主要用途

　　海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，不但可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。有时食用盐也会作为副产品被生产出来。

　　历史发展

　　海水淡化地球表面2/3的面积被水覆盖，但水储量的97％为海水和苦咸水。海水淡化是人类追求了几百年的梦想。早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。

　　现代意义上的海水淡化则是在第二次世界大战以后才发展起来的。

　　1954年，第一个海水淡化工厂建于美国，现在仍在德克萨斯州的弗里波特（Freeport）运转着。

　　20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展，在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。

　　20世纪60年代初，多级闪蒸海水淡化技术应运而生，现代海水淡化产业也由此步入了快速发展的时代。

　　由于国际资本大力开发中东地区石油，使这一地区经济迅速发展，人口快速增加，这个原本干旱的地区对淡水资源的需求与日俱增。而中东地区独特的地理位置和气候条件，加之其丰富的能源资源，又使得海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的现实选择，并对海水淡化装置提出了大型化的要求。

　　1983年，西亚第一大国沙特阿拉伯在吉达港修建了日产淡水30万吨的海水淡化厂。其全国海水淡化厂的海水淡化能力占全球海水淡化能力的24%。

　　而在另一个西亚国家科威特，每天可以生产淡水100万吨。阿拉伯联合酋长国的杰贝勒阿里海水淡化厂第二期则事故全球最大的海水淡化厂，每年可产生3亿立方米淡水。波斯湾沿岸地区，有的国家的淡化海水已经占到了本国淡水使用量的80%-90%。

　　海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。

　　21世纪以前，反渗透膜技术都是被国外所垄断，而中国是直到90年代末期才开始掌握了反渗透膜的生产技术．这个历史要追述到建国初期，当时我们国家的领导人已经意识到海水淡化的前景和将来在社会中的作用。

　　早在1958年，石松研究员等首先在我国开展离子交换膜电渗析海水淡化研究。而在此前1953年美国C.E.Reid建议美国内务部将反渗透研究列入国家计划。

　　随后1967年，国家科委组织全国海水淡化会战，组织全国在水处理和分析化学、材料化学、流体力学等各个学科的精英会战海水淡化。

　　1970年，会战主力汇集我国浙江省的杭州市，组织了全国第一个海水淡化研究室。此期间，他们一直用电渗析技术进行海水淡化，研制成功海洋监测专用微孔滤膜，建成了世界最大的电渗析海水淡化站——西沙永兴岛海水淡化站。一度在海水淡化方面成为世界领军人物。

　　1982年，中国海水淡化与水再利用学会经中国科协学会部批准在杭州成立。但是，因为经历了十年浩劫，毕竟还是衰弱下去了，此时，远在大洋彼岸的美国的全芳香族聚酰胺复合膜及其卷式元件已经赫然问世。

　　1984年，国家海洋局以海水淡化研究室为主体，组建国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心，中国开始对膜技术重视了，但是，美国海水淡化用复合膜及其卷式元件已经大面积商业化了，投入到了国家和民用中去了。

　　1992年，国家为了追赶膜方面技术与世界的差距，国家科委军顶，以国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心为依托，组建国家液体分离膜工程技术研究中心，并开始悄悄研制国产反渗透膜。

　　直到2001年，国际海洋局杭州水处理技术研究开发中心实行集团化分体管理，所辖三个控股的中外合资公司，两个中资公司和一个研发中心。

　　同年，杭州北斗星膜制品有限公司正式公开问世，从此，中国有了自己的反渗透膜产品，享有完全自主知识产权、由中国制造、具有民族品牌的高性能复合膜元件开始投放市场，中国成为世界上第四个掌握自主反渗透膜技术的国家。而杭州水处理下的杭州北斗星膜制品有限公司也成为全球八家自主反渗透膜生产厂家之一。也称为RO膜。我们无法去追究是工业文明还是人口无休止的增长使我们面临了这场水的危机：早在70年代中期，由于众多的河流遭到严重污染，全世界有70%的人无法保证卫生、安全地用水。淡水资源的日益匮乏，使人们一再把目光投向浩瀚的海洋，只要将导致海水又苦又咸的盐类物质从中去除，就能获得淡水。地中海中部的马耳他，建有世界上最大的反渗透海水淡化厂。海水在这里乖乖地缴械投降，变成卫生的淡水，为岛上的3万居民和前来观光的旅游者提供忠实的服务。

