向海取水，以飨苍生

美国麻省理工学院（MIT）领导的研究小组近年研发了一种完全依靠太阳能运作的海水淡化装置，不需要额外的电力或化学能量，就可将海水转化为饮用水，这种装置能够与太阳能变化同步工作，如果能向市场大量推广，那么这种淡化水的价格会比自来水更便宜，可以部分解决人们的日常用水问题。

饥渴的世界与中国

目前，地球上的海水占全球总水量的97%左右，淡水资源仅占3%左右。而除去人类目前无法使用的极地冰川水，可供使用的淡水资源更是只占淡水总量的四分之一。在过去的几十年间，随着全球人口数量不断增长以及世界经济的快速发展，各国城市化进展加快，水资源短缺已成为制约经济社会发展的重要因素，是许多国家可持续发展的最大障碍。全球缺水的人口越来越多，目前，缺水国家近30个。虽然各国都采取了许多措施大力宣传节约用水、加大污水处理力度以及实施跨流域调水工程，但仍未彻底解决缺水问题。

中国就是一个缺水国家，人多水少，2020年，人均水资源占有量仅为世界平均水平的28%。水资源分布极不均衡，地域差异显著，尤其是东部城市，因过度开采地下水导致海水入侵现象，反而缺水严重。有数据显示，中国的55个沿海城市中，51个都缺水，向海取水一直是中国需持续攻克的难关。在近年的中国各省水资源总量排名表中，天津、北京、上海等超大城市都位列倒数第二、三、四位，仅比宁夏地区缺水情况好一点。另外，北方大型工厂居多，地表水体污染问题严重，多依靠南水北调工程解决用水问题，京津冀地区的水资源一直持续透支。

海水淡化技术来帮忙

什么是海水淡化？最简单地讲，就是脱除海水中的盐分、生产淡水的过程。这样人们不仅可以获得淡水，还能将淡化过程中产生的浓海水变废为宝，如制作成盐或其他有用的化合物。这样一来，不仅提高了水资源的利用效率，还丰富了海洋资源的获取途径。那么，海水淡化的具体过程是什么？各国目前都采取了哪些海水淡化方式？海水淡化又会给我国带来哪些福祉？

海水淡化作为一种沿海地区水资源增量技术，对于补充沿海经济发达地区的用水缺口、提高国家水安全能力起到重要作用。据国际脱盐协会（IDA）的统计显示，全球已有150多个国家和地区采用海水淡化技术供应生产生活用水，建成淡化厂超18000个，累计装机容量达8530万吨/日。全球62%的淡化水已成功用于市政供水，有效解决了两亿多人的用水短缺问题。尤其是在中东海湾国家，“滴水贵如油”甚至“滴水贵比油”一直是常态，这些国家的海水淡化需求量占世界总量的74%。

主流海水淡化技术有哪些

全球海水淡化技术已有20余种，多级闪蒸（MSF）、多效蒸馏（MED）和反渗透法（RO）是国际三大主流海水淡化技术，其基本原理都是“蒸发”或“过滤”海水。

多级闪蒸的特点是单机容量大、技术成熟、运行安全性高、使用寿命长，但投资规模大、动力消耗高，一般与火电站联合建设。多级闪蒸技术主要应用于中东海湾国家，因为这些国家石油资源丰富，火电站随处可见。

我国有绵长的海岸线，具备实施海水淡化工程的地理优势。海水淡化可以说是解决我国水资源危机、开拓新的安全水源的重要途径。我国主要使用的是多效蒸馏和反渗透法，其中，应用多效蒸馏产水33.8%，应用反渗透法产水65.2%，其他技术占1%。

多效蒸馏的特点是热效率高、操作弹性大、能耗较低、操作安全可靠，但设备体积较大、装置费用较高，一般与火电站联合建设，近年发展较快。因为原料海水的最高蒸发温度一般低于70℃，所以也被称为低温多效蒸馏，通过多次蒸发和冷凝，得到数倍于加热蒸汽量的蒸馏水。

反渗透法是一种大众较为熟知的滤水技术，日常家用净水器多采用这一技术。其特点是投资较少，规模灵活，但对预处理要求较高，如冬季需对原料海水进行预热处理。

中国的海水淡化工程

天津作为北方最大的港口城市，却极度缺乏淡水资源，这一问题其实早就得到国家高度重视。1978年，我国就建成了天津海水淡化与综合利用研究所（简称淡化所）。该所是专门从事海水淡化与综合利用的研究机构，下文提到的国内外多项海水淡化工程都是由淡化所承担建设的。

