21世纪沿海城市水资源安全保障的根本出路——海水淡化与海水直接利用

国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192

李常建

摘 要  21世纪，水资源短缺已成为全球倍受关注的资源环境问题之一。水作为一种特殊的消耗性短缺资源，已经成为制约我国社会经济发展的重要因素。而经济高速发展的沿海城市的社会经济用水供需矛盾尤为突出。远距离引水及其它节水措施，是缓解当前供水需求矛盾的主要措施；除此之外，海水利用向大海要淡水和发展海水直接利用将是解决沿海城市和地区淡水缺乏的战略选择和根本措施之一。海水利用主要包括：海水淡化--从海水中制取淡水、直接使用海水代替淡水做工业冷却水和做城市冲厕用水等三大部分。

关 键词  沿海城市  海水利用  海水淡化  海水循环  海水冲厕

资源危机使得生产生活中的一些自然资源价值明显凸现。其中水资源是人类生产和生活不可缺少和替代的自然资源，也是生物赖以生存的环境资源，随着水资源危机的加剧和水环境质量的不断恶化，水资源短缺已成为全球倍受关注的资源环境问题之一。

长期以来，人们普遍认为淡水是取之不尽用之不竭的天然资源，并没有像煤、油等那样作为一种消耗资源来认识。水作为一种特殊的消耗性短缺资源，直接关系到人民的生活和国民经济的可持续发展，已成为国家长期发展需要的重要战略资源和关系国家安全的重要战备物资，是制约我国社会经济发展的重要因素。而经济高连发展的沿海城市的社会经济用水供需矛盾尤为突出。

一、沿海城市水资源短缺形势及对策

众所周知，随着社会的高速发展和人口的急剧增加，淡水资源危机问题已经引起世界各国的普遍关注。目前，用水量以每年接近5％的速度递增，照此下去，每15年用水总量就翻一番，在2030年以前，地球上将有1/3以上的人面临淡水（以下简称水）资源危机。中国是水资源大国，同时也是最为缺水的国家之一。我国水资源总量为28124亿立方米，居世界第6位，而人均水资源量为2340立方米，仅是世界人均占有量的四分之一，处于缺水上下限（3000～10000m3／人）之间，仅居世界第100位左右，被联合国列为13个最贫水国之一。全国668个城市中有400多个城市供水不足，年缺水量约60亿立方米，其中110多个严重缺水。因缺水造成每年城市工业产值损失在1200亿元以上，相当于一个中等省份全年的GDP总值，且呈增长之势。许多沿海城市定时限量供水，其超量部分计收水价高出基本水价的几倍甚至几十倍，有的城市高达州一60元／吨，给居民生活和工业发展带来严重不便和损失。目前我国供水以地表水和地下水为主。有的城市因地下水过度开采，轻者地下水位下降；重者，已形成了几百公里的大漏斗，海水倒灌达几十公里，且以每年400米以上的速度入侵，严重的破坏了地质结构和生态环境。据地矿部门测定，华北地区49个县市地面裂缝达400多条，仅秦皇岛市海水倒灌已达55平方公里，为了维持今天的生存与发展，人们不得不一直在喝"子孙水"，长此以往地下水将面临枯竭的危险。我国沿海地区经济发达，人口密集，居民生活水平较高，它以全国 13％的土地，养活了全国40％的人口，创造了60％以上的国民生产总值，作为我国经济发展的龙头，其经济的建康、持续、快速发展对全国经济和社会发展有着举足轻重的作用。但是，沿海城市和地区人均水资源量大部分低于500立方米，几乎所有城市都严重缺水，并呈逐年加剧的趋势。淡水资源危机问题，已成为制约我国沿海城市和地区21世纪国民经济和社会发展的重要因素之一。

对于我国淡水资源缺乏问题，党和国家领导人一直十分重视。为解决淡水缺乏困扰，中央和地方政府近年来采取了一系列有效措施，如兴造大型蓄水工程，加大节约用水和废水回收利用的力度，实施诸如引滦入津、引黄济青和大连市引碧流河三期工程等调水工程，淡水紧缺局面在一定程度上得到缓解。但是，此类工程对生态环境的影响和河流淡水资源的有限，使调水工程的发展受到一定的限制。沿海城市缺水问题依然日渐严峻。解决沿海城市缺水问题的路在何方？远距离引水及其它节水措施，是缓解当前供水需求矛盾的主要措施；除此之外，海水利用一向大海要淡水和发展海水直接利用将是解决沿海城市和地区淡水缺乏的战略选择和根本措施之一。海水利用主要包括：海水淡化一从海水中制取淡水、直接使用海水代替淡水做工业冷却水和做城市冲厕用水等三大部分。水利部专家最近提出：人类最终要向大海要水喝。这就提示我们必须未雨绸缎，高度重视海水淡化和海水直接利用技术的研究开发和市场推广。

