各海域海水淡化实施方案及水质参数

1、为对付全球淡水资源短缺的问题，好多沿海国家及地区积极睁开海水淡化和综合利用的技术研发工作。以色列70%的饮用水来自海水淡化水；澳大利亚的海水利用主要用于市政，占总装机规模的96%；美国的海水利用主要用于市政，占 % ；沙特阿拉伯是目 前全球最大的海水淡化生产国， 2010年其产量达到11亿m3。中国淡水资源缺少，人均淡水资源量仅为世界人均占有量的1/4，沿海地区人口茂密，淡水供需矛盾特别突出。海水淡化技术可以增 加水资源总量，有效缓解我国沿海地区淡水短缺的矛盾。在海水资 源方面，我国拥有渤海、黄海、东海、南海四大海疆，海岸线高出万km，水资源相当丰富。但海水淡化发展速度相对其他 国家缓慢，直至

2、“十一五”期间海水淡化产业才开始较为迅速地增加。据统计，至2011年终我国海水淡化能力为66万m3/d。当前， 影响海水淡化的因素有政策、技术和价格等。其中海水水质是影响淡化技术正常应用及成本的重要因素。有研究发现，海水 中的有机物污染、SDI（淤泥密度指数）、温度、浊度和盐度是影 响反浸透膜运行的重要指标，进而影响淡化水质量。因此对中国海 域的海水理化性质、海水利用现状、研究进展进行商议，对于优化沿海水资源结构、保障国家用水安全和促进沿海经济社会 可连续发展拥有战略意义。基于此，笔者首次将海水水质和海水利用情况相结合，介绍中国渤海、黄海、东海、南海4个海域海水 淡化的相关水质情况，归纳各地区

3、海水利用的工艺技术条件和发展现状，解析形成原因和经验教训，旨对海水利用发展落后的 沿岸地带供应帮助，对海水淡化利用较好地区的发展和转型方向 供应参照，并为中国海水利用的发展供应新的思虑路子。1渤海海域渤海的水质特点渤海是一个近封闭的内海，水温受北方大陆性天气影响明显，2月份平均水温在0 C左右，8月份达21 C。受大陆淡水注入的影响，盐度仅为 30%。，是中国近海中最低的。1978 2010年历年8月的察看资料结果表示渤海夏天海水pH年际变化范围为渤海水温年际变化、降水量（酸雨）和月均黄河口径流量年际变 化是影响海水pH变化的主要因素。吴琳琳等研究发现2012年47月渤海湾海水温度为 C、pH

4、为、海水CODMn为mg/L、溶解性总固体（TDS ）为 g/L、浊 度为 136 NTU、Cl-为 g/L、电导率为 44 80049 800 u S/cm。整体而言渤海水质的浊度变化范围较宽，主要受渤海湾海水泥沙含 量的影响，特别在有潮汐细风波时会大幅高升。其他还发现海水 温度高升会使操作压力和脱盐率下降，主若是由于水温上升以致水 的黏度降低，膜资料的浸透性能提升，进而透过的盐分增加。郭兴芳等发现天津渤海湾海水溶解性有机物所占比率较大，m(SCOD)： m( COD)为%，绝大多数65%，反浸透海水淡 化预办理宜选择能有效去除相对分子质量低的溶解性有机物的工艺技术。整体而言，渤海湾水质在温

5、度、浊度方面变化较大，有机 物、SDI较高，盐度较低。渤海海水淡化现状针对渤海的水质特点，张大群等采用增强混凝一O3/UV消毒作为海水淡化蒸馏法的预办理工艺，使得原水浊度、CODMn、UV254、 细菌的去除率分别达到96%、40%、19%、。马敬环等经过混凝一斜板积淀池一砂滤新工艺办理渤海海水，可使出水浊度降至1 NTU以下，铁降至mg/L，该工艺适合办理水质变化范围广的渤海海水。渤海湾中，天津是我国较早睁开海水淡化研究的地区之一， 当前该地区的海水淡化技术在国内居当先水平。至2011年，天津市已建成海水淡化工程4个，分别是天津北疆电厂、天津大港新泉海 水淡化有限企业、天津开发区万吨级海水淡

6、化示范工程和天津大港电厂，海水淡化总办理能力为万m3/d，海水淡化水利用量10万m3/d。其中天津北疆电厂是国内首个海水淡化水大规模进入市政管网的项目，它的海水淡化水日均供水量为6 000 m3左右，90%以上向社会供应。技术上，该项目采用低温多效海水淡化 技术，针对渤海湾水质较差的特点，其预办理工艺为高潮位取水一 二沉池一微砂加速絮凝沉降池一清水池。天津大港新泉海水淡化有 限企业总办理规模为15万m3/d，采用反浸透海水淡化技术。山东是全国海水淡化应用最广泛的省份之一，其淡化技术主要以反浸透和低温多效蒸馏为主。截止2006年终山东省海水直接利用量高出20亿m3，建成海水淡化工程17处，日淡化

