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海水淡化现状与未来
　　海水淡化技术主要有蒸发法，膜法（反渗透、电渗析）和冷冻法。与蒸发相比，膜法淡化海水具有投资省、能耗低（7 kW×h/m3，而蒸发法为65 kW×h/m3）[1]，占地少、建设周期短、操作简便、易于自控、启动迅速等优点。膜法主要指反渗透（RO）技术，它利用半透膜，在压力下允许水透过而使盐分和杂质被截留的技术。因此，膜法，特别是以反渗透（RO）技术为主的膜技术，自30年前进入海水淡化技术市场以来，其工程应用一直呈上升趋势。以亚洲地区的日本为例，目前全日本已安装的海水淡化装置总生产能力为1.09´106 m3淡水/日,其中，反渗透装置生产能力便占了90%。近年来，日本每年平均以新建一座生产能力为50,000-60,000 m3淡水/日的速度发展反渗透海水淡化技术[2]。日本现有187座用于海岛饮用水的反渗透海水淡化装置，总生产能力为123 ,000 m3淡水/日。到目前为止，于1996-1997年间建成的一座最大的反渗透海水淡化工厂处理能力为40 000 m3淡水/日。预计到2005年底，一座正在建设中有着更大生产能力（50,000 m3淡水/日）的反渗透海水淡化工厂将投入运行。
　　海水淡化是当今世界竞相研究与应用的高新技术，除上述提及的亚洲日本外，北美的美国，欧洲的英国、西班牙、法国等国，以及中东的以色列等国的反渗透技术也已经相当发达，并且相继形成了海水淡化产业。目前，英国的反渗透技术正以8-10%的年增长速度快速发展[3]。在英国，因为膜技术在水处理行业的广泛应用，已出现许多专门从事膜清洗的专业性公司。英国一家膜清洗公司从他们飞速发展的业务中预测，再经过50年的时间，今后人类所有的饮用水恐怕都要经过膜处理后才能饮用[3]。这不仅仅是因为膜能够截留像盐分这样的化学物质，而且它也能截留病原菌与病毒。
　　相形之下，我国的海水淡化技术虽研究始于上世纪的50年代，经过近半个世纪的发展也有了长足进展和一些经验，但由于国人对反渗透等淡化技术应用的认识仅停留在过高的生产成本上，所以，目前以反渗透为主的海水淡化技术在国内还没有形成大规模应用的局面。
　　能耗是决定反渗透海水淡化技术生产成本的关键。然而，反渗透的能量消耗已比传统蒸发法低若干倍（如上所述）。如果考虑将反渗透膜料液侧排出的高浓缩液中的能量回收，如带动水轮机、多级离心泵等，则可回收其中80-90%的能量，从而使反渗透脱盐的能量消耗节省35%左右。虽然反渗透海水淡化的综合成本估计为5--10元/m3淡水[4],但与专家目前估计的“南水北调”5-20元/m3的综合成本相比较，反渗透海水淡化技术的优势在经济上初露端倪。况且，此处述及的反渗透海水淡化是与风能、产盐综合为一体的生态经济或清洁生产技术。事实上，美国有资料认为，远程调水超过40公里，成本将超过海水淡化[4]。
　　综上所述，可以看到海水淡化具有广阔的应用前景。我们还应该看到，在海水淡化综合成本逐渐下降的同时也应注意到海水淡化所需的动力消耗主要来源于化石燃料，如，煤，石油。换句话说，传统海水淡化技术正在用一种不可再生的非清洁能源来换取另一种资源的使用。显然，现在的工业化经济模式已不能维持经济的进步。当我们目光短浅的为保持现行经济模式而努力的时候，我们正在耗尽地球的有限资源，同时也污染着生存的环境。可以说，目前经济繁荣的同时也暗示着现行经济发展模式的长远前景是生态赤字[5]。因此，伴随着可再生的清洁能源问题解决，反渗透海水淡化不失为解决我国沿海与海岛区域水资源匮乏的一项行之有效的技术措施。
1. 2海水淡化的意义