　　截止到2009年，全球海水淡化日产量约3500万立方米左右，其中80％用于饮用水，解决了全球1亿多人的供水问题，即世界上1/50的人口靠海水淡化提供饮用水；全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右，替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨等。

　　海水淡化事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题，普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。

　　各地现状

　　中国海水淡化中国是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一。

　　中国海水淡化技术研究始于20世纪60年代初，主要集中在膜法和蒸馏法海水淡化技术研究。经过近半个世纪的发展，中国海水淡化取得了较快的发展，特别是膜法海水淡化技术取得了突破性进展，通过国家科技项目、产业化项目等计划的实施，先后建成了日产百吨级、千吨级和万吨级反渗透海水淡化示范工程，开发形成了一批具有自主知识产权的工程技术，使中国一跃成为世界上掌握海水淡化技术的少数几个国家之一。

　　中国已也具备日产万吨级反渗透海水淡化装置设计和工程成套能力。至2009年底，国内已建成海水淡化装置62套，设计淡化水总产量约500000立方米/日；在建装置6套，设计淡化水总产量约180000立方米/日。已建和在建海水淡化装置中，反渗透法约占总容量的74%，低温多效蒸馏法约占25%。

　　2011年10月，曹妃甸海水淡化项目在河北省曹妃甸竣工。该项目是中国首个自主设计建设的大型海水淡化工程，是海水淡化技术及工程领域国产化、项目化的重要里程碑。

　　2012年11月10日，西沙永兴岛供水工程（海水淡化）项目开始动工建设，西沙永兴岛供水工程项目包括海水淡化与雨水净化工程，总投资约2.2亿元。该海水淡化工程项目建成后，将可以从根本上解决西沙永兴岛用水难的问题，满足驻岛军警民生产生活用水需求，同时可为周边部分岛礁和过往船只补给生活淡水；能有效保护岛上地质结构，避免过量开采岛水资源对地质的影响和破坏。该项目采用电膜法海水淡化先进技术，能源综合利用水平高，与传统淡水补给方法对比，大幅度减少了用水成本。

　　据北京日报2013年3月17日报道，北控水务集团有关负责人表示，已完全掌握大型海水淡化项目的核心技术。三年后，位于河北唐山境内的曹妃甸海水淡化项目日产能可达100万吨，经过270公里的输水管线，可将淡化后达到自来水标准的渤海海水输送到京城。[8] 北控水务数据显示，淡化海水出厂水价在每吨4.5元左右，输送成本为2.5元/吨至3.5元/吨，到京水价可控制在7元/吨至8元/吨，政府部门对居民用水进行价格补贴，淡化海水进京后只是替代或补充部分水源，对居民水价不会造成影响。

　　我国海水淡化规模仍旧较小。截至2010年底，我国建成海水淡化装置70多套，设计产能仅60万m3/d，其中反渗透法占比66%，低温多效占比33%，其他方法占比1%，未能完成“十一五”规划目标。

　　现状

　　截至2012年底，我国海水淡化产能约为75万m3/d，距2015年目标220-260万m3d仍存巨大提升空间。从全球来看，我国目前已建成的海水淡化装机容量占比在1%左右，而同期沙特占22%、美国占13%、欧洲占15%，表明我国海水淡化仍有较大发展空间。

