海水资源综合利用途径浅析.docx

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1、海水资源综合利用途径浅析海岛海域广阔，海洋空间资源得天独厚，海水资源丰富。 海水资源综合利用包括海水直接利用、海水淡化、海水化学 资源利用等。海水利用是水资源的开源增量和有效替代技术, 可增加水资源总量，且不受时空和气候影响，能够保障沿海 和海岛地区居民生活和工业用水的稳定、持续供应，是解决 水资源短缺的有效途径。大力发展海水综合利用，是提升海 洋产业发展质量和核心竞争力，加快海洋产业的转型升级有 效途径之一。一、海水直接利用海水直接利用是以海水为原水，直接代替淡水用于工业 用水、生活用水、农业用水等方面。海水在工业生产中主要用于冷却水，占海水总利用量的 90%,分为海水直流冷却技术和海水循环

2、冷却技术两种方式。 海水直流冷却技术主要用于火力发电厂及核电厂，其次是石 油化工企业和钢铁企业，还可用于纺织、食品、建材、印染 等行业。如水产养殖场、水产加工厂、冷藏厂等大量的用海 水代替淡水初洗鱼虾等，在海带加工过程中，也大量使用海 水洗涤。海水烟气脱硫技术是利用天然海水中含有大量的可溶 性盐类及相当数量的呈碱性的酸盐类的这种特性，脱除烟气 中二氧化硫的一种湿式烟气脱硫方法。海水烟气脱硫技术作 为一项成熟可靠的技术，系统简单、维护方便、不需添加脱 硫剂等优点，目前我国已有十多个电厂海水脱硫装置投入运 行或在建。依据我国国情，海水烟气脱硫技术适宜于我国东、 南部沿海地区及脱硫后海水排放海域扩散

3、条件良好，燃用含 硫量小于1%的煤种的烟气脱硫设施时选用。二、海水淡化海水淡化是海洋战略性新兴产业，是解决沿海特别是海 岛地区水资源短缺的重要途径，具有科技含量高、产业链条 长、辐射带动广、战略意义强的显著特征，是未来海洋经济 的重要发展方向。(一)海水淡化技术L定义。海水淡化处理技术是指将水中的多余盐分和矿 物质去除得到淡水的工序。2 .分类。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、压汽蒸储、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。3 .海岛适用技术。目前海水淡化技

4、术主要分为蒸福法 (热法)和膜法两大类，其中低温多效(MED)、多级闪蒸(MSF) 和反渗透(RO)作为海水淡化的主流技术，已经成功开展了 大规模的工业化应用。MED和MSF均属于热法，适用于有低 成本热源的工况，比如跟电厂结合，采用电厂的低品位蒸汽, 而在海岛建设海水淡化装置，基本不具备这样的便利条件。 RO法属于膜法，其唯一动力源就是电能输入，除常规电厂供 电，还可以利用柴油发电、风能太阳能等可再生能源，且随 着技术的发展，RO法具有能效较低、操作简单、建设周期短、 适用范围广、投资规模灵活、吨水投资和运营成本均低于热 法等优点，发展速度较快。海岛海水淡化尤其需要规模灵活, 因此RC)技术

5、更适用。4 .新型小型海水淡化技术(1)太阳能聚光光热低温多效海水淡化技术。该技术 利用多种太阳能聚光技术，实现太阳能光热输出高品质蒸汽, 驱动多效蒸储海水淡化装置，获得低成本淡水。适用于海岛、 边远地区的海水或苦咸水的淡化。(2)板式蒸镭海水淡化技术。该技术集成先进技术,高 效回收利用柴油机废热、工业乏蒸汽、烟气等各类低品位热 能实现淡水生。适用于远洋船舶、海上平台、沿海企业等淡 水供给。(3)太阳能蒸储海水/苦咸水淡化技术。采用太空辐射 制冷、强化对流换热技术,提高太阳能蒸镭器的传质推动力， 项目成果可应用于海岛、西北沙漠地区海水、苦咸水淡化。(4)海岛多水源集成供水技术。根据海水、雨水水

6、质 的不同特点，采用分段预处理+反渗透工艺，研发出集雨水、 海水处理为一体的海岛多水源集成供水装置。(5)平板膜超滤膜/卷式膜组件。平板超滤膜应用相转 化法制造膜技术制备，其膜组件产品可用于家用、市政供水 处理,药物成分分离等具有精密分离需求的领域。(二)海水淡化的广泛应用L海水淡化产业可以推动海洋经济高质量发展。大力发 展海水综合利用，是提升海洋产业发展质量和核心竞争力， 加快海洋产业的转型升级有效途径之一。海水淡化产业链条 长，涉及装备制造、材料、化工、自动化及供水、浓海水综 合利用等领域，在构建以国内大循环为主体、国内国际双循 环相互促进的新发展格局中，海水淡化面临新的机遇。海水 综合利

