缺水，是首都北京乃至整個京津冀共同面對的重大生態難題。即使南水北調中線和東線正式供水后，區域水資源缺口仍然巨大。“雖然海水淡化技術已經比較成熟，但相對于大部分城市的自來水價格，海水淡化成本仍然偏高。”近日，中國工程院院士王浩坦言，海水淡化產業化發展面臨諸多困難，需要政府全方位扶持和培育。
海水淡化為京津冀“水困”破題
缺水，是首都北京乃至整個京津冀共同面對的重大生態難題。即使南水北調中線和東線正式供水后，區域水資源缺口仍然巨大，海水淡化成為首都破解“水困”必須考慮的遠期方略之一。吹沙填海造就的曹妃甸工業區，有北京企業布局的兩座日產5萬立方米海水淡化工程，一座為北京控股的“膜法”項目，一座是首鋼集團的“熱法”項目。
北京控股旗下的曹妃甸海水淡化廠，用“膜法”日產5萬噸淡化海水，已向島上的企業供應淡水，并同時接入了曹妃甸市政管網。這一項目使用當地熱電廠或火電廠的余熱作為能源來源，排放的濃鹽水則全部出售給附近的鹽化工企業和鹽場。
中關村管委會表示，日產淡水1000立方米的海水淡化（膜法）示范項目，日前順利通過由北京節能環保中心組織的專家組驗證，意味著國產“膜法”海水淡化技術和整體解決方案獲得關鍵性突破，打破了國外技術的壟斷。
某知名環保企業董事長朱榮輝介紹，“膜法”海水淡化過程，跟做豆漿原理相似。“海水中需要提取出的淡水就好比豆漿，多余的鹽分和雜質則好比豆渣。”要想讓淡水從納米級的膜組小孔中“擠”出，需要用高壓泵給海水施加巨大的壓力。國產化設備的關鍵創新，就在加壓和能量回收裝置上。朱榮輝說，對海水的加壓和能量回收再利用，能夠實現處理每立方米淡水耗能僅2.1度電，而成熟的進口技術也要2.6度電。
同樣在曹妃甸，首鋼京唐公司的“熱法”海水淡化項目2013年產水占企業新水補充量的54.27%，淡化水成本已接近城市自來水價格。技術人員介紹，由于加熱使水蒸氣和原海水含鹽物質分離，海水水質不影響蒸餾水水質。
瞄準“循環經濟”，首鋼首創了海水淡化前置發電技術：在制水過程前，能源用于發電，發電后產生的余熱直接參與制水，實現了能源梯級利用，直接降低成本。此前，生產一立方米的淡化海水，成本高于10元，而通過前置發電環節，成本可以降低到6元。海水淡化產生的濃鹽水，銷售給鹽化工企業，進一步降低淡化成本。首鋼總公司董事長靳偉說，京唐公司的海水淡化項目，按照規劃將來年供水可達13億立方米，相當于南水北調一期工程向北京的供水量。
據悉，根據京唐公司的海水綜合利用總體規劃，未來，項目建設二期后，將達到日產淡水20萬立方米，實現外購新水為零；通過三期、四期建設，將達到日產280萬立方米，向北京及周邊城市供水。
亟待政府全方位扶持
“雖然海水淡化技術已經比較成熟，但相對于大部分城市的自來水價格，海水淡化成本仍然偏高。”近日，在河北省科協年會暨滄州渤海新區人才項目洽談對接會上，中國工程院院士、流域水循環模擬與調控國家重點實驗室主任王浩坦言，海水淡化產業化發展面臨諸多困難，需要政府全方位扶持和培育。
“我國研究海水淡化技術起步較早，目前初步形成了南、北兩大技術中心。”王浩表示，1972年，國家海洋局在杭州第二海洋研究所成立了海水淡化研究室，現為杭州水處理技術開發中心，主要從事膜法淡化過程的研發；1984年，組建了國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所，主要從事蒸餾法海水淡化過程的研發。
“經過近40年的研發和示范，我國海水淡化技術日趨成熟。已建海水淡化裝置中，反滲透法約占總容量的74%，蒸餾淡化法約占25%，其他海水淡化法約占1%。”王浩說。
他表示，海水淡化一般要高于常規水資源開發利用成本。海水淡化成本包括能源費、藥劑費、設備費、管理費等。多級閃蒸成本相對較高，反滲透技術綜合能耗最低，但反滲透膜一般五年更換一次，固定成本較高。
“應將海水淡化水等非常規水源利用，納入國家水資源配置體系和區域水資源利用規劃。”王浩建議，從國家水安全戰略的高度，鼓勵火電、石油石化、化工、冶金等高用水企業布局到沿海地區。
他認為，應將海水淡化項目納入公益性工程項目，給予基礎設施建設資金補助和配套政策優惠。
