海水淡化产业与市场

2、我国发展海水淡化的意义
 
一、中国水贫瘠状况及地下水过度开发引发的问题
 
中国水资源短缺现状尤为凸显,是联合国公认的世界13个最贫水国家之一,人均淡水资源仅为世界人均量的1/4,且水资源地域分布不均衡、洪涝和干旱灾害频繁,水情严峻。我国水资源呈南多北少,西多东少的空间格局。
 
 
据国家相关主管部门资料,全国正常年份水资源量约2800Gm3、人均占有量不到世界平均水平的1/4。随着经济社会的快速发展和人口的增长,特别是城镇化加快以及全球气候变暖的影响、污染排放增加,我国正常年份缺水达40Gm3以上。全国668个城市中有400多个城市不同程度缺水、正常年份缺水接近7Gm3,其中110多个城市严重缺水、30个百万人口级城市因缺水年损失工业增加值约2300亿元(2000-2008年);北方部分流域周期性水资源短缺加剧,如海河、黄河流域水资源已严重超载,一些地区大量挤占生态用水、以牺牲生态环境来维持经济社会发展的用水需求;华北、西北和东北部分地区地下水超采严重、形成地下漏斗,发生地面下沉、水质劣化、海水倒灌等严重问题;辽河流域水资源短缺、水污染、地下水超采和海水入侵等问题突出。我国沿海经济快速发展地区的水资源尤为短缺:沿海11个省区(未包括台湾、香港和澳门),其GDP占全国62%以上,而水资源量仅占全国的21%,人均水资源量为1266m3,不到全国人均水资源量的60%,其中北方沿海的天津、河北、辽宁、山东4省市人均只有269m3,属严重的资源性缺水地区;南方沿海的江苏、上海、浙江、福建、广东、广西、海南7省区市,人均虽然接近或超过全国平均水平,但仍存在水质性和资源性缺水问题;沿海海岛饮用水更加短缺,我国面积大于500m2的岛屿有6500多个,已有居民的近400个岛屿其饮用水保证率较低,其他岛屿因缺乏饮用水而无法居住、更谈不上开发建设。
 
国内水利专家估计,2010年后,我国将进入严重缺水期,2030年前中国的缺水量将达到600亿m3。
 
以华北平原为例,国土资源部“环渤海地区地下水资源与环境地质调查评价”项目研究表明,除部分地区外,华北平原多数地区存在着资源性缺水或水质性缺水问题,水资源供需矛盾十分突出。除下辽河平原基本能满足需求外,其它地区均不同程度缺水,缺水地区主要分布在河北、天津、山东沿海和辽宁的大连、葫芦岛等地区。长期动态监测数据也表明,近40年来,华北平原中东部浅层地下水位下降区面积进一步扩大,现状水位降落漏斗面积9584km2。深层地下水流场近30年来呈水头持续下降、水头埋深不断加大趋势,水头降落漏斗面积达48873km2,漏斗中心水头埋深57.21-111.40m。这反映出华北平原中东部深层水已严重超采,部分地区的浅层水也无开采潜力。
 
二、南水北调并非一劳永逸
 
南水北调后,有一种说法提出“海水淡化已经不重要了”。我们认为,南水北调虽然可以缓解水资源紧缺状况,但不可规避的是,通水后的生活和生产用水仍未达到用水的最低限度,水资源短缺还将面临长期压力。解用水之困,海水淡化依然至关重要。
 
以北京为例,目前北京每年超采地下水5亿m3,并从河北购水3.5亿m3。南水北调后北京一年实收10.5亿m3水,用于填补上述的两部分亏空后,实余2亿m3,用于支撑人口增加后的供水需求以及河流的生态修复。因此,南水进京后北京的人均生活、生产用水量没有增加,水资源仍然告急。
 
三、海水淡化——解决水资源短缺的根本出路
 
我国沿海地区人口密度大、经济发展速度快,水资源短缺问题尤为突出。国家发展改革委、国家海洋局、财政部《海水利用专项规划》中指出“解决我国沿海地区淡水资源短缺问题的基本途径是开源节流”。但是无论节水、提高水利用效率还是跨流域调水,都仅仅是致力于实现水资源的空间转移,以短期暂时性的缓解部分地区的缺水现状,并不能长久持续性增加缺水地区水资源含有量,难以从根本上解决水资源不足的问题。而我国是海洋大国,拥有渤海、黄海、东海和南海四大海域,大陆海岸线长达1.84万km,加上岛屿海岸线共3.2万km,拥有内水和领海的海域面积37万km2,享有主权和管辖权的海域面积约300万km2,有150个左右的沿海城市,6500多个500平方米以上的岛屿。借助广阔的海域和优势的地理位置,实施海水淡化已经成为解决沿海地区水源短缺的必然选择。
 
