污水处理基础术语：什么是海水淡化（利用海水脱盐生产淡水的系统）

早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。

与此同时，相关的配套工艺和设备也在持续优化升级。

1984年，国家海洋局以海水淡化研究室为主体，组建国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心，中国开始对膜技术重视了，但是，美国海水淡化用复合膜及其卷式元件已经大面积商业化了，投入到了国家和民用中去了。

1992年，国家为了追赶膜方面技术与世界的差距，国家科委军顶，以国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心为依托，组建国家液体分离膜工程技术研究中心，并开始悄悄研制国产反渗透膜。

21世纪以前，反渗透膜技术都是被国外所垄断，而中国是直到90年代末期才开始掌握了反渗透膜的生产技术．这个历史要追述到建国初期，当时我们国家的领导人已经意识到海水淡化的前景和将来在社会中的作用。

我国已建和即将建成的工程累计海水淡化能力约为60万吨/日，从政策规划来看，未来十年内行业市场容量有5 倍以上的成长空间，前景较为乐观。淡化海水成本已降到4-5元/吨，经济可行性已经大大提升，考虑到未来技术进步带来的成本下降，以及策扶等因素，未来海水淡化产业有望出现爆发式增长。

全球海水淡化技术超过20 余种，包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。

从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。一般而言，低多效具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点;反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高;多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点，但能耗偏高。一般认为，低多效蒸馏法和反渗透膜法是未来方向。预计“十二五”期间，我国海水淡化将达到150万-200万吨/日，是现有产能的三、四倍，投资规模将达到200亿元左右。

冷冻海水淡化法原理：海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点，平衡被破坏，三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理，以水自身为制冷剂，使海水同时蒸发与结冰，冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜海水淡化法相比，冷冻海水淡化法能耗低，腐蚀、结垢轻，预处理简单，设备投资小，并可处理高含盐量的海水，是一种较理想的海水淡化法。

除此之外，实际工程应用中还需要考虑多方面因素。

反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。

值得注意的是，该领域的技术和标准也在不断发展和完善。

该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。

蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸馏法海水淡化技术是最早投人工业化应用的淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，产水纯度高。与膜法海水淡化技术相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大，是当前海水淡化的主流技术之一。

露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理，同时回收冷凝去湿的热量，传热效率受混合气侧的传热控制。露点蒸发淡化技术是以空气为载体,通过用海水或苦咸水对其增湿和去湿来制得淡水,并通过热传递将去湿过程与增湿过程耦合,使冷凝潜热直接传递到蒸发室,为蒸发盐水提供汽化潜热,以提高过程的热效率。建立了有效传热面积分别为9.6 m2和2.75 m2的两台增湿/去湿耦合的露点蒸发淡化设备。建立了相应的实验装置和计算机数据采集系统。分别成功地完成了露点蒸发淡化基本流程与参数相关性实验以及强化传热/传质淡化实验。

另外，从产业发展角度看，市场需求也在推动技术进步。

所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。

值得注意的是，该领域的技术和标准也在不断发展和完善。

海水淡化技术的发展与工业应用，已有半个世纪的历史，在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术。专家普遍认为，今后三、四十年在工业应用上，仍将是这三项技术“唱主角”，但反渗透的比重将越来越大。从地区上来讲，中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选，因为它具有大型化和超大型化（单台设备产水量已高达日产淡水4～5万吨）、适应于污染重的海湾水以及预处理费用低的优势；然而在中东以外地区将以反渗透或膜法为首选，因为膜法的能耗和成本都具有优势，以北美地区为例，发展已经表明，在淡化和水处理方面将以膜法为主。

全球海水淡化日产量约3500万立方米左右，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题，即世界上1/50的人口靠海水淡化提供饮用水。全球有海水淡化厂1.3万多座，海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视；全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨等。海水淡化需要大量能量，所以在不富裕的国家经济效益并不高。

作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。到2006年，世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3775万吨，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题。

中国海水淡化虽基本具备了产业化发展条件，但研究水平及创新能力、装备的开发制造能力、系统设计和集成等方面与国外仍有较大的差距。当务之急是尽快形成中国海水淡化设备市场的完整产业链条。围绕制约海水淡化成本降低的关键问题，发展膜与膜材料、关键装备等核心技术，研发具有自主知识产权的海水淡化新技术、新工艺、新装备和新产品，提高关键材料和关键设备的国产化率，增强自主建设大型海水淡化工程的能力。

未来20年内国际海水淡化市场将有近700亿美元的商机，中国应占有充分份额。根据全国海水利用专项规划，到2010年，中国海水淡化规模将达到每日80万至100万吨，2020年中国海水淡化能力达到每日250万至300万吨，尤其是国家积极支持海水淡化产业，自2008年1月1日起，企业的海水淡化工程所得将免征所得税。中国海水淡化产业发展前景广阔。

与此同时，相关的配套工艺和设备也在持续优化升级。

该公司称，新技术效率比现有的反向渗透等技术要高得多。试验表明，它能处理含盐量高达16%的水，大大超出了一般海水的浓度。平均算来，它生产1000升淡水的成本是16至27美分。科学家说，这种装置还可以处理废水。RSE技术回收的效率可达95%，传统技术只能达到35%，投资只有蒸馏法和反渗透法的四分之一且运行维护成本大为降低。