同時，對為城鎮生活供水的海水淡化項目，其建設資金應由中央和地方財政給予補助；允許經批準為城鎮生活供水的海水淡化水優先進入城市自來水管網，對淡化水與當地自來水的差價財政應予以補貼；海水淡化涉及的管網視為市政公用基礎設施，應納入市政基礎設施建設。
“影響海水淡化成本的最大因素是能源費，要從國家水資源戰略和社會效益的角度，將‘水電聯產’政策上升到國家層面，增加‘水電聯產’電廠的發電靈活性，促進海水淡化產業的可持續發展。”王浩說，膜法海水淡化中，電的成本占到總成本的一半左右。同時，淡化水輸送需要另外建設輸水管網，世界上絕大多數地區的淡化水成本要高于傳統供水價格。這就需要政府給予電價、水價、稅收等特殊優惠政策，否則海水淡化企業和設備制造企業均難以正常運行。
在王浩看來，還應大力發展海水淡化利用新技術。以熱膜耦合技術為例，從全球已建成的熱膜耦合項目來看，綜合成本較傳統技術低10%～15%左右。同時，正向滲透膜、電滲析、膜蒸餾等新技術和石墨烯等新膜材料快速發展，正在或將要進入產業化階段，這將使海水淡化產業發生劃時代的變革，噸水成本將進一步降低。
經濟成本很難壓縮
公開資料顯示，現代意義上的海水淡化技術，是在第二次世界大戰以后才發展起來的，彼時人類的工農業發展和人口增長進入快速模式，淡水供應日漸緊張，以至于部分沿海城市也嚴重缺水。水資源危機對海水淡化提出了前所未有的需求。海水凍結法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法等更高效的淡化技術，先后進入規模化生產階段，在世界各地得到廣泛應用。當前居于主流的是膜技術（包括反滲透、電滲析、電去離子等）和熱技術（包括多效蒸餾和多級閃蒸等）。根據全球海水淡化數據庫統計，反滲透（RO）和多級閃蒸（MSF）技術設備，各占全球海水淡化裝機容量的60%和26.8%，優勢明顯。
據國際海水淡化協會的數據顯示，截至2013年，全球的海水淡化廠超過了1.7萬家，分布在約150個國家，3億多人部分或全部依靠淡化水滿足日常之需。但無論采取哪種技術，海水淡化的成本都是人類繞不過去的一大難題。從海水中提取淡水必須消耗能源，無論這種能源通過何種方式取得。這就使得海水淡化需要付出的能耗和成本遠高于處理江河湖水、地下水等水資源，但江河湖水和地下水滿足不了需要，這就使得一些國家和地區不得不想方設法研發海水淡化技術。據國際海水淡化協會2009年的資料，進一步壓縮成本的空間比較有限。
海水淡化是典型的能耗密集型產業，有研究報告表明，海水淡化雖然是用水緊張地區的解決之道，但成本門檻限制了貧困地區、內陸或高海拔地區采用海水淡化，可偏偏這幾類地區淡水短缺的問題最嚴重。例如，印度首都新德里、墨西哥城、沙特首都利雅得和津巴布韋首都哈拉雷，此類地區的水源輸送成本高昂。
在努力壓縮成本的競爭中，美國企業表現較為搶眼。2008年，美國福布斯網站披露，加州圣利安卓一家公司把淡化成本壓縮到0.46美元/噸。不過，能源價格的上升了也推高了海水淡化的成本。相關媒體曾在2007年載文稱，美國波塞冬資源公司獲準在加州圣迭戈市以北的卡爾斯巴德，建一座19萬噸/日的飲用水淡化廠，初期成本估算很樂觀，每噸還不到0.4美元，但2012年再評估時，已經翻了一番達每噸0.81美元。
此外，也有人在積極探索利用以風能、太陽能、波浪能等新能源進行海水淡化。風能作為技術發展最為成熟、產業化程度最高的可再生能源技術，是驅動海水淡化作業的理想能源。
同時，在利用太陽能的光效應和熱效應進行海水淡化方面，國內外也做了很多有益的嘗試。1870年，第一個太陽能蒸餾裝置專利在美國獲得批準。1872年，瑞典工程師查爾斯·威爾遜開始在智利的拉斯薩利納斯建造第一個太陽能蒸餾淡化裝置，每天生產淡化水22.7噸，供礦山工人使用，這套裝置持續運行了40年。20世紀六七十年代，希臘在幾個海島上建設了太陽能蒸餾淡化廠，淡化能力為2000噸/日至8500噸/日，證明了太陽能淡化在海島上的適用性
眾多業內人士指出，盡管新能源海水淡化有著環保上的突出優勢，前景誘人，但是穩定性、能源轉化率和成本上的缺陷，限制了商業化發展，使其長期以來走不出“高貴冷艷”的小眾局面。
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