在天津，海水淡化的典型示范工程当属北疆电厂海水淡化工程，该工程的电水联产项目为国内首创，属于典型的循环经济项目。海水淡化技术作为北疆电厂系统中的关键环节，起到了承上启下的作用。

北疆电厂采用目前世界单机容量最大、效率最高的低温多效蒸馏海水淡化装置，其单套装置日产淡化水可达2.5万立方米，产品水质达到直饮水标准。这不仅可使北疆电厂的用水达到自给自足，还能将生产的淡水输送到滨海新区当地水厂，成为市民的生活用水。整个电厂没有设置对海排水口，因此没有废水被排放至渤海湾。北疆电厂还首创性地采用海水闭式循环冷却方式，这一方面大大减少了海水取用量和浓海水产生量，另一方面通过冷却塔对冷却用的海水进行循环浓缩，然后排至盐场制盐，提高了盐田产量。这样既达到了环保要求，又提高了电厂运行的经济性。

在山东青岛黄岛新区，黄岛电厂低温多效蒸馏海水淡化示范工程采用国内首台自主设计的低温多效蒸馏海水淡化装置，自主研发率达99%，可日产3000吨淡水；黄岛电厂双膜法海水淡化示范工程采用多层立体结构设计，可减少占地面积，并采用超滤+反渗透处理工艺，实现了膜法海水淡化的集成创新，也可日产3000吨淡水。

对外示范工程

巴基斯坦是淡水资源严重短缺的国家之一，全国仅有一半人口有淡水可用。位于巴基斯坦西南部的瓜德尔港由中国援建，地理位置极其重要，淡化所首次对外出口、日均500吨产能的反渗透海水淡化装置在建港过程中派上了大用场。

淡化所也向印度尼西亚 INDRAMAYU燃煤电站出口过首台由中国完全自主设计、单机规模最大的低温多效蒸馏海水淡化装置，两台机组日产淡水规模高达2×4500吨，1吨蒸汽可产多达10吨淡水。

海水的“直接利用”与“再利用”

海水直接利用技术是指不经过淡化处理，直接以海水替代淡水作为工业用水或生活用水的技术统称，在国外已有多年的发展历史。目前世界海水冷却年均利用量已超7000亿吨，被广泛应用于电力、化工、石油、钢铁等行业。美国、日本和欧洲部分国家是海水冷却技术的应用大户。例如，美国沿海地区的火电、核电等行业广泛应用海水冷却技术，年用量超过1000亿吨；日本利用海水作为冷却水的年均用量多达3000亿吨，其中17座核电站、55个核电机组全部采用海水冷却，总装机容量49469兆瓦；欧洲海水年均直接利用量也达到3000亿吨，其中英国几乎所有的核电站都建在海边，以海水作为冷却水。

海水中还有很多宝贵的化学资源可供提取利用。以前，人们对海水的化学资源利用局限于直接拿海水晒盐，现在，人们不仅将海水用于工厂化制盐，还从海水浓缩卤水中提取溴、钾、镁等元素进行深加工，再依据市场需求不断调整完善化合物配方。例如，日本早在1972年就采用海水电渗析技术取代了盐田制盐法，年产盐量可达150万吨。海水提溴方面，英国、日本等国广泛采用海水制盐卤水提溴，以色列则利用死海的高盐海水进行工业提溴。以色列的海水提溴量约占世界溴素总产量的30%，该国已成为世界第二大溴素生产国和最大的溴素出口国。海水提镁方面，美国和日本的海水或卤水提镁产能名列前茅，日本宇部化学工业株式会社的海水镁砂厂规模最大，镁砂质量纯度极高。海水提钾虽未实现产业化，但世界各国竞相开展相关技术研究，荷兰的二苦胺法、日本的东工流程虽研发较早，但成本高、污染严重，而我国的天然沸石法则较为廉价环保，最有望工业化应用。此外，海水中的锂、铀、硼、碘、铯等微量元素也是重要的化工材料，人们还将进一步研究如何从海水中提纯这些元素。

【责任编辑】龚 婷