水資源短缺，一直是中國(guó)乃至全世界共同面臨的挑戰(zhàn)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界有半數(shù)以上的國(guó)家和地區(qū)缺乏飲用水，特別是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的發(fā)展中國(guó)家，目前已有約70%的人口喝不上清潔水；世界已有將近80%的人口受到水荒的威脅。我國(guó)人均淡水為世界人均水平的四分之一，屬于缺水國(guó)家。
聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)潘基文曾警告：“水資源稀缺預(yù)示著未來(lái)沖突將增加。人口增加和氣候變化都會(huì)讓水危機(jī)惡化。隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，水資源短缺會(huì)日益嚴(yán)重。以后還會(huì)有更多的沖突出現(xiàn)。”
為了緩解嚴(yán)峻的水資源形勢(shì)，除了優(yōu)先節(jié)水，治理水污染等措施外，世界各國(guó)紛紛轉(zhuǎn)向非傳統(tǒng)水資源的開(kāi)發(fā)。例如，以色列的城市廢水利用達(dá)到90%，日本則在亞洲領(lǐng)先一步利用城市雨水，促進(jìn)城市雨水的資源化，不僅集雨自給，還向阿拉伯國(guó)家出口雨水。
對(duì)于擁有地球上五分之一的人口、卻僅僅擁有7%淡水資源的中國(guó)而言，如何滿足由經(jīng)濟(jì)和人口增長(zhǎng)帶來(lái)的巨大需求，是中國(guó)人必須面對(duì)的問(wèn)題。
早在2002年，一項(xiàng)宏大的水資源調(diào)配項(xiàng)目——“南水北調(diào)工程”正式開(kāi)工建設(shè)。該項(xiàng)目通過(guò)東、中、西三大渠道系統(tǒng)將長(zhǎng)江豐沛的水資源輸往干旱少雨的北方，橫穿長(zhǎng)江、淮河、黃河、海河四大流域。全程1430公里的這一項(xiàng)目，中線一期工程于2014年12月12日正式通水，北京天津等地的居民就能享受由其帶來(lái)的種種切身福利。
據(jù)介紹，一期工程總調(diào)水規(guī)模448億立方米，供水面積達(dá)145萬(wàn)平方公里，受益人口4.38億人。然而，正當(dāng)我們?yōu)轫?xiàng)目可能從此緩解水資源需求而喜悅的同時(shí)，刊登在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上的一份來(lái)自英國(guó)東英吉利大學(xué)的研究報(bào)告卻毫不客氣地給這一工程“潑了冷水”。
東英吉利大學(xué)稱，該校編制了首份中國(guó)各省水資源轉(zhuǎn)移和再分配的全面數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明，目前的水資源調(diào)整和輸送不足以根除水資源供給壓力。對(duì)于這一結(jié)論，來(lái)自利茲大學(xué)水研究中心的蒂洛森表示贊同：“鑒于經(jīng)濟(jì)和人口的持續(xù)增長(zhǎng)，即便未來(lái)農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水效率提高，中國(guó)的調(diào)水工程可能依然難以滿足需求。”
既然“南水北調(diào)”不足以解決華北地區(qū)水資源短缺的所有問(wèn)題，還有其它辦法能讓華北地區(qū)“解渴”嗎？
從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，海水淡化便以其經(jīng)濟(jì)、清潔和可持續(xù)等優(yōu)勢(shì)，從眾多辦法中脫穎而出。
淡化海水 深耕海洋
海水，是一種重要的非傳統(tǒng)水資源。從海水中提取淡水，并將海水淡化產(chǎn)生的濃海水用于制鹽及提取鉀、溴、鎂等元素就是海水淡化。海水淡化水可以用于生產(chǎn)、生活和生態(tài)等多方面。
目前，世界范圍的海水淡化大多集中在沙特、以色列等中東國(guó)家，但美國(guó)、日本和歐洲國(guó)家為了保護(hù)本國(guó)的淡水資源，也競(jìng)相發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)。特別是以色列和美國(guó)等國(guó)，還將海水淡化產(chǎn)業(yè)列入國(guó)家發(fā)展計(jì)劃。