　　“十二五”规划产能220-260万m3/d，对应国内未来三年150亿市场。按照《海水淡化科技发展“十二五”专项规划》，“十二五”期间，海水淡化日处理能力将达到220-260万立方米，产能为“十一五”的3倍以上，对应未来三年的CAGR为112%。按照新建产能投资6000元/m3最低成本测算，对应的新增投资规模在130-156亿元左右，年均市场规模为50亿元。全球来看，2010年海水淡化工程投资总额已达340亿美元，且保持每年15-20%增速，预计2015年全球海水淡化市场容量将达700-950亿美元，空间更是巨大。

　　国产化率稳步提升，低温多效和反渗透法各有秋色。从我国现有已建成的项目看，反渗透法占据了约2/3市场，但从近三年开工项目看，低温多效法和反渗透法基本平分秋色。其中，以电厂和钢厂等企业为主体的项目多采用低温多效法。由于电厂和钢厂等企业有现成的废热余热，可以直接利用到低温多效工艺(余热温度50℃以上即可)中，从而能够有效降低成本。

　　从国产化率上看，目前我国低温多效法国产化率达到90%以上，而反渗透法国产化率不到60%。我们预计未来发展中，根据不同应用情况，低温多效法和反渗透法将旗鼓相当。

　　以色列2000年，以色列当局决策者开始研究制订海水淡化发展规划，准备在地中海沿岸发展大规模海水淡化项目，与此同时在当地的内陆盆地进行苦咸水淡化系统的发展。2005年8月当时世界最大的海水淡化厂——阿什科隆海水淡化厂建成投产。

　　随后由于全球气候变化，以色列年降雨量直线下降，原来作为重要战略水源地的加利利湖发生枯竭，开始无法满足以色列日益增长的居民饮用水、工农业用水需求。此时，以色列政府通过多次扩建海水淡化厂缓解了以色列供水局势的燃眉之急，解决了整个南部地区和部分北方地区的供水问题。至此，以色列政府下定决心开始大力建设海水淡化厂，大规模地向海洋要淡水，规划了五大海水淡化厂：巴玛汗姆海水淡化厂、阿什科隆海水淡化厂、海德拉海水淡化厂、索莱克海水淡化厂和阿什杜德海水淡化厂。

　　截止到2011年，以色列全国淡水的70-80%都是通过海水淡化取得的。

　　基本资料

　　海水淡化也称海水化淡、海水脱盐，是指将水中的多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序，是实现水资源利用的开源增量技术。

　　现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法。其中，应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场，逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的方法。

　　海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。[1] 但是，海水淡化需要消耗大量能量，运转成本高。因此，在不富裕的国家，经济效益并不高。

　　市场现状

　　《中国海水淡化产业深度调研与投资战略规划分析报告前瞻》显示，我国已建和即将建成的工程累计海水淡化能力约为60万吨/日，从政策规划来看，未来十年内行业市场容量有5倍以上的成长空间，前景较为乐观。淡化海水成本已降到4-5元/吨，经济可行性已经大大提升，考虑到未来技术进步带来的成本下降，以及策扶等因素，未来海水淡化产业有望出现爆发式增长。

　　目前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、压汽蒸馏、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。

　　从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。一般而言，低多效具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点;反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高;多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点，但能耗偏高。一般认为，低多效蒸馏法和反渗透膜法是未来方向。预计“十二五”期间，我国海水淡化将达到150万-200万吨/日，是现有产能的三、四倍，投资规模将达到200亿元左右。

　　目前，全球海水淡化日产量约3500万立方米左右，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题，即世界上1/50的人口靠海水淡化提供饮用水。全球有海水淡化厂1.3万多座，海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视；全球直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨等。海水淡化需要大量能量，所以在不富裕的国家经济效益并不高。沙特阿拉伯的海水淡化厂占全球海水淡化能力的24%。阿拉伯联合酋长国的杰贝勒阿里海水淡化厂第二期是全球最大的海水淡化厂，每年可产生3亿立方米淡水。

