向大海“要水喝” 天津海水淡化现状调查

两期产能30万吨/日

天津总规模将倍增

再过几个月，先达公司天津南港工业区海水淡化及综合利用一体化项目（简称先达海水淡化项目）一期将投产。按照计划，该项目一期的海水淡化产能为15万吨/日，将给南港工业区内企业、重大项目提供优质的海水淡化水。

作为先达海水淡化项目的装备供应商之一，天津市蓝十字膜技术有限公司（简称蓝十字公司）的工人们眼下十分忙碌。据蓝十字公司相关负责人介绍，首套装备拟于8月下旬实现交付，其余装备也将分期交货。

“公司有便携式淡化机、中小型海水淡化集成装备、工业水处理装备以及大型海水淡化主机模块等多种产品。”蓝十字公司相关负责人介绍，他们主要是基于反渗透海水淡化技术开展系统集成与核心装备生产制造业务。

据了解，蓝十字公司为先达海水淡化项目提供的核心装备之一便是反渗透撬架。截至目前，该公司已完成了5套一级反渗透撬架与3套二级反渗透撬架的三维设计工作。

反渗透撬架是反渗透海水淡化系统的核心装置，包括脱盐所需的反渗透膜组、工艺管路、工艺阀门、清洗系统等。“在该项目中，反渗透撬架既是整套装置的核心组件，也是整套装置中规模最大的成套装备。更为重要的是，其生产制造水平决定了装置整体的性能及使用寿命。”蓝十字公司相关负责人称。

先达海水淡化项目的进展一直备受业界关注。除了因为这是外商投资项目外，还因为其产能较大。如果两期项目全部实现投产，海水淡化总产能将达到30万吨/日。这意味着，仅通过先达海水淡化项目，天津现有海水淡化总产能便可增加近1倍。

自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所是先达海水淡化项目的技术总牵头方。该所所长阮国岭告诉记者，他们于2021年受委托开始负责总体设计工作。“我所参与先达海水淡化项目后，提出统筹兼顾工业区发展用水、生态环境和节能低碳等要求，将海水淡化项目分两期建设。其中，一期建设15万吨/日反渗透海水淡化工程。”他称，“反渗透是一种压力驱动的海水淡化技术，主要过程包括预处理和脱盐两个部分。海水被输送到厂区后，经预处理设施去除非溶解性杂质，然后通过高压泵等加压，透过反渗透膜的即为淡水，而剩余海水则被浓缩排出系统。”

“气浮+超滤+部分二级反渗透”是先达海水淡化项目采用的技术路线。“天津海域泥沙含量高，水温、盐度波动大，且海水易富营养化。针对这些特点，我们确定了‘气浮+超滤’的技术组合，旨在提升项目运行的安全性。”在“气浮+超滤”的基础上，为何还要实施“部分二级反渗透”？阮国岭解释，这主要为了确保海水淡化水的水质可被灵活调节，进而满足工业用户对淡水纯度的要求。“先达海水淡化项目建成后，将成为南港工业区的主要工业水源。南港工业区工业用户淡水的主要用途为锅炉补给水和冷却用水。”他说。

据阮国岭介绍，先达海水淡化项目一期共有5条生产线，单机规模均为3万吨/日。让他欣慰的是，其中有1条生产线将全部采用国产装备。

多级闪蒸纯靠物理蒸发

低温多效系统动力能耗小

当前，应用较多的海水淡化技术主要有三种：多级闪蒸、低温多效以及反渗透技术。其中，多级闪蒸、低温多效均属于热法，而反渗透技术属于膜法。与先达海水淡化项目采用反渗透技术不同，大港发电厂和北疆发电厂的海水淡化项目分别是多级闪蒸、低温多效的代表项目。

走进大港发电厂的海水淡化装置车间，左手边是由各种管道和设备组成的多级闪蒸海水淡化装置，右手边是墙上布满屏幕的控制室。

大港发电厂海水淡化装备

大港发电厂化学运行部专责工程师王工表示，整个厂房只需2名工作人员坐在控制室中观察监控屏。屏幕上，各个设备的状态一目了然。“我们基本实现了自动控制，很少需要人为干预，除非设备出现了故障。整套系统中，容易出问题的主要是盐水循环泵以及高压蒸汽喷射器。”他说。