我国位于亚洲西部,太平洋西岸,自北向南分别临黄海、渤海、东海、南海,大陆岸线18000千米,海岛岸线14000千米,管辖的海域面积近300万km2。我国近海海域大陆架面积广阔,渤海和黄海海域全部为大陆架,东海和南海的大陆架面积分别占各自海域的2/3和1/2,大陆架在近海海域的自然延伸为海水利用提供了有利的海底地形条件和海洋空间资源。同时,大连、青岛等沿海缺水城市直接面海,海水淡化取水距离很近。

我国南北跨越近50个纬度,东部沿海地区在海洋性季风气候条件下各海域海水温度同季不同度,四大海域海水温度和盐度比较适合海水淡化。黄海海域水温夏季25℃,冬季2℃~8℃,海水盐度32‰。渤海海域水温2月0℃左右,8月21℃,海水盐度30‰~32‰。东海海域夏季水温27℃~28℃,冬季水温9℃~12℃,南部海域水温可达20℃以上,海水盐度31‰~32‰,东部海域为34‰。南海海水表层水温25℃~28℃,年温差3℃~4℃,海水盐度35‰。反渗透膜海水淡化最适宜的温度是25℃,海水淡化可以12℃~28℃的水温范围进行。按照这样一个水温要求,黄渤两海冬季水温较低,海水需要先加热再淡化;东海南部海域及南海全部海域全年水温都适合海水直接淡化,不受季节影响。
 
四、几大特性显示,缺水可由海水淡化补充
 
与南水北调相比,淡化海水是直饮水,类似纯净水,只是缺少了一些陆地淡水含的矿物质和其他对人有益的物质,淡化海水的含盐量较低,尤其是钙、镁等离子含量明显低于陆地水。不过首先这些微量元素是可以补充添加,其次作为饮用水来说,淡化海水要与原陆地淡水混合使用,比例不超过1/3。目前全世界有超过2亿人使用淡化水作为饮用水,中东等地区大规模使用淡化水作为饮用水已超过半个世纪,没有出现对人体健康不利的报道。
 
生态影响来看,海水淡化对环境的主要影响在于浓盐水排回大海后,如果不能快速扩散,会造成盐度升高,影响近海海洋生态。通过优选厂址,以及有效的浓盐水排放安排,可以解决这个棘手的问题。如果海水淡化厂址附近有足够面积的盐场接纳浓盐水,就可以实现循环经济,一举两得。
 
生产成本来看,对于建在渤海湾沿岸的日产10万吨(即3650万立方米/年)以上的海水淡化厂,出厂成本在5元~6元/吨。对于日产百万吨的海水淡化工程,由于规模效益的作用,生产成本显著低于日产10万吨的海水淡化工程。还可充分优化投融资结构,争取优惠能源价格、财政补贴和税收优惠,进一步降低成本。
 
输水成本来看,由于输水技术成熟,短期内成本和价格会保持稳定。对于向天津供水的100万吨/日(3.65亿立方米/年)海水淡化输送工程,不计工程投入输送成本约为0.6元/吨,因此远距离输送是不经济的。
 
京津冀协同发展来看,假设建设向北京供水100万吨/日(3.65亿立方米/年)淡化海水输送工程,工程投资约为80亿元,输送成本约为2元/吨;建设向天津输送100万吨/日(3.65亿立方米/年)的淡化海水工程投资仅约为15亿元。南水北调中线工程同时向北京、天津供水,如果将天津的供水份额给北京,用海水淡化解决天津的缺水问题,无论是从经济还是技术角度都比较合理。
 
全球气候变迁来看,海水淡化是必然趋势。其一,全球气候变迁产生了淡水变海水的大气运动。海水淡化是增加地底淡水总量最根本的方法。但是,海水淡化不仅大量耗能,占成本的40%以上,而且如果用碳氢能源淡化海水,又造成了大量二氧化碳的释放,加剧了温室效应。其二,受控热核聚变是我国最终解决水资源问题的最重要手段。乐观估计,2040年前受控热核聚变能可进入商用阶段,这种新能源价格比现有能源低3/4。利用受控热核聚变的商用能源,海水淡化的成本就可降低1/3以上。

海水淡化的另一个主要成本——过滤膜成本,随着新材料科学技术的发展,到2030年将下降2/3(包括价格的降低和寿命的延长),届时海水淡化的成本可以降到2元/吨以下,大规模海水淡化成为可能,从而低于南水北调的实际价格。同时,无需在水源地和沿途投入大量的治污成本,就可保证水质。
 
 
 

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