7、用具有创新驱动、绿色发展、高端引领的明显优势, 将在提高供给体系质量、推进生态文明建设、参与全球海洋 治理等方面发挥重要作用。2 .海水淡化是解决沿海城市水资源短缺的重要途径。海 水利用是水资源的开源增量和有效替代技术，可增加水资源 总量，且不受时空和气候影响，能够保障沿海和海岛地区居 民生活和工业用水的稳定、持续供应，是解决水资源短缺的 有效途径。3 .海水淡化综合利用可以补充和解决陆地矿产资源。稀 缺作用巨大海水素有“液体工业原料”之美誉。海水中的化 学元素齐全，储量巨大，能为经济社会的持续发展提供巨大 而丰富的潜在矿物资源。可从海水中提取大量的食盐、镁、 谟、碘、钾等有用物质,海水中钾的

8、总储量达550X1012吨, 是世界陆地总资源量的5000倍；全球的溟资源几乎全部储 存在海水中。随着海水综合利用技术发展的日臻成熟，海水 的开发利用前途十分广阔，主要应用领域为：深层海水培育 细微海藻,加工成药品、食品、保健品，开发食品添加剂、人 工养殖以及海水休闲娱乐等方面。（三）海岛海水淡化技术案例1 .产业案例海水淡化是海洋战略性新兴产业，是解决沿海水资源短 缺的重要途径，具有科技含量高、产业链条长、辐射带动广、 战略意义强的显著特征，是未来海洋经济的重要发展方向。 舟山市是水资源尤为短缺的海岛城市，1997年，我国第一座 民用海水淡化工程一一噪泗县竦山镇500吨/日海水淡化示 范工程

9、正式运行，拉开了舟山海水淡化产业发展的序幕。2013年舟山市被国家发改委列为首批国家海水淡化产业发 展试点城市之后，海水淡化产业快速发展。一是工程规模居全国前列。海水淡化产业呈多元化发 展，海水淡化不仅应用于市政供水，还为临港工业、港口物 流、海洋旅游等产业提供配套。截至2020年底，舟山市海 水淡化总能力已超33万吨/日，成为全国最大的海水淡化能 力城市。计划到2025年，舟山市海水淡化产能达到35万吨 /日以上。二是科技创新实力逐渐显现舟山市六横海水淡化工程 被国家科技部和国家发改委列为海水淡化示范工程，其海水 淡化装备国产化率达到90%以上，为全国最高。作为舟山海 岛海水淡化示范项目，绿

10、色石化基地海水淡化一期工程选用 国际最先进的“热法和膜法”相结合技术，有利于海水淡化 技术进步和规模化推广，加快推进装备国产化。三是海水淡化产业链雏形初显绿色石化基地海水淡化 项目、浙能六横电厂二级反渗透海水淡化装置等工程均采用 全国领先的设备和技术。舟山市绿色零排放海水淡化产业、 浓海水提取产业、船用海水淡化装置以及海水淡化关键技术 攻关、成果转换和服务水平等均在“十三五”取得重大的突 破进展。主要问题：海水淡化实验室科研成果转化及引领作用发 挥不够，反渗透膜、高压泵等关键技术亟需突破；海水淡化 装备量产仍未实现，产业链高端环节相对薄弱，截至目前， 尚未形成与全市海水淡化应用相配套的装备制造

11、业；现有海 水淡化工程实际产能利用率还不够高，产能与现有供水设施 及应用场景匹配度低；资金、用地政策等要素保障有待突破, 海水淡化水进入市政供水系统、浓海水排海等政策壁垒有待 攻关；在经济、社会高速发展水平下，需水量缺口依然较大。 预计到2025年需水量将超过3.9亿立方米;2035年需水 量将超过5亿立方米。大陆引水三期工程完成后，全市可供 水量约3.2亿立方米，因此“十四五”期间缺水量约0.7亿 立方米，远期需水量缺口近2亿立方米，尤其是部分石化工 业、物流大岛和偏远海岛的供水缺口将更加明显。产业前景：舟山市拥有发展海水淡化产业的市场优势和 良好的产业环境。通过大型热电、石化企业对海水资源