7、海水万m3，占全国淡化水量的25%。当前，该省大型海水淡化项目主要分布 在青岛、烟台和威海3个城市。华能威海电厂是威海市主要的海水 淡化企业，年淡化海水237万m3，针对渤海海水特点，该电厂采用的预办理工艺以下：海水取水一加NaClO系统一加PAC、PAM系统一多介质过滤器一活性炭过滤器，其他为了战胜冬天水 源低温的影响，水源主要来自循环水和凝汽器排水。烟台市在长岛县建立了5座海水淡化站，每日产水量达到1 850 m3，直接受益人口达万人。其他，烟台核能海水淡化示范工程已获赞同， 进入可行性研究阶段，工程建成后可日产淡化海水万m3，将大大缓解烟台的水资源紧张情况。辽宁省内海域辽阔，海水资源利用

8、拥有极大的优越条件。当前该 省已建成并能有效运行的海水淡化设施有华能营口电厂、红沿河核电厂、葫芦岛海水淡化工程等。其中华能营口电厂产水量达10 000 m3/d，针对渤海水质浊度高、温度低等特点，以海水直 流冷却水作为原水，其详尽工艺流程以下：海水冷却水一反应沉降池一双室介质过滤器一双室细砂过滤器。2010年大连市海水淡化量为339万m3，海水直接利用量为亿 m3。其中大连长海县 自来水企业的海水淡化项目产水量为1 200 m3/d，主要用于岛上居民饮用；大连庄河电厂采用海水反浸透技术，产水量达29000 m3/d，主要用作冷却水或锅炉补给水。2黄海海域黄海水质理化特点黄海海水的温度和盐度随地

9、区差异明显， 季节和日变化较大，具 有明显的陆缘海特点。海区东南部表层年平均温度为17 C，盐度平时%。；北部鸭绿江口表层年平均温度V 12 C，盐度一般V%。 整体而言黄海的水温年变化小于渤海，平均为15 24 C，海水盐度 为32%，表现由南向北、由海区中央向近岸，温度和盐度都几乎平均降低的特点。黄海的水温主要受冬天气温、黑潮现 象等影响；盐度主要受黄海暖流、渤海热通量、海域冬天暴风以及黄河径流量变化的影响。春季南、北黄海中部表层pH稍高， 沿岸较低；夏天表层pH东西两侧偏低；秋冬天黄海表层pH相当平均，仅朝鲜半岛近岸有低值区。黄海海域的浊度分布拥有明显 的地区差异，在北部成山头的近海域出

10、现高值，中部与南部离岸水域为低值区。刘宗丽在胶州湾表层海水中监测到3种典型的低分子质量有机酸：乳酸、乙酸、甲酸，并发现4月份胶州湾表层海 水中三者总量的平均值比较大，为u mol/Lo周斌等发现胶州湾湾 口部分站点pH、DO、COD、Cu、Zn、油类、PO43-P等指标均 吻合二类海水水质标准，SS、TDS含量较低，该区海水可作为淡化 取水水源，但预办理工艺中应关注钙、镁、铁和锰的影响。整体而言黄海海水拥有盐度、温度年变化小，近岸有机物高的特 点。黄海海水淡化现状徐佳采用胶州湾海水直接进入系统和海水增加絮凝剂后再进入系统两种工艺，初步考据了 50 nm管式陶瓷膜作为海水淡化预办理 工艺的可行性

11、。苏保卫等发现采用砂滤一超滤一纳滤等预办理工艺 可以有效消融胶州湾原水，提升RO的水回收率。青岛市淡水资源困穷，当前引黄济青工程、南水北调工程、海水淡化相关企业等都是利用海水淡化技术来供应饮用水。其中大唐黄 岛电厂海水淡化日均量为16 000 m3，采用的预办理流程为：黄海 原水一调治池一斜管积淀池一盘滤一 SVF超滤工艺，为解决冬天进水温度过低问题，将凝汽器冷却海水引入海水淡化系统。山东青岛电厂海水淡化量为 20 000 m3/d，采用海水反浸透淡化 技术，其预办理工艺为海水一平流式反应积淀池一海水清水池一自冲刷过滤器一超滤膜组件一超滤产水箱。江苏省海岸线长，但 多为淤泥质海岸，利用难度大。