中国海水淡化技术是在政府支持和国家重点攻关项目驱动下发展起来的，电渗析、反渗透和蒸馏法（多级闪蒸、压气蒸馏和低温多效蒸馏）等海水淡化技术的研究开发，都取得相当大的进展。1958年首先开展电渗析海水淡化的研究，1967－1969年国家科委和国家海洋局共同组织了全国海水淡化会战，会展主力在杭州成立了国内第一个海水淡化研究室(国家海洋局第二海洋研究所海水淡化研究室,即国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心的前身),同时开展电渗析、反渗透、蒸馏法等多种海水淡化技术的研究，为海水淡化事业的发展奠定了基础。

1965年，山东海洋学院化学系在国内最先进行反渗透CA不对称膜的研究；上世纪70年代进行了中空纤维和卷式RO膜及元件的研究，并初步工业化。“七五”以来，反渗透海水淡化技术的开发研究一直列入国家重点攻关项目，“七五”期间完成了中、低盐度反渗透膜和组件的研制，建立了海水淡化示范工程；“八五”期间，在中盐度反渗透膜的研制方面取得了很大进展；“九五”攻关使新型的聚酰胺复合膜中试放大成功，结合关键技术和设备引进，现已生产聚酰胺复合膜产品。

2000年杭州水处理中心在国家科技部重大科技攻关计划支持下,同时在山东长岛和浙江嵊泗建成1000吨/日反渗透海水淡化示范工程,率先应用国际先进的功交换式能量回收装置，产水能耗下降到4度/吨，达到国际先进水平。该示范工程的建成，为我国反渗透海水淡化技术的快速发展打下了基础。2001年获国家海洋局海洋创新成果二等奖。

2002年，该中心又在国家发改委产业化项目支持下，在山东荣成建设了万吨级反渗透海水淡化示范工程，通过优化设计、设备投资大幅度下降，工程的经济性进一步提高，形成了具有我国自主知识产权的专有技术，取得了显著的经济和社会效益，推动了我国膜分离技术和特别是反渗透海水淡化产业的快速发展。从而为沿海企事业用水、居民生活用水打造了一个行之有效技术途径。2004年，该项目被中国膜工业协会评为第一届“中国膜工业协会科学技术奖”一等奖.

上世纪60年代原船舶工业部上海704研究所开发了5 m3/d级的压汽蒸馏淡化装置和利用柴油机缸套水余热的闪蒸淡化装置装备舰船使用。70年代-80年代初，天津市科委支持了日产淡水百吨级的多级闪蒸中试研究，取得一定的设计参数和经验。80年代以后，国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所进行了30 m3/d规模的压汽蒸馏装置开发工作，其研究内容包括30 m3/d竖管常压压汽蒸馏装置和30m3/d水平管负压压汽蒸馏装置（操作温度72℃）以及30m3/dOTE/VC淡化装置。以上研究工作取得的成果和过程中遇到的问题为后期研究积累了丰富的经验，对于我国蒸馏法海水淡化技术的发展起到了重要的推进作用。

在此基础上，行业专家们也进行了大量的研究和改进。

《海水淡化产业发展“十二五”规划》提出了5项主要任务。一是加强技术创新，依靠技术进步，增强创新能力，加快海水淡化核心技术和关键部件的研发步伐，尽快提高海水淡化核心竞争力；二是强化设备制造，加大设计研发和制造力度，优化海水淡化单机和整套装置设计、制造技术，提升关键设备和成套装置制造能力；三是注重工程示范，提高工艺设计水平和工程建设能力，依托重点工程，促进海水淡化核心和关键技术的产业化示范；四是加快应用淡化水，扩大海水淡化水应用规模，提高海水淡化水利用效率和效益，发挥海水淡化水的保障作用；五是建立标准规范，促进海水淡化产业健康发展。

另外，从产业发展角度看，市场需求也在推动技术进步。

水利部正在考虑是否将海水淡化纳入水利部整体规划，以及地方水资源配置等相关规划中。为此，水利部2014年 一项重大课题就是《我国海水利用现状、问题及发展对策》。

我国政府高度重视海水淡化工作，采取了一系列措施推动海水淡化产业发展。“十一五”期间，我国海水淡化发展迅速。截止2010年底，已建成海水淡化装置70多套，设计产能60万立方米/日，年均增长率超过60%；具有自主知识产权的技术取得突破性进展，反渗透海水膜、高压泵、能量回收装置等取得明显进步，脱盐率由99.2%提高到99.7%以上；产业发展已具备条件，海水淡化市场已基本形成；各级政府高度重视海水淡化，社会各界普遍关注海水淡化产业发展。与此同时，在我国还存在对海水淡化战略意义认识不足、自主创新能力较弱、产业发展水平低和配套政策不足等问题。因此，统筹规划，加快发展海水淡化产业是十分必要和紧迫的重要任务。根据《意见》精神，在充分调研和广泛听取各方意见的基础上，国家发展改革委组织编制了《海水淡化产业发展“十二五”规划》（发改环资[2012]3867号）。

此外，该技术在相关领域也有广泛的应用和实践。

海水淡化的关键水脱盐的效率和环境、能源的关系，无论哪种方法评价的指标不可能离开环境冲击和能源的消耗。水的回收率在35-55%，海水淡化过程也是海水浓缩过程，所以如果提高淡水的收率，浓海水中的有价元素富集程度提高，为化学资源回收提供良好的条件。