從大禹治水，到南水北調(diào)，治水之道早已成為人類文明的重要內(nèi)容，見證著人與水的生死與共。

如果將治水的方式做一個(gè)區(qū)分，那么建壩開渠、蓄水調(diào)水……都屬于因勢(shì)利導(dǎo)，事實(shí)上并沒能增加水的總量，只是改變了水的去向。向海水要淡水，則是另辟蹊徑的一種增量方法。

這件事情，人類已經(jīng)想了幾百年。不過，現(xiàn)代意義上的海水淡化，距今不到百年。

歷經(jīng)多年發(fā)展，我國海水淡化技術(shù)達(dá)到什么水平、大規(guī)模發(fā)展的路徑在哪里？海水淡化技術(shù)對(duì)于破解水危機(jī)的現(xiàn)實(shí)意義如何？公眾關(guān)切的飲水健康、生態(tài)影響等問題，事實(shí)如何？

近日，浙江杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心總工程師楊波、中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授徐佳接受了《中國自然資源報(bào)》記者采訪，講述海水淡化如何“解渴”。

困惑，守著大海竟然缺水？

楊波對(duì)世界和我國的淡水資源情況做了簡單科普。

地球表面70%被水覆蓋，但淡水資源僅占總水量的2.5%，而在這極少的淡水資源中，又有70%以上被凍結(jié)在南極和北極的冰蓋中，加上高山冰川和永凍積雪，有87%的淡水資源難以被利用。人類真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分，約占地球總水量的0.26%。預(yù)計(jì)到2025年，世界上將會(huì)有30億人面臨缺水，40多個(gè)國家和地區(qū)淡水供應(yīng)將嚴(yán)重不足。

水危機(jī)雖然已經(jīng)是全球性的問題，但在不同區(qū)域，按照缺水程度的不同，分為極度、重度、中度、輕度等狀況。

我國人均水資源量為2200立方米，僅為世界平均水平的1/4，是世界上人均水資源最貧乏的國家之一。人多水少、時(shí)空不均是我國的基本水情。在北方和西部內(nèi)陸地區(qū)，主要以資源性缺水為主，在南方和東部沿海地區(qū)，主要以水質(zhì)性缺水為主。水資源供需矛盾已成為制約我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。

沿海地區(qū)是我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，水資源使用量大，這已造成地下水的過度開采。據(jù)全國的專項(xiàng)調(diào)研：我國11個(gè)沿海?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）所轄的52個(gè)沿海城市中，極度缺水的有18個(gè)、重度缺水的有10個(gè)、中度缺水的有9個(gè)、輕度缺水的有9個(gè)，近90%的城市存在不同程度缺水問題。

今年年初，因降雨偏少，全國沿海城市出現(xiàn)缺水，被稱為“江南水鄉(xiāng)”的浙江沿海地市用水紛紛告急，如浙江寧波多地有的間歇供水，有的限量供水，農(nóng)村部分地方甚至需要靠消防人員運(yùn)水進(jìn)村。

“海水淡化水作為穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的增量水源，具有不移民、不受氣候影響等特點(diǎn)。其技術(shù)還可拓展應(yīng)用于苦咸水淡化、廢水資源化、水生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境治理和飲水安全保障等領(lǐng)域，具有良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。”徐佳說。

好奇，咸海水怎樣能變淡水？

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展，淡水資源就只能等著被消耗殆盡嗎？海水淡化水作為增量水源可以作為解決方案嗎？

“要回答這個(gè)問題，我們首先要了解海水淡化到底是一種什么樣的技術(shù)。”楊波解釋，目前已經(jīng)成熟的技術(shù)可大致歸為兩類——“熱法”和“膜法”。