12、的高 效利用，为高耗水工业领域提供强力支撑，并形成发电一一 海水淡化 海洋化工 多品种水 装备制造的新型 循环经济产业链。利用淡化浓海水,作为初始原料,延伸出海 水化工、盐化工和海洋石油化工，能充分利用产业链优势,实 现废水资源化、无害化、减量化处理，减少化工产业对海洋 生态环境的影响。同时,扩大海水淡化的应用和发展,将推动 海岛的开发建设,解决水资源瓶颈，为岛上旅游服务、临港产 业发展提供助力，加快实现海岛共同富裕。2 .应用案例为缓解当时较为严峻的水资源危机，从20世纪60年代 开始，加那利群岛便开始运用蒸僧法进行海水淡化，以缓解 岛内淡水供应不足的问题。海水淡化技术为加那利群岛提供 了充

13、足的淡水，当地经济得以迅速发展，人们生活水平明显 提高，因此加那利群岛十分重视海水淡化技术的创新。20世 纪80年代，兰萨罗特岛（加纳利群岛中的一个岛）建立了 运用反渗透膜技术进行盐水分离的海水淡化厂，虽然当时的 生产规模只有500）3 d,但是反渗透膜技术在海水淡化领 域的生产应用，是一次重要的技术革新。1985年1月，我国第一座海水淡化工程一一西沙淡水站， 在西沙永兴岛建成，标志着我国海水淡化技术进入生产应用 阶段。西沙淡水站由我国自主设计并制造，最高淡水量为 200m3 / d,每吨水的造价仅为船运水成本的1 / 4左右。近 些年，在政策扶持和技术进步的作用下，我国海岛海水淡化 技术蓬勃

14、发展。经过30余年的发展，海水淡化规模已由200m 3 /d增至127120 /do在能源供给稳定的大型海岛，海 水淡化技术已推广应用。随着海岛淡水需求的不断增大，以 及海水淡化技术的不断进步，海水淡化规模依然会保持较高 的增长趋势。?（四）海岛海水淡化技术存在的问题经过30余年的发展，我国海水淡化在技术和生产规模 上都有很大的提高。已掌握了海水淡化各个环节的关键技 术，可以实现自主设计、建造大规模海水淡化工程。为蓝色 经济发展、提高海岛居民生活水平作出了不可磨灭的贡献。 面对海岛特殊的运行条件和日益增长的淡水需求，海水淡化 技术有待进一步提高和完善，目前海岛海水淡化技术主要存 在以下几个问题

15、。1 .海水淡化技术能耗较高海水淡化的成本由能耗费用、设备耗损、人员费用以及 药剂费用等组成，其中能耗费用在总成本中所占的比例最 高。海水淡化初期运用蒸镭法处理每立方米水需耗10度电， 运用反渗透技术处理每立方米水的能耗为4度电，能耗成本 约占总成本70%80%。随着海水淡化技术的发展，尤其能 量回收技术的应用，海水淡化的能耗指标降低了 90%左右(从 26. 4kW h / m3 降至IJ 2. 9kW h / m3 ),但是此技术 主要应用在大型海水淡化工程中，适用于中小型海水淡化系 统的能量回收装置还较少。例如长岛县南长山岛、北长山岛、 黑山岛运用反渗透工艺进行海水淡化，其运行能耗费达全

16、部 成本的1/22/3,当地居民生活用水费用6. 3元/t。因 此，通过技术研发，开发适用于集装箱式和便携式海水淡化 系统的能量回收装置，是降低中小型海水淡化系统产水成本 的重要途径。2 .海水淡化所用的能源模式单一，能源供应有限大部分海岛没有热源，因此采用热法进行海水淡化会使 生产成本进一步增加。目前海岛进行海水淡化主要采用反渗 透膜工艺，能源供应为电能。大部分海岛内没有发电厂，电 能依靠大陆输送；即使岛上建有发电厂，电能供应也并不十 分充足。将有限电能的一部分用于海水淡化，虽然淡水缺乏 问题得到缓解，但是这样势必会导致岛上居民用电紧缺。因 此必须打破海水淡化用能源模式单一的壁垒，才能保证岛上 居民水电需求同时得到满足。3 .海水淡化设备的维护保养难度较大目前海水淡化设备的自动化程度不高，设备的维护保养 需要专业人员现场操作。与大陆近海地区相比，海岛交通不 便，设备一旦发生故障，人员进行修理的响应时