在現(xiàn)有的技術(shù)水平下,海水淡化在水量、水質(zhì)、成本、能耗、環(huán)保等方面都有其局限性
從去年鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的“引渤入疆”開始,海水淡化引起了社會(huì)上越來(lái)越多人的關(guān)注,不少人認(rèn)為海水取之不盡、用之不竭,只要大力發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè),我國(guó)水資源短缺的問(wèn)題就會(huì)徹底解決了,有的專家學(xué)者甚至將其提到了國(guó)家戰(zhàn)略的高度。為此,筆者就有關(guān)問(wèn)題查閱了一些文獻(xiàn),咨詢了有關(guān)方面的資深專家學(xué)者,并且對(duì)青島百發(fā)海水淡化廠和天津北疆電廠進(jìn)行了實(shí)地調(diào)研。筆者認(rèn)為在現(xiàn)有的技術(shù)水平下,海水淡化在水量、水質(zhì)、成本、能耗、環(huán)保等方面都有其局限性,我們應(yīng)當(dāng)科學(xué)理性地看待海水淡化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
荒謬之比
許多人在談及海水淡化時(shí),總是要與我國(guó)當(dāng)前正在實(shí)施的最大調(diào)水工程——南水北調(diào)工程作一番比較,比什么呢?主要就是比成本,比誰(shuí)更合算,往往給人以誤導(dǎo)。例如,為了證明所謂 “引渤入疆” 的經(jīng)濟(jì)合理性,一些人曾宣稱南水北調(diào)調(diào)水成本高達(dá)20多元/噸,是其成本的4倍。先不去深究其數(shù)據(jù)來(lái)源的可靠性,只需要做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比就可看出破綻:同樣是調(diào)水工程,試想一邊是輸水距離1000多公里,全程自流的淡水水源;一邊是輸水距離5000多公里,提水高程1200多米的海水水源,要使用還要進(jìn)行淡化處理,孰貴孰便宜顯而易見(jiàn)。
據(jù)調(diào)查了解,在目前的技術(shù)水平下,海水淡化的成本還相對(duì)較高,制水成本一般在5~7元/噸。國(guó)內(nèi)曹妃甸海水淡化廠(日產(chǎn)5萬(wàn)噸)的出廠成本是5.99元/噸,青島百發(fā)海水淡化廠(日產(chǎn)10萬(wàn)噸)的出廠成本是7元/噸,西班牙海水淡化成本約0.45歐元/噸,約合4.8元人民幣/噸。由于海水淡化技術(shù)已發(fā)展到一個(gè)相當(dāng)成熟的階段,繼續(xù)通過(guò)技術(shù)進(jìn)步降低成本的潛力已經(jīng)十分有限,而同時(shí)隨著能源、人工和原材料價(jià)格的增加,進(jìn)一步降低成本的難度較大。
這樣的生產(chǎn)成本,即使在沿海地區(qū),和傳統(tǒng)的水源相比也不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),如果還要通過(guò)輸水工程輸送到內(nèi)陸地區(qū),其供水成本將進(jìn)一步增加。例如,有報(bào)道曾提出將曹妃甸淡化后的海水輸送到北京,需要建設(shè)一條長(zhǎng)220公里的輸水管道,采用2座加壓泵站克服45米的落差。初步測(cè)算,其輸水成本至少在2元/噸以上,這樣到北京的成本將在8元/噸以上,如果加上環(huán)境水價(jià)、利潤(rùn)稅金等,其供水水價(jià)將超過(guò)10元/噸,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了北京現(xiàn)在的水價(jià)水平,即使其8元/噸的生產(chǎn)輸送成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了南水北調(diào)總體規(guī)劃中測(cè)算的中線工程到北京的口門水價(jià)。
理性看待