随着地区经济的迅猛发展，淡水需求量持续增长，而淡水资源总量是有限度的，一味地索取势必会造成当地淡水资源更加短缺，为此，开发第二水源的意义就变得十分重大。 
大自然给予了丰富的海水资源，利用海水淡化来解决淡水资源匮乏的问题，前景十分广阔。如果利用海水淡化来解决电厂用水问题，开辟第二水源，不仅符合我国关于沿海地区积极利用海水淡化的产业政策，而且可为当地储备淡水资源，保证当地居民和工业用户的淡水需求，支持当地经济的可持续发展，具有良好的社会效益。
2海水淡化的方法原理及技术性能
海水淡化技术的种类很多，但适于产业化的主要有海水反渗透法（SWRO）和热力淡化法。热力法主要有多级闪蒸（MSF）、低温多效（LT-MED）和压汽蒸馏（TVC和MVC）等技术。
2.1海水反渗透（SWRO）淡化技术
由于RO膜材料的不断改进和膜价格的下降，海水反渗透SWRO系统越来越引起人们的关注，现也已成为蒸馏法海水淡化系统的主要竞争对手。目前在世界上已有许多使用一级海水反渗透系统从海水制取饮用水的海水淡化厂，以及采用海水反渗透SWRO装置加离子交换方式制取锅炉用水的实例。我国大亚湾核电厂6000 m3/d、山东威海电厂2500 m3/d 、大连华能电厂2000 m3/d等海水反渗透淡化系统也已运行多年。2005年大唐王滩发电厂25,920m3/d海水反渗透SWRO投运，2006年浙江玉环发电厂34,560 m3/d海水反渗透SWRO投运，2007年华能营口电厂二期9600 m3/d海水反渗透SWRO投运。 
海水反渗透（SWRO）系统所需的能量决定于进水的含盐量、系统的浓缩倍率、进水温度及产品水的水质，其能耗一般为9～10kWh/m3，若有能量回收装置，则所需能耗为3.0~4.5kWh/m3。反渗透海水淡化应用30年来，能耗降低了三分之二。
2.2多级闪蒸（MSF）蒸馏法   
MSF是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸（MSF）海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。 
MSF装置的优点是设备单机容量大、使用寿命长、出水品质好、热效率高。但由于装置浓缩海水的最高操作温度在110℃左右，对传热管和设备本体的腐蚀性较大，必须采用价格昂贵的铜镍合金、特制不锈钢及钛材，因此设备造价高。另外，为了减轻结垢和腐蚀，对进入装置的海水加酸和进行脱气（脱除CO2和O2），因而也增加了造水成本。
2.3低温多效（MED）蒸馏法
低温多效海水淡化技术是指盐水最高温度低于70℃、采用低温横管喷淋技术的淡化技术。低温多效蒸发器是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联布置，管内是加热蒸汽，喷射器把海水均匀喷淋在横管热交换器的管束上方，在横管表面形成薄膜流下，在此过程中海水得到除气并部分蒸发，热交换效率高。加热蒸汽被引入第一效，其冷凝热使几乎等量的海水蒸发，通过多次蒸发和冷凝，后面的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水，最后一效的蒸汽在海水冷凝器中冷凝。第一效冷凝液返回锅炉，而其他效及海水冷凝器的冷凝液收集后作为产品水。 
低温多效海水淡化装置的运行温度小于70℃，远远低于MSF装置的110℃，所以其能耗和管壁腐蚀及结垢速率均较低。和MSF相比，其设备本体和传热管的材质要求也较低。
2.4压汽蒸馏
压汽蒸馏的淡化工艺同低温多效（MED）蒸馏法，不同的是压汽蒸馏应用热耗非常低的热泵，用压缩蒸汽作为蒸发器热管束的加热蒸汽，是一种高效的蒸馏淡化法。压缩可采用蒸汽喷射器，称为热压缩（TVC）；或采用机械蒸汽压缩机，即机械压缩（MVC），是仅仅依靠电能的淡化技术，只要有电，就可以生产淡水，由于受压缩机的限制，其单台装置的容量较其他蒸馏装置小。 
在低温多效（LT-MED）海水淡化装置系统中，如提供的加热蒸汽压力较高，为提高产水比，一般常采用LT-MED和热压缩（TVC）结合的淡化装置，即低温多效加蒸汽喷射器的淡化装置（MED+EC）。
2.5 主要海水淡化技术性能对比
根据国际淡化界的观点，主要海水淡化技术性能对比汇总见下表。

比 较 项 目
海水反渗透法 
SWRO
蒸馏法
高温
低温
MSF
MED和TVC
MVC
产水纯度
300~500ppm
< 10ppm
< 10ppm
< 10ppm
操作温度
常温
~110℃
< 70℃
< 70℃
原料水预处理
要求高
不需要
要求低
要求低
淡化消耗能量
电能
热能、电能
热能、电能
电能
电耗
3.0~4.5 kWh/m3
4.0kWh/m3
1.5kWh/m3
0.5 kWh/m3
热电综合能耗
3.0~4.5 kWh/m3
8.5kWh/m3
5.5kWh/m3
6.3~10
kWh/m3
原料水利用率
35~55%
12~25%
15~40%
15~40%
腐蚀结垢倾向

较大

较小
较小
建造材质要求

要求高
要求低
要求低
对海水淡化技术比较后得出： 
1）海水反渗透（SWRO）与蒸馏法（MED 、MVC）相比，在产品水纯度上是有区别的，根据不同用水水质要求，可选择适宜的海水淡化方案。 
2）海水反渗透（SWRO）消耗电能；MED主要消耗热能。从综合利用能源角度看MED可利用电厂余热热能。 
3）海水反渗透（SWRO）装置的进口范围比蒸馏法（MED 、MVC）小，设备投资省，能量消耗低（采用能量回收装置后），建设周期短。 
4）无论海水淡化规模大型、中型、小型，海水反渗透（SWRO）都适合，而多级闪蒸（MSF）、低温多效（MED）等适合较大型的海水淡化系统。 
5）投资：10000 m3/d蒸馏法海水淡化装置投资约8000万元，同样规模的全膜法反渗透海水淡化装置投资约4000万元（就淡化装置而言）。反渗透海水淡化装置的投资仅为蒸馏法海水淡化装置投资的一半。 
6）经济性：对于2台日产25000吨海水淡化装置，采用蒸馏法海水淡化工艺其造水成本为5.3~5.9元/吨淡水（就装置本身而言），采用反渗透法海水淡化工艺其造水成本约为4.0元/吨淡水。反渗透法海水淡化方法具有明显的经济效益。如考虑到应用热法可能对发电机组发电效率的影响，则从经济上反渗透优势更为明显。