据王工介绍，多级闪蒸装置是将海水加热至110摄氏度左右后，在容器中快速蒸发形成蒸汽，再通过冷凝得到淡水。在将水变成蒸汽再冷却成水的过程中，把一些杂质和盐分过滤掉。眼前这套多级闪蒸装置内含39级闪蒸。也就是说，海水进入这套装置后要经过39次净化过滤。此外，近年来为了减少设备腐蚀造成的故障，闪蒸设备已经陆续将材料更换为钛合金。

“在闪蒸的过程中，我们会将容器内的空气抽走，形成负压状态，这样一来，海水的沸点会降低，确保在每一级容器中总是处于过饱和状态，更有利于蒸汽的生成，甚至末级海水在36摄氏度下也在沸腾蒸发。”他表示，“多级闪蒸和低温多效的主要区别在于加热的温度，多级闪蒸为110摄氏度左右，而低温多效为70摄氏度左右。此外，多级闪蒸较低温多效淡化后的水含盐量低，不需要更多的后续处理环节。”

据王工透露，大港发电厂正考虑在当前产能的基础上，随三期机组建设先期增加1套日产能1.5万吨的海水淡化装置。“目前，我们的海水淡化项目产能仅能满足电厂内及上下游企业使用；而先期新增1套设备后，我们考虑将淡化水对外供应。”他说。

在大港发电厂东北方约80公里处的北疆发电厂内，也设置了海水淡化系统。该系统日产能20万吨，生产工艺采用低温多效海水淡化技术。整套系统共装设8套海水淡化装置，单套设计产能为2.5万吨/日。

北疆发电厂相关负责人表示，8套海水淡化装置及其配套的4套海水预处理系统需要5个运行班组和1个检修维护班组来保障日常运行，加上管理人员，目前其海水淡化项目中共有正式员工32人。

在该负责人看来，与多级闪蒸、反渗透等海水淡化技术相比，低温多效具有诸多优点，包括装置运行操作温度低，可避免或减缓设备腐蚀和结垢；充分利用电厂的低温废热，可大大减轻抽取背压蒸汽对电厂发电的影响；系统动力能耗小、热效率高、出力弹性大以及操作安全可靠等。此外，低温多效对进料海水的预热处理要求较低。“海水进入低温多效装置之前只需简单预处理、筛网过滤和加入5毫升/升左右的阻垢剂就可以，而不是多级闪蒸那样必须加酸脱气处理，也不像反渗透那样需严格的预处理。”该负责人说。

工业用水是最大需求

部分项目实现循环经济产业链

在大港发电厂海水淡化设备车间现场，王工介绍：“大港发电厂早在上世纪90年代初即引进海水淡化设备，是国内较早利用海水淡化技术为机组提供锅炉补给水的发电企业。因为机组运行对水质的要求很高，不能含有任何的杂质，否则可能会对锅炉的管道造成腐蚀，严重的甚至可能爆管。大港发电厂现有2套海水淡化装置，日产淡水6000吨，既可以满足企业发电生产用水需求，同时也节约了大量的淡水资源。”

离开大港发电厂，再来到位于滨海新区独流减河沿岸的天津海得润滋食品有限公司（简称海得润滋）。走进厂区，工作人员正把一箱箱瓶装水搬上货车。要知道，一辆货车能装约700箱瓶装水，而每天从该厂区满载驶出的有二三十辆车。

海得润滋水处理车间反渗透过滤器

早在20多年前，天津海水淡化项目就已走向民用。而2001年9月成立的海得润滋，正是天津首家采用海水淡化技术的饮用水制造企业。该公司以淡化海水为水源开发生产包装饮用水，以桶、瓶装等多种包装规格面向华北地区销售。

谈及成立这家公司的初衷，海得润滋负责人表示：“从社会的角度来讲，天津属于淡水资源匮乏的城市，综合利用淡化海水符合社会效益；从企业的角度来讲，生产包装饮用水能够满足天津及周边地区的市场需求，具有一定的经济效益。”