海水淡化即利用海水脫鹽生產(chǎn)淡水。海水淡化技術(shù)有很多,但主要分為兩大類,一類是膜法;一類是蒸餾法。所謂膜法,其基本原理就是通過(guò)加壓等方式,讓海水通過(guò)高分子薄膜,將海水中的鹽分過(guò)濾后成為淡水;所謂蒸餾法,就是將水蒸發(fā)氣化而鹽分留下,再將水蒸氣冷凝為液態(tài)淡水。目前,世界上大型的海水淡化廠主要采用膜技術(shù)或者熱膜聯(lián)產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn),例如我國(guó)的青島百發(fā)海水淡化廠采用的就是膜技術(shù)。
從20世紀(jì)50年代以來(lái),海水淡化技術(shù)得到了不斷發(fā)展,海水淡化產(chǎn)業(yè)也不斷壯大,目前全世界海水淡化日生產(chǎn)能力3500萬(wàn)噸,約130億噸/年,但實(shí)際開工生產(chǎn)量不足一半。這些海水淡化廠主要分布于沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋、科威特等極度缺水的中東國(guó)家,其中沙特阿拉伯的生產(chǎn)量就占全世界產(chǎn)量的30%左右。
目前我國(guó)已建成海水淡化裝置62套,日生產(chǎn)能力近40萬(wàn)噸。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括電力行業(yè)的鍋爐用水,沿海鋼鐵、石化等企業(yè)用水以及少數(shù)海島的生活用水。
據(jù)了解,我國(guó)部分較大規(guī)模的海水淡化廠均開工不足,運(yùn)營(yíng)困難。如天津北疆電廠海水淡化工程日產(chǎn)淡水能力10萬(wàn)噸,計(jì)劃進(jìn)入市政管網(wǎng),但由于存在成本和水質(zhì)問(wèn)題,該項(xiàng)目目前每天只生產(chǎn)8000噸。從目前的實(shí)際情況來(lái)看,海水淡化除了生產(chǎn)成本較高外,還有以下幾個(gè)難題需要解決:
一是高耗能。海水淡化屬高耗能產(chǎn)業(yè),這一結(jié)論已被世界自然基金會(huì)以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究公認(rèn)。無(wú)論是膜技術(shù)還是蒸餾技術(shù)都需要大量能耗,據(jù)了解,目前世界上最先進(jìn)的技術(shù)生產(chǎn)1噸水也要耗電4.5度左右。假設(shè)南水北調(diào)東、中線一期工程184億噸的年調(diào)水量全部用海水淡化的方法生產(chǎn),年耗電量將高達(dá)828億度,約相當(dāng)于三峽工程一年的發(fā)電量,將增加消耗近5000萬(wàn)噸燃煤,增加二氧化碳排放6000多萬(wàn)噸。在節(jié)能降耗、嚴(yán)格控制碳排放的時(shí)代背景下,顯然是不合時(shí)宜的選擇。
二是水質(zhì)對(duì)人體健康存在影響。淡化海水水質(zhì)無(wú)法與天然淡水相比。據(jù)國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn),淡化海水作為飲用水存在許多的技術(shù)難題,如膜法生產(chǎn)的淡化海水硼含量超標(biāo),會(huì)對(duì)人體造成損害,而自然淡水基本不含硼元素;淡化海水中有益礦物質(zhì)含量很低,易引起人體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失,造成多種健康隱患等。目前,生產(chǎn)用于飲用的淡化海水都要和自然淡水混和(混和比例1:3左右),還要進(jìn)行礦化處理,也就是模擬自然淡水后才能飲用。如果通過(guò)提高工藝解決上述問(wèn)題,需在原有基礎(chǔ)上額外增加較多成本。如中東國(guó)家投入大量資金對(duì)淡化海水進(jìn)行礦化調(diào)節(jié)等深度處理,使其達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
三是海水淡化污染排放對(duì)生態(tài)環(huán)境有負(fù)面影響。海水淡化會(huì)產(chǎn)生濃鹽水、添加劑等多種廢棄物,目前多直接排入海洋,如大規(guī)模生產(chǎn)將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不容忽視的影響。在目前技術(shù)條件下,淡化海水產(chǎn)生的高鹽廢水鹽度比海水增加約1倍,一般有直排入海和用于化工制鹽兩種處理方式。制鹽方式由于受占地、鹽場(chǎng)接納能力、市場(chǎng)需求等因素限制,一般很少采用。大量濃鹽水排放到海中,將嚴(yán)重?cái)_亂附近海域的海洋生態(tài),對(duì)耐鹽性較差海洋生物產(chǎn)生顯著