12、2006年来有多个项目建成投产， 盐城射阳港电厂二、三期扩建工程采用海水冷却，年利用海水亿m3。2007年连云港田湾核电站正式投入运营，一期工程的海水 冷却利用量为25亿m3/a。这为江苏省海水利用的进一步发展积 累了经验，并为全面进行海水直接利用起到工程示范作用。3东海海域东海水质理化特点东海是中国岛屿最多的海域，濒临中国的沪、浙、闽、台4省市。 东海海域水体平均盐度为31%o 32%o，东部较高为34%o，水温度平 均C，冬天南部水温在20 C以上。邵和宾研究了东海北部冬、夏天 悬浮物浓度的分布特点和运输规律，发现东海北部悬浮物运输季节变 化特点明显，冬天陆架上悬浮物浓度明显高于夏季。边昌

13、伟发现东海水体的悬浮物浓度自近岸向外海降低，等值线 走向基本与岸线平行，浓度最大地区位于长江口及闽浙沿岸，浓度最 低地区位于100 m等深线以深的外海。东海沿岸海水温度SST主要取决于太阳辐射，呈南高北低分布，但也不同样程度地受地理环境、天气环境、水文环境的影响，同时东海沿岸表层海水温 度（SST）整体送上升趋势，暖冬是SST整体送上升趋势的重要 因素。整体而言，东海海水水质拥有盐度高、温度高、近岸悬浮物 和SDI高的特点。东海海水淡化现状海水淡化产业在上海方才起步，发展相对滞后，但上海却拥有较为先进的海水淡化技术，如上海电气的低温多效海水蒸发技术， 该技术日产淡水量达12 000 m3。上海

14、704所与711所拥有较先进的多级闪蒸技术，华东理工大学拥有海水淡化浓盐水办理技术、 低温多效蒸发器生产的要点设施一一烧结型表面多孔管高通量换 热器的生产技术。当前，上海决定经过政策来推进海水淡化产业，这是迅速提升海水淡化产业发展的重要路子。浙江是国内最早睁开海水淡化应用的省份。截止2011年终，浙江已建成海水淡化妆置设计产能达1万m3/d，占全国总产能的 1/6，以市政供水为目的和与电厂配套的各占产能50%，淡化水已成为浙江主要海岛和沿海部分缺水地区淡水资源的重要补充。当前已有的大型海水淡化工程有华能玉环电厂、大唐乌沙山电厂、舟山六横电厂、峡山岛海水淡化工程等。华能玉环电厂海水淡化工程于20

15、06年调试到此刻，素来运行牢固、安全，当前日产淡水量万m3，预办理工艺流程为海水一微涡旋板折式反应积淀池一吞没式超滤膜池一反浸透，为保证进水温度保持在25 C左右，淡化系统采用两路进水，夏天采用未经交换的海水，冬天采用循环水。海岛地区舟山市是我国最早建设海水淡化工程的地区，截止2011年9月底，舟山总合建成海水淡化妆置近 20套，规模达54 000m3/d，海水直接利用量 7 X108 m3/a。其中六横电厂10万m3/d海水淡化工程是我国最大的海水淡化项目之一，其预办理工艺流程 为海水一絮凝反应池一斜板积淀池一多介质机械过滤器一保安过滤器一反浸透系统。针对东海水域受风波和长江入海水影响、浊度

16、变化大等情况，舟山各淡化企业采用浊度变化环境下调治 药剂投加量及配比的方法，牢固前办理海水水质，降低制水成本。4南海海域南海水质理化特点南海被中国大陆、台湾岛、菲律宾群岛、大巽他群岛及中南半岛所环绕。南海海域面积为356万平方公里，其中有高出200个无人 居住的岛屿和岩礁，通称为南海诸岛。温度上，由于凑近赤道，南海表层水温较高，年平均水温为2528 C，年温差变化小。盐度上，受沿岸淡水注入的影响，近岸海域盐度较低，中、南部海域盐度分布较平均，为0 %。，最高盐度值出此刻次表层，可达35%。郭敬等发现南海混杂层盐度的年际变异与 ENSO现象之 间存在较强的关系，厄尔尼诺期间南海北部盐度上升， 南

17、海中部 和南部盐度下降，表现 “北强南弱”的空间形态，其中南海北部冬天最高盐度可达 %0，南海南部秋季最低盐度为o %0。杨 海丽等发现海南西部近海海域表层水体浊度与悬浮颗粒物浓度由近岸向外海方向逐渐降低，底部水体浊度与悬浮颗粒物的体积 浓度高值区呈斑状分布，水体浊度和悬浮颗粒物体积浓度随着水 深增加而增大。整体而言，南海海域拥有温度高、盐度高、近岸 SDI高的特点。南海海水淡化现状南海区中，香港的海水利用技术位于世界前列，其海水冲厕规模居世界之最。截止2006年终，香港拥有海水抽水站29个，装机容 量173万m3/d，在港总人口 694万中获取海水供应的人数为555万 人，占总人口的80%。