“目前，我们每年可利用淡化海水约10万吨，在包装饮用水产品的基础上，我们正在尝试扩大产品种类，包括天然山泉水、果汁饮料、植物饮料、茶饮料等产品。”海得润滋负责人说。

北疆发电厂相关负责人表示，该电厂的海水淡化水除了自用之外，还对外供应工业用水、生活用水等。值得一提的是，为发挥出更大的经济效益、社会效益和环境效益，北疆发电厂还打造了一条“五位一体”循环经济产业链，包括发电工程、海水淡化、浓海水制盐、土地节约整理和粉煤灰、电石灰综合利用等5个子项目，采用国内顶级的超临界发电技术，实现了废弃物的全部资源化再利用。

“北疆发电厂利用发电余热进行海水淡化，海水淡化产生的浓缩海水又被引入盐场制盐，盐场年产量因此提高1倍。而通过采用浓缩海水制盐，还可节省盐田用地，通过对节省的土地进行平整和开发，这大大提高了土地利用价值。北疆发电厂项目除为我市经济发展提供能源、淡水、化工原料等重要资源支持外，发电环节产生的粉煤灰等废弃物还将用于生产建材，从而实现废弃物的全部资源化综合再利用，并实现真正、全面的零排放。”北疆发电厂相关负责人说。

示范基地

剑指千亿元级产业集群

一座示范基地的海水淡化“雄心”

“政府引导与市场配置相结合，建设大型海水淡化项目、产业园区和试验场，完善配套政策体系，推动海水淡化应用场景多元化，打造海水淡化应用‘天津模式’。”去年，我市发布的《天津市海水淡化产业发展“十四五”规划》这样要求。

多位业内人士认为，加快推进大型海水淡化试验场建设，可为国产大型海水淡化关键设备、材料、部件的研发、运行、检验和评测提供综合性的“极限”研究手段。若以试验场来看，自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所在天津临港建设的10万吨/日海水淡化试验场格外令人关注。该试验场是自然资源部天津临港海水淡化与综合利用示范基地（简称示范基地）建设的重要项目之一，目前正处于一期建设阶段。

示范基地内的海水淡化装备智能制造实验室

“我们建设海水淡化试验场的主要目的就是为了培育国产海水淡化装备。”自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所所长阮国岭表示，虽然我国广泛实施海水淡化工程已有20余年，但所采用的核心装备基本以进口为主。有些国内企业虽然研发出了样机，但缺少规模化验证，在市场竞争中处于劣势，难以获得商业推广应用。

正是基于这样的现实状况考虑，他们计划通过海水淡化试验场建设为国产装备提供应用场景。“我们的试验场将为国内企业提供规模为1万吨/日、3万吨/日、6万吨/日、10万吨/日不等的试验场景。国产装备可在此安装、应用、熟化、改进，并取得应用业绩，以便快速补足参与国际竞争的技术短板，逐步‘变道超车’进而形成引领能力。”阮国岭说。

“围绕海水淡化上下游装备制造链条，规划布局产业化重点项目；制定针对性的政策，吸引天津乃至国内外的优秀创新团队落户临港，逐步将临港打造成为国际海水淡化产业发展高地。”在推动天津海水淡化产业集聚方面，阮国岭称，要以示范基地为依托，加快推进高性能反渗透膜等膜材料、海水淡化装备智能制造等项目建设，打造“拳头产品”。

除了海水淡化试验场，示范基地所涵盖的业务实际更广。据阮国岭介绍，示范基地总建筑面积约20万平方米，于2016年11月启动建设，共分两期实施。按照规划，示范基地要具备科研开发、检测评价、孵化转化、勘察设计、交流培训、信息集成六大功能，通过创新驱动产业发展，未来在滨海新区要形成规模达千亿元级的产业集群。截至目前，示范基地一期项目已处于试运行阶段。