熱法海水淡化原理示意圖。馬嘉悅 制圖

• “熱法”是最古老的海水淡化技術(shù)。“熱法”基本可以理解為大自然中的水循環(huán)：海水蒸發(fā)到空氣中，凝結(jié)成水，再降落……海水淡化技術(shù)中的“熱法”正是通過熱能將海水蒸發(fā)，最后形成純凈水。隨著科技進(jìn)步，人們不斷地從節(jié)能降耗和便于規(guī)?；玫慕嵌?，對(duì)熱法海水淡化技術(shù)、設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，演變成了今天工業(yè)化應(yīng)用的“多級(jí)閃蒸”和“低溫多效”海水淡化技術(shù)。在熱法海水淡化技術(shù)中，“低溫多效”工藝由于制水能耗相對(duì)較低而得到廣泛應(yīng)用。

這也是為什么許多海水淡化廠與電廠聯(lián)建的原因——發(fā)電廠利用海水冷卻，同時(shí)產(chǎn)生海水淡化水。這樣既節(jié)約生產(chǎn)所消耗的淡水，也利用了原本會(huì)浪費(fèi)掉的熱能。

膜法海水淡化原理示意圖。馬嘉悅 制圖

• “膜法”也可以簡單理解為通過壓力讓海水透過一層層膜，過濾雜質(zhì)，得到淡水。

用什么樣的設(shè)備？壓力來自哪里？什么樣的膜更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠？這便是科研人員們孜孜以求的目標(biāo)。

廣泛意義上的膜法海水淡化技術(shù)還包括采用離子交換膜的電滲析技術(shù)。它是一種以電場(chǎng)為驅(qū)動(dòng)力的海水淡化技術(shù)，在靜電場(chǎng)的作用下，海水中的離子通過定向遷移，從而實(shí)現(xiàn)海水脫鹽的過程。

從實(shí)際應(yīng)用看，“反滲透法”工藝設(shè)備簡單、建設(shè)規(guī)模靈活，運(yùn)行能耗和設(shè)備投資相對(duì)較小，應(yīng)用廣泛。世界上近70%的海水淡化裝置采用了反滲透技術(shù)。我國已建和在建的海水淡化裝置采用反滲透法的裝機(jī)容量約占全國海水淡化總?cè)萘康?5%。

浙江舟山石化海水淡化裝置。浙江杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心 供圖

我國已成為世界上掌握海水淡化核心技術(shù)的少數(shù)國家之一，在國際上享有較高的知名度，國外公司紛紛與我國企業(yè)開展海水淡化領(lǐng)域的合作。通過近幾年的快速發(fā)展，我國培育了一批躋身世界先進(jìn)水平的海水淡化龍頭企業(yè)，如浙江杭州水處理中心是已被國際脫鹽組織列入前十的海水淡化企業(yè)，大幅提升了國際海水淡化市場(chǎng)競(jìng)爭能力。目前，由我國自主設(shè)計(jì)開發(fā)的海水淡化技術(shù)和裝備已出口至中東和東南亞國家及地區(qū)，出口裝置總數(shù)超過了30余套。

疑問，海水淡化成本高嗎？

“我國的海水淡化產(chǎn)業(yè)雖然進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)快速成長期并呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景，但與發(fā)達(dá)國家水平以及國內(nèi)需求相比，還存在諸多差距?！睏畈ń榻B。

與此同時(shí)，一些已建成的海水淡化水廠并不能全產(chǎn)能投入，而只是作為枯水期的補(bǔ)充水使用。其原因在哪里呢？

成本，是我們聽過的最多的答案。

眾所周知，對(duì)于成本的計(jì)算，不同的統(tǒng)計(jì)方法會(huì)有不同的結(jié)論。

多年來，“成本太高”“用不起”是海水淡化水難入市政管網(wǎng)的關(guān)鍵原因。而另一種結(jié)論認(rèn)為，海水淡化水一直是市場(chǎng)化運(yùn)作，也就是說，海水淡化水沒有與常規(guī)水資源類似的補(bǔ)貼政策。