18、据统计，冲厕用水约70 L/ （人-d），冲厕 用海水最高能减少40%的住处用水，全港平均耗用海水量80万 m3/d。在海水淡化研究方面，当前香港已建立鸭月利洲和屯门的小型 海水淡化试验工程，正在兴建军澳海水淡化厂，建成后预计供水量 为5 000万m3/a。在广东省，火电厂和核电厂直接利用海水作为工业冷却水已有必然规模，2009年淡化技术应用工程企业有80多家，从事反浸透、电渗析淡化设施配 套生产的单位有23家，已初步形成以反浸透技术为主体的海水淡化技术产业群。至2012年终，广东省日产淡化水量为万m3， 居全国第6位，已有的海水淡化工程有平海电厂、国华台山电厂、惠来电厂、惠州平海电厂等。其中

19、惠州平海电厂于2009年开始运行，当前海水淡化量为16 704 m3/d，其预办理工艺为海水一斜板积淀池一清水池一 AMIAD滤网式自冲刷过滤器一超滤装 置。深圳市毗邻南海，2005年全市电厂使用冷却水的海水用量达73亿m3，海水经淡化后主要用作居民的生活饮用水和冲厕 用水，海水淡化技术大大缓解了深圳市淡水资源短缺的场面。5我国海水淡化的发展远景和建议整体而言，我国海水淡化技术日趋成熟，海水淡化设施的自我研 发、设计和制造已拥有必然基础，海水淡化工程设计、建设和运营管理已具备必然的能力和经验。其他在国家层面上，中央政府 和各级地方政府开始重视海水淡化，经过规划、政策积极引导规 范海水淡化市场，

20、沿海各地及社会各界积极推进海水淡化工作睁开， 至2012年终全国已建成海水淡化工程95个，日产淡化水总规模万 m3。其中，天津、河北、浙江、辽宁、山东省日均淡水产量居全国当先。因此作为新兴产业，海水淡化产业远景广阔，但 是从近10 a的发展力度来看，我国海水淡化仍存在必然问题，依 照中国海水利用专项规划：2010年海水淡化妆置产水量为80110万m3/d,因此当前全国海水淡化妆置产水值（万 m3/d ,2012年）与规划值仍存在必然距离，其他海水淡化工程技术方面 也存在一些明显问题，如海水淡化妆置核心设施和技术依旧掌握 在美国、德国等国家；海水源水和淡化水卫生标准未规范化；浓缩 海水的排放问题

21、等。针对这些问题，笔者提出以下建讲和建议。海水源水和淡化水水质标准的拟定海水源水水质不但对海水淡化预办理工艺、后步脱盐淡化工艺及运营成本影响巨大，关于饮用主体的心理接受度也产生重要影响。当前，淡水源水水质议论主要依照CJ 3020 1993生活饮用水水源水质标准，该标准适用于城乡集中式生活饮用水的水源水质，关于淡化水的海水源水则没有相应标准。中国国家大海局 宣布的2012年中国大海环境情况公报显示：我国大海环境质 量情况整体较好，但近岸海域水体污染、生态受损等环境问题依旧突出，其中未达到第一类海水水质标准的海域面积为17万km2，水质为劣四类的近岸海域面积约为万km2。因此，为推进 海水淡化工

22、作的睁开，海水水源水质标准的拟定已火燎眉毛。其他，当前饮用水的卫生议论主若是依照GB 5749 2006生活饮 用水卫生标准进行，该标准以饮水安全为基点，以水源水是地表水 和地下水为前提，以有害、有毒的污染物最大限量值指标为主。关于淡化水，产水呈弱酸性且缺少有益的矿物盐，因此一般需要对淡化海水进行后续的矿化办理，以提升矿物质含量和碱度。但当前生活饮用水标准中缺少有益于人体健康指标的最低限量值，难以全面地评估海水淡化水的水质。因此建议针对海水淡化水的水质特点拟定相应的海水淡化水水质卫生标准。能耗和成本方面在海水淡化成本中，能耗是决定性因素。当前，海水淡化主流技术有低温多效蒸馏、多级闪蒸和反浸透法

23、，3种技术的能耗在5kW - h/m3，从成本考虑日产淡水20 000 m3的设施中低温多效蒸馏 法运行成本最低，约为美元/m3，反浸透工艺成本居中，为美元/m3,而多级闪蒸成本最高，为美元/m3。这些价格相对国内淡水 价格而言依旧偏高，因此在大型海水淡化企业中，开发自主创新 技术以降低淡化能耗和成本仍是首要任务。而关于淡水实质需求紧 迫、日产淡水量需求为几十到上千吨的海岛而言，反浸透法由于适用范围广、保护简单等优点，推行率更高。但其缺点在于随着日产淡水量的降低，能耗和成本也明显增加。因此，开发低成本国产小型高压泵和能量回收装置等技术，降低小型海岛海水淡化规模小、电价昂贵的淡化水成本，解决缺水中小型海岛的饮 用水问题，是影