影響,造成漁業(yè)等海洋經(jīng)濟(jì)損失,一些國(guó)家和地區(qū)曾因此對(duì)受損漁民進(jìn)行過(guò)賠償。
科學(xué)定位
綜合國(guó)內(nèi)外用水順序來(lái)看,在本地淡水、再生水、外調(diào)水、淡化海水等水源選擇上,在盡可能開發(fā)利用本地淡水資源還無(wú)法滿足需求的條件下,一般還是采用外調(diào)水源,而海水淡化只是在沒(méi)有淡水資源開發(fā)利用條件下的無(wú)奈選擇。
目前,調(diào)水工程已成為許多國(guó)家解決水資源短缺的重要工程技術(shù)手段。全世界的年調(diào)水規(guī)模約5000億方,分布在美國(guó)、俄羅斯、澳大利亞等40多個(gè)國(guó)家;海水淡化主要應(yīng)用于淡水資源極度缺乏又無(wú)水可調(diào)的國(guó)家和地區(qū),在有的國(guó)家甚至上升為當(dāng)?shù)厮Y源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性選擇,例如沙特阿拉伯,淡化海水已經(jīng)占了其供水總量的70%以上。但是,在淡水資源相對(duì)豐富,或者可以采用調(diào)水等工程措施來(lái)解決水資源短缺問(wèn)題的國(guó)家和地區(qū),海水淡化只是在沿海地區(qū)進(jìn)行一些小規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用,并非水資源供給的主流。
我國(guó)北方地區(qū),尤其是黃淮海平原地區(qū)水資源極度匱乏,當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)利用程度已經(jīng)超過(guò)80%,海河流域人均水資源量甚至不足全國(guó)平均水平的1/7。為了實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,我國(guó)于2002年開工建設(shè)南水北調(diào)工程,東、中線一期工程年調(diào)水規(guī)模約184億方,并計(jì)劃分別于2013年和2014年建成通水,是解決我國(guó)黃淮海地區(qū)水資源短缺,實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施。這樣的工程措施,是海水淡化無(wú)法替代的,試想如果這么大的水量全部采用海水淡化的方法制備,將要建設(shè)日產(chǎn)10萬(wàn)噸規(guī)模的海水淡化廠500多個(gè),要在2014年之前建設(shè)這么多的海水淡化廠,實(shí)現(xiàn)同南水北調(diào)一樣的調(diào)水規(guī)模和目標(biāo),也是絕無(wú)可能的。
在目前的技術(shù)水平下,無(wú)論從水量、水質(zhì)還是成本等方面,海水淡化都無(wú)法與調(diào)水工程相比較。要解決我國(guó)北方地區(qū)水資源短缺的問(wèn)題,必須堅(jiān)定不移地大力推進(jìn)南水北調(diào)工程建設(shè),絕不能動(dòng)搖。當(dāng)然,海水淡化作為一種可以利用的水資源,在我國(guó)沿海缺水地區(qū)和島嶼等也是解決水源短缺的重要選擇之一,同時(shí)作為水資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備手段,可以繼續(xù)加強(qiáng)研究和試驗(yàn)性的技術(shù)探索,但要通過(guò)大力發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)來(lái)替代調(diào)水工程是不現(xiàn)實(shí)的,在可見(jiàn)的未來(lái)也是不可能的。我們必須理性地看待海水淡化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,科學(xué)定位。