“全部建成投运后，示范基地将形成海水淡化、水处理药剂、高性能分离膜、海水（卤水）资源高值化利用及污染防治与生态修复等五大业务领域，涵盖技术研发、产品开发、设计咨询、装备制造、检测评价、测试验证、后期评估等全链条的技术服务及部件、材料、设备加工制造能力。在技术成果转化方面，我们将打造以海水处理药剂、中小型海水淡化装置、高效脱盐膜及组件、高品质活性炭、藻基复合净水剂等为核心的产品体系。”他说。

反渗透膜

使用寿命一般3年至5年

今年在津使用量将超1万根

反渗透膜是海水淡化项目中的重要部件。在海水淡化项目的三大技术中，反渗透技术也就是膜法，正被广泛应用。该技术主要利用反渗透膜来分离海水中的盐和水。

一家主营业务为反渗透膜元件的生产与销售的北京公司在天津与多个海水淡化项目合作。作为该公司的技术经理，高先生告诉记者，反渗透技术和其他海水淡化方式的区别主要在于原理不同。“热法是靠热量把水蒸出去，实现盐水分离。而反渗透技术则是把膜当作一种精密的过滤器，只允许水分子通过，绝大部分的盐都被截留在另一侧。”他说。

从成本的角度来看，利用反渗透膜的海水淡化项目规模越大，成本越低。他说：“正常使用下，反渗透膜的使用寿命一般能达到3年至5年。此外，膜法的电耗相对较高，根据各地和各时段的电价不同，综合来看，每吨海水淡化水的成本在2元至5元。”

在高先生看来，反渗透技术已凭借高效率而逐渐成为海水淡化项目的主流技术。随着天津、山东等多地海水淡化项目陆续增加，反渗透膜的需求也水涨船高。“我们的销量主要依靠项目带动。天津市场大、潜力足，随着新项目的落地，今年我们产品的使用量将超1万根。”他说。

专家观点

反渗透技术市场占有率最高

三大核心装备成本占比超五成

专访自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所所长阮国岭

“作为优质水源，海水淡化水可直接用于工业生产。但若作为市政用水，它通常需要进行水质稳定化处理，以降低对市政管网内壁沉积物的溶解程度，从而避免‘腐蚀’管道。”最近，自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所所长阮国岭在接受记者专访时称，从全球范围看，由于海水淡化水的硬度、酸碱度等比地表水略低，因此在进入市政管网前，一般都要“掺混”或“矿化”，以提升相关参数指标。

据阮国岭介绍，截至去年年末，我国海水淡化总产能约为237万吨/日。“从国内外的发展趋势看，随着技术日益成熟，反渗透技术已成为市场占有率最高的海水淡化技术。”相较多级闪蒸、低温多效等海水淡化技术，他认为，反渗透海水淡化技术的市场份额将持续扩大。

反渗透海水淡化技术属于典型的膜法海水淡化。据了解，海水反渗透膜、高压泵和能量回收装置是决定该技术水平和成本的三大核心装备。阮国岭对记者表示，前述三大核心装备在单条反渗透海水淡化生产线中的成本占比已超过五成。“目前，国产反渗透膜已建成了规模化的生产线并得到一定范围的推广，但性能、寿命与国外产品尚有差距，并且高端制膜装备和膜材料基本依赖进口；国产海水高压泵已研制成功并实现了万吨级工程的应用，但在效率、流量、扬程的衰减控制方面还有很大提升空间；国产能量回收装置样机已得到工程验证，但在效率、稳定性及设备的轻量化方面还需进一步提升。”他说。

值得注意的是，在突破“卡脖子”关键核心技术装备方面，《天津市海水淡化产业发展“十四五”规划》明确提出，要开展海水淡化反渗透膜、海水高压泵、能量回收装置等关键装备研发制造攻关，进一步提升国产设备的性能、效率及稳定性。

为壮大海水淡化产业，除了推动典型场景示范、加快产业集聚发展，阮国岭建议，天津未来还要围绕降低制水成本，重点开展高耐污、低维护的膜法淡化技术等关键工艺及装备研究，提高自主淡化技术的可靠性、经济性以及绿色化、智能化水平。

责编 蒋赛赛

制图 段博伟

检校 张小楠

来源：天津日报