn)行了為期5個(gè)多月的中試，科研人員在對每天的運行和性能指標進(jìn)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、高效又節能的海水淡化技術(shù)工藝最適合我國國情
海水淡化的技術(shù)工藝發(fā)展至今有20多種，但大規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(guò)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，傳統的預處理工藝常常技術(shù)路線(xiàn)長(cháng)、操作難度大，稍有不慎，就會(huì )使預處理之后的水中微生物殘留物含量高，當海水進(jìn)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(cháng)、占地面積小等獨特的技術(shù)優(yōu)勢不僅確保淡化系統運行安全性，而且使整個(gè)系統運行成本大大降低。
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(fǎng)時(shí)說(shuō)：“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，系統連續運行平穩，出水水質(zhì)完全符合設計要求。在設計玉環(huán)電廠(chǎng)水處理技術(shù)方案時(shí)，本著(zhù)節能降耗，降低成本的原則，我們對以前的雙膜法做了兩大改進(jìn)，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(jià)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(jìn)，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，在不需任何驅動(dòng)的情況下，將它再能量轉換到原料海水中。新工藝使系統噸水能耗降低到4度左右，比傳統工藝降低了30-40%。另外，系統設計實(shí)現標準模塊化，產(chǎn)能可無(wú)限放大。”
我國發(fā)展大規模海水淡化時(shí)機已成熟，到2020年總投資高達560億元
玉環(huán)電廠(chǎng)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，反過(guò)來(lái)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，給我國沿海地區的工業(yè)企業(yè)和城市的開(kāi)源和節流起到了很好的榜樣和示范作用，也為我國建設10萬(wàn)噸以上的大規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淡水資源短缺的現實(shí)選擇，也是實(shí)現以水資源可持續利用，保障沿海地區經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展的戰略性措施。
我國是海洋大國，海岸線(xiàn)長(cháng)達18000公里。據國家統計局資料顯示，我國沿海11省、市、區以全國15%的土地，養活了全國40%的人口，創(chuàng )造了全國67%的國內生產(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。但沿海地區水資源的總量?jì)H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?jì)H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(shí)頒布《海水利用專(zhuān)項規劃》，其中對沿海地區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；對現有企業(yè)要進(jìn)行改造，將現有的自來(lái)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略部署，要求2010年建設若干個(gè)10萬(wàn)噸/日以上的海水淡化示范工程，實(shí)現海水淡化水量80噸/日-100萬(wàn)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(gè)20-50萬(wàn)噸/日的大規模工程，海水淡化水量達到250萬(wàn)噸/日-300萬(wàn)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(shí)現這些目標，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(diǎn)鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》、《當前優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南》等，并組織國債資金支持海水淡化的科技攻關(guān)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(wú)限的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。
如何跨越我國海水淡化的三道坎：水價(jià)、技術(shù)和認識？
雖然大力發(fā)展海水淡化時(shí)機已成熟，但業(yè)內專(zhuān)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(jià)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(lái)水價(jià)格而言，仍然偏高，這是因為海水淡化水價(jià)計算是按照工程成本計算，而自來(lái)水價(jià)格是政府指導價(jià)格，享受財政補貼。如果政府能加快水價(jià)改革，建立淡化水和自來(lái)水公平的競爭機制，充分發(fā)揮水價(jià)的杠桿作用，對使用海水淡化水享受價(jià)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(shí)行優(yōu)惠政策，勢必會(huì )加快我國海水淡化的步伐。
二、核心技術(shù)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(shù)，仍被美、日、德等發(fā)達國家所壟斷，基本依賴(lài)進(jìn)口。以反滲透膜為例，國家“十五”重點(diǎn)國債項目支持匯通源泉環(huán)境科技有限公司，引進(jìn)美國CNC技術(shù)公司復合反滲透膜生產(chǎn)技術(shù)，在消化吸收創(chuàng )新的基礎上，為提高國產(chǎn)化率，在貴陽(yáng)建立了我國第一家年產(chǎn)120萬(wàn)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(gè)具有反滲透膜生產(chǎn)能力的企業(yè)，但和發(fā)達國家的投資規模相比，我們還相差甚遠，國內目前大、中型海水淡化工程基本采用的仍是進(jìn)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(shù)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(jià)、降低噸水成本至為關(guān)鍵。
三、認識較淡漠
我國目前海水淡化的工程呈現數量少、規模小兩大特點(diǎn)，日產(chǎn)量?jì)H是世界的1‰。西班牙著(zhù)名的旅游旅游圣地加納利群島，年接待1700多萬(wàn)人次，島上無(wú)淡水資源，卻建了1000多家海水淡化廠(chǎng)。我國現已經(jīng)投入運營(yíng)的有20多個(gè)海水淡化工程，總產(chǎn)量在10萬(wàn)噸/日左右，還抵不上以色列、沙特等海灣國家一個(gè)工程的水處理量。有條件利用海水但不利用的情況仍很?chē)乐?，究其原因，就是對我國面臨的水危機沒(méi)有憂(yōu)患意識，對海水淡化重要性和可行性認識不足。首先，和南水北調相比，海水淡化更適合我國國情，已經(jīng)啟動(dòng)的南水北調工程，三條線(xiàn)總投資7000多億元，調水總量400億噸，如果用海水淡化解決近海地區的水資源緊缺，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(guò)來(lái)計算，建一座10萬(wàn)噸/日海水淡化廠(chǎng)僅需要投資4億元，7000多億元即可建設1750座10萬(wàn)噸/日的海水淡化廠(chǎng)。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；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(chǎng)那樣的科學(xué)觀(guān)和社會(huì )責任感和使命感。
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