　　技术方法

　　蒸馏法蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，根据所用能源、设备、流程不同主要可分设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。

　　冷冻法冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。

　　反渗透法海水海水淡化装置

　　通常又称超过滤法，该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。

　　太阳能法人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器，人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便，至今仍被广泛采用。而对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。

　　低温多效多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。

　　海水淡化系统特点

　　多级闪蒸所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。

　　全球海水淡化装置以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。

　　电渗析法该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。

　　压汽蒸馏压汽蒸馏海水淡化技术，是海水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。

　　露点蒸发法露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理，同时回收冷凝去湿的热量，传热效率受混合气侧的传热控制。

　　海水淡化工程船

　　水电联产水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本，水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。国外大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的，这是当前大型海水淡化工程的主要建设模式。

　　热膜联产热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），满足不同用水需求，降低海水淡化成本。世界上最大的热膜联产海水淡化厂是阿联酋富查伊拉海水淡化厂，日产海水淡化水量为45.4万立方米，其中，MSF日产水28.4万立方米，RO日产水17万立方米。其优点是：投资成本低，可共用海水取水口。RO和MED/MSF装置淡化产品水可以按一定比例混合满足各种各样的需求。

　　溶剂萃取法指将溶质为从一个液相（通常为水相）转移到另一个基本不相混溶的液相（有机相）的传质过程。通过这一过程来抽提（萃取）、分离溶质的方法称溶剂萃取法。是一种分离技术，主要用于物质的分离和提纯，具有装置简单、操作容易的特点，既能用来分离、提纯大量物质，更适合于微量或痕量 物质的分离、富集，广泛应用于分析化学、原子能、冶金、电子、环境保护、生物化学和医药等领域。

　　太阳能蒸馏法利用太阳辐射热从海水制取淡水。由于单位产量占用的面积大，产量受到限制。但无需人工能源,操作简便,适用于气温高和日照时间长的地区。

　　溴化锂吸收法溴化锂吸收式海水淡化采用溴化锂吸收式制冷机原理，改用溴化锂对空气的开放式循环，采用特殊真空装置将溴化锂吸水后的稀溶液中的水和溴化锂分开。溴化锂浓溶液具有强烈吸水的特性，浓溶液吸水后变成稀溶液，并放出热量。采用加热和负压蒸馏就可以把稀溶液的水蒸馏出来。将溴化锂吸水机和负压多效蒸馏结合起来用于海水淡化，那就除去水和溴化锂循环所需要动力外，不要其他热源和动力。并且一直可以将海水蒸干，分离出盐和水。溴化锂吸水机也可以用于膜法海水淡化的浓海水的最后处理，不让高浓度的海水回灌影响海洋的生态平衡。也就是海水淡化的污染问题。溴化锂吸水机可以放在海边或海上的任何地方，独立在空气当中吸取水分，产品是蒸馏水。溴化锂吸水机还可以在山顶、坡顶、湖边、盐湖边，为兵站、气象站、居民和企业提供饮水和工业用水。并附带产生一定热量可以利用。溴化锂吸收和负压多效蒸馏结合，可以不需要外界热量做到海水百分之百的提取。

　　此外，以上方法的其他组合也日益受到重视。在实际选用中，要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件而定。

　　海水淡化的基本工艺流程

　　海水由供水泵进入石英砂(多介质过滤器)和活性炭过滤系统过滤。过滤后水经过水质还原、PH调整以及阻垢剂添加后进入的精密和保安过滤系统，过滤后的低压海水一路进入高压泵加压，另一路进入压力交换式能量回收装置，升压后的海水经过增压泵加压后与高压泵出水混合进入反渗透膜堆系统。高压海水在膜堆的处理下一部分透过膜形成淡水，经过水质调整后进入淡水水箱储存。其余的高压浓缩水进入压力交换能量回收装置回收能量后排放。