讓我們來(lái)看以色列，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，以色列就著手研究海水淡化技術(shù)，并在1999年制定了“大規(guī)模海水淡化計(jì)劃”。目前，以色列已掌握海水淡化和廢水利用的世界尖端技術(shù)，它不僅擁有世界上規(guī)模最大的海水淡化設(shè)施，也是世界最先進(jìn)的海水淡化技術(shù)輸出國(guó)。
在中國(guó)，早在20世紀(jì)50年代就開(kāi)展了海水淡化研發(fā)，經(jīng)過(guò)國(guó)家“六五”到“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃的支持，技術(shù)和裝置都有了較大提高，基本具備了產(chǎn)業(yè)化條件。
“十一五”期間，國(guó)家進(jìn)行了工程示范，海水淡化產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展。到了“十二五”期間，海水淡化被提升到了戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的地位。
在我國(guó)《海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中明確提出，淡化水作為水資源的重要補(bǔ)充和戰(zhàn)略儲(chǔ)備，要納入水資源統(tǒng)籌規(guī)劃和調(diào)配。到 2015 年，我國(guó)海水淡化產(chǎn)能達(dá)到 220萬(wàn)立方米／日以上，海水淡化對(duì)解決海島新增供水量的貢獻(xiàn)率達(dá)到50%以上，對(duì)沿海缺水地區(qū)新增工業(yè)供水量的貢獻(xiàn)率達(dá)到 15%以上。
海水是不可多得的資源，不僅可以為化工業(yè)提供原材料，而且海水淡化可以很好地解決地下水缺失、農(nóng)業(yè)灌溉水缺乏等問(wèn)題，對(duì)降低耗能、確保水資源安全至關(guān)重要�？梢哉f(shuō)，海水淡化技術(shù)未來(lái)將成為一種“剛需”。
海水淡化“壓力山大”
海水淡化是用水緊張地區(qū)的解決之道，而且按照目前缺水的現(xiàn)狀，發(fā)展海水淡化似乎應(yīng)該是眾望所歸的事情。然而，成本高、產(chǎn)能落后、供水難等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題卻讓海水淡化身陷兩難之境。
首先，能源密集的特性會(huì)使海水淡化的成本高昂。目前國(guó)際上海水淡化的成本大多在0.67至2.5美元/立方米之間，最低可以達(dá)到0.5美元/立方米；而我國(guó)海水淡化的成本一般在5至8元/立方米。
“說(shuō)白了，海水淡化技術(shù)就是能源換水源的技術(shù)，將海水變?yōu)榈�，自然受到能源價(jià)格波動(dòng)的影響。除中東地區(qū)國(guó)家外，其它國(guó)家和地區(qū)都面臨相同的成本問(wèn)題。”國(guó)家海洋局如是解釋。
通常，海水淡化產(chǎn)水成本主要由投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本和能源消耗成本構(gòu)成。其中，能源成本占據(jù)總成本的一半。在我國(guó)，能源價(jià)格一向偏高；而且海水淡化設(shè)備利用率偏低，已建的大型項(xiàng)目利用率較低，折算到噸水上的投資折舊、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用較高；此外，北方海域海水水溫較低、污染重，處理成本也會(huì)相應(yīng)增加。
難以承受的成本之重，注定了海水淡化一路走來(lái)的艱辛。
再來(lái)看看海水淡化目前的產(chǎn)能。來(lái)自官方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2006年至2010年，中國(guó)的海水淡化產(chǎn)能每年增長(zhǎng)近70%。然而經(jīng)過(guò)最初的迅猛發(fā)展后，中國(guó)并未能實(shí)現(xiàn)到2015年使日淡化海水產(chǎn)能達(dá)到220萬(wàn)立方米的目標(biāo)。
據(jù)近日國(guó)家海洋局發(fā)布的《2015全國(guó)海水利用報(bào)告》（不含港澳臺(tái)）顯示，海水淡化方面，截至去年底已建成海水淡化工程121個(gè)，日產(chǎn)水規(guī)模100.88萬(wàn)噸。
在日淡化海水產(chǎn)能與目標(biāo)相差懸殊的情況下，卻出現(xiàn)了大量海水淡化裝置的長(zhǎng)期閑置，產(chǎn)能無(wú)處安放的尷尬。