那么，海水淡化水的成本到底有多高，比市政用水高多少？想要弄清這個(gè)問題并不太容易。即便同樣是海水淡化水廠，不同的技術(shù)設(shè)備、工程規(guī)模、能源價(jià)格、原水水質(zhì)和當(dāng)?shù)卣叨紭O大地影響著制水成本。

有專家認(rèn)為，將設(shè)備、工藝、電價(jià)等全部計(jì)算進(jìn)成本的“全成本”核算的海水淡化水，與財(cái)政補(bǔ)貼的自來水、南水北調(diào)水來對(duì)比價(jià)格，是一種“不公平對(duì)比”。這也造成了對(duì)海水淡化成本高的誤解。

“想要不斷地降低海水淡化水成本，直至人們'用得起’'愿意用’，還需要'兩條腿’走路?！睏畈ㄕJ(rèn)為，“在不考慮政策激勵(lì)因素的情況下，依靠技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化的應(yīng)用來降低成本是最為積極的辦法?！?/p>

楊波介紹，目前就反滲透法而言，每噸水的制水成本大概為3元/噸～4元/噸，若加上設(shè)備投資折舊、銀行貸款利息等，綜合成本可以控制在5元/噸以內(nèi)。

“這已和我國部分水資源緊缺的城市自來水價(jià)格接近?！睏畈ń榻B，采用低溫多效工藝的淡化制水成本會(huì)略高一些。相比之下，反滲透海水淡化工藝在能耗和制水價(jià)格成本等方面還是具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著我國海水淡化技術(shù)、設(shè)備國產(chǎn)化率的進(jìn)一步提高和成熟，工程規(guī)模的擴(kuò)大，制水成本仍有下浮空間。

關(guān)心，飲用海水淡化水安全嗎？

除了經(jīng)濟(jì)賬，關(guān)于海水淡化，公眾的關(guān)注點(diǎn)聚焦在飲水安全上。長期飲用海水淡化水對(duì)人的健康有無影響？海水淡化后產(chǎn)生的濃鹽水對(duì)生態(tài)環(huán)境有無影響？

“我國已有二十幾年的飲用海水淡化水歷史，疾控部門也做過十年跟蹤，沒發(fā)現(xiàn)對(duì)人體健康產(chǎn)生什么樣的影響。在中東，飲用海水淡化水的歷史更長?！睏畈ń榻B。

據(jù)悉，全球海水淡化水用于市政供水已有50余年歷史，有3億多人長期飲用，其安全性已得到長期實(shí)踐證明。

國際上海水淡化水作為飲用水的標(biāo)準(zhǔn)一般采用生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，如世界衛(wèi)生組織的《飲用水水質(zhì)導(dǎo)則》、歐盟的《飲用水水質(zhì)指令》、美國的《飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等。作為優(yōu)質(zhì)水源的海水淡化水，其水質(zhì)指標(biāo)完全符合以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

熱法海水淡化水水質(zhì)均優(yōu)于我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》；膜法海水淡化水經(jīng)二級(jí)反滲透后，水質(zhì)完全符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

對(duì)于濃鹽水排海的影響，楊波介紹，海水淡化每生產(chǎn)1噸淡水，將產(chǎn)生1.5噸左右的濃海水，其鹽度為原海水的1.6倍～1.8倍。一般濃海水排海只要通過適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散器處理，在半徑幾米或十幾米的范圍內(nèi)就可以稀釋到原海水濃度，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。但在相對(duì)封閉或海水循環(huán)能力較差的區(qū)域，隨著海水淡化規(guī)模的越來越大，需要考慮更有效的擴(kuò)散系統(tǒng)。

“在你的水井干涸之前，你是不會(huì)惦記水的。”這是鮑勃·馬利的一句名言。 

楊波說：“我們希望通過媒體的傳播，讓更多的人意識(shí)到水安全的形勢(shì)，了解海水淡化技術(shù)，破除認(rèn)識(shí)上的一些誤區(qū)。”