“我們的一期海水淡化項(xiàng)目已建成，產(chǎn)能為20萬(wàn)噸/日，而實(shí)際產(chǎn)水量不足7萬(wàn)噸/日，產(chǎn)能利用率不到35%。”天津北疆電廠海水淡化辦公室主任李虎曾這樣無(wú)奈地表示。
可就在國(guó)內(nèi)一些海水淡化裝置被“打入冷宮”之時(shí)，一些國(guó)外企業(yè)卻開(kāi)始搶分淡化海水的“地盤(pán)”。據(jù)國(guó)際脫鹽協(xié)會(huì)（IDA）統(tǒng)計(jì)，截至2014年9月，全球淡化工程規(guī)模已達(dá)8528萬(wàn)噸，近10年來(lái)年均增長(zhǎng)率保持在8%以上。其中，海水淡化的60%用于市政用水，解決了2億多人的用水問(wèn)題；26%的淡化水用于工業(yè)，其余為灌溉、旅游、軍事用水等。
與之相比，中國(guó)則主要將淡化的海水用于工業(yè)領(lǐng)域，市政用水往往難以涉足。即便在最早開(kāi)始大規(guī)模發(fā)展海水淡化的天津，淡化海水至今仍未大規(guī)模擠進(jìn)市政管網(wǎng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年，天津市總供水量中海水淡化量為0.31億立方米，約占全市城市建成區(qū)（市區(qū)、塘沽、漢沽、大港）總供水量的3%，其中只有一小部分接入生活用水。
“除非大部分淡化后的海水能夠進(jìn)入市政供水系統(tǒng)，否則中國(guó)的整個(gè)海水淡化產(chǎn)業(yè)就不可能獲得快速的發(fā)展。”上海電氣海水淡化部門(mén)的高級(jí)工程師范志峰（音譯）說(shuō)，“但是目前事實(shí)并非如此。”
而且，對(duì)海水淡化的需求常常會(huì)隨著地表水和地下水的年度波動(dòng)而增長(zhǎng)和衰減，需求帶來(lái)的不確定變化會(huì)直接導(dǎo)致未來(lái)的項(xiàng)目被一再擱置。對(duì)此，天津大學(xué)膜科學(xué)與海水淡化技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王志感同身受。
“每當(dāng)遭遇干旱時(shí)，地方官員和企業(yè)就會(huì)過(guò)來(lái)找我們并告訴我們，‘我們想要淡化海水’。”王志無(wú)奈地說(shuō)，“但如果第二年雨量充沛，他們就會(huì)將這種想法拋諸腦后。”
技術(shù)創(chuàng)新 長(zhǎng)路漫漫
經(jīng)過(guò)50多年的研究，我國(guó)已經(jīng)掌握了反滲透海水淡化技術(shù)和低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)，在技術(shù)上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。然而目前國(guó)內(nèi)大型海水淡化工程仍主要使用國(guó)外技術(shù)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)已投建的海水淡化工程特別是萬(wàn)噸級(jí)以上工程多采用國(guó)外技術(shù)，反滲透海水淡化的核心材料和關(guān)鍵設(shè)備，如海水膜組器、能量回收裝置、高壓泵及一些化工原材料等主要依賴進(jìn)口，按工程設(shè)備投資價(jià)格比，國(guó)產(chǎn)化率不到50%。
另?yè)?jù)2012年中國(guó)官方發(fā)布的文件顯示，在中國(guó)登記的756項(xiàng)與海水淡化有關(guān)的專利中，只有15%的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于中國(guó)。
“基礎(chǔ)研究不足，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)較少，設(shè)備制造及配套能力較弱”，這是業(yè)界人士的共識(shí)。由于海水淡化是一項(xiàng)技術(shù)驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)業(yè)，中國(guó)政府已要求國(guó)內(nèi)淡化設(shè)備中的本土創(chuàng)新至少達(dá)到70%。
當(dāng)前，國(guó)外技術(shù)壟斷國(guó)內(nèi)海水淡化裝備市場(chǎng)的格局正在被逐步擊破。在反滲透海水淡化關(guān)鍵設(shè)備中，我國(guó)目前的技術(shù)正緊跟國(guó)際水平，有些已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
不過(guò)就徹底為中國(guó)“解渴”而言，海水淡化仍然是一條漫長(zhǎng)的征程�！