我国是一个海洋大国，海岸线长约18000多公里，因此，通过海水淡化和海水直接利用，持续的解决沿海城市的淡水资源问题是关系到我国国民经济进一步腾飞和第三个战略目标顺利实现的百年大计。国外海水利用已有近百年的发展历史，已经成为沿海城市和地区水资源的重要组成部分，世界海水淡化总产量达2700立方米／日，解决了1亿多人口的用水问题。目前美国、日本的海水取用量分别为1000和 3000亿立方米／年左右，我国海水取用量约为 120亿立方米/年。采用海水利用技术可节约沿海城市和地区20～30％的淡水资源。这将有望改变我国沿海城市和地区的水资源结构，并从根本上解决淡水资源紧缺问题，对我国经济和社会发展产生巨大影响。

二、加快海水淡化与海水直接利用产业化进程

值得庆幸的是，海水利用问题已经引起国家高层决策者的高度重视，在国家政府部门和地方政府给予海水利用前瞻性支持的基础上，国家已将海水淡化列入国家"十五"发展纲要。从当前看，我国水资源的价值和价格严重背离，水价过低。在国外一般水价高出电价数倍，例如美国目前是15：1；据推算，我国的水费仅占工业产品成本的0.1％－0.3%，占消费支出的0.23％左右，远远低于国外的同类水平。从目前种种措施看，在不久的将来对水价进行调整已势在必行。据报道水利部同国家计委拟定了《供水价格管理办法》，并已上报国务院。新的水价改革办法主要特点是：水价作为商品价格之一，纳入价格管理范畴进行管理；确保供水资产保值增值，即水价的核定必须在核定供水成本的基础上加上一定的利润确定；按照市场经济规律的要求，利用水价杠杆作用来调节供求关系，以达到有限的水资源在市场得到合理有效的配置。经"七五"和"九五"科技攻关，我国已在海水淡化、海水冷却和海水冲厕等关键技术和配套设备（产品）等方面取得重大突破，随着技术进步、创新和水价的进一步提高，使得海水利用已成为一个可以预期的大市场，技术可行、经济合理，具备为解决我国水资源短缺问题做出贡献的产业化发展条件。

考虑到这些因素，我们没有理由不相信，海水淡化与海水直接利用在我国将拥有广阔的发展空间和应用前景。在优化配置。充分利用陆地淡水资源的同时，充分利用海洋这个大宝库，海水的水资源化利用--利用海水淡化、海水作为工业冷却水、海水冲厕等技术解决淡水资源缺乏问题，势在必行，刻不容缓。

l、海水淡化一提海水淡化，人们首先想到的是成本高。殊不知，随着海水淡化技术的不断进步，近年来，能耗显著降低，从而导致吨水投资和成本大幅度下降，在一定条件下，海水淡化水的成本已经具备了市场竞争力。在远距离引水水价与海水淡化比较已没有明显优势的情况下，海水淡化不失为解决沿海城市居民饮用水。特殊工艺用水等需求的有效措施。我国发展海水淡化产业化的时机和条件已经基本成熟，主要表现在如下方面：

1.1具有巨大的国内外需求市场随着世界淡水资源的匾乏，淡化水的市场需求在不断扩大，目前国外淡化海水日产量为3000万m3左右，现仍以每年10一30％的增幅在增长，年合同款约30亿美元左右，海水淡化在国际上已形成了新兴的产业。国内沿海城市的淡水资源紧缺形势同样呼唤海水淡化技术产业化。海水淡化整套设备产业化的成功实施，完全可能形成国家或有关省区新的经济增长点，并将有力带动机械加工、有色金属材料、特种高分子材料、非金属材料、腐蚀与防护技术、计算机与控制技术等相关产业的发展，而且同样的国产化设备成本在国际上比发达国家亦具有极强的竞争力。

1.2具备产业化的技术条件我国的海水淡化已经形成了以国家海洋局海水淡化与综合利用研究所、国家液体分离膜工程技术研究中心和相关的高等院校、设计单位为龙头的科研机构，为海水淡化技术的开发形成了较为完备的专家群体，经过"九五"攻关，蒸馏法低温多效淡化关键技术--压缩机设计和制造，蒸发的传热过程，材料的研制、结构设计等方面取得了突破性进展，接近了世界先进水平。目前国内已经能达到的水平是：投资一座万吨级海水淡化厂，其吨水投资不超过 5000元，其产水成本低于 5元／吨，基本具备了产业化条件。

1.3具有较大规模应用海水淡化技术的成功实例我国大港电厂引进的两台3000m3／d蒸馏法海水淡化装置已于1990年投入运行，一方面起到示范作用并节约了大量的淡水资源，另一方面取得了可观的经济效益以及社会、生态等综合效益。

1.4具备海水淡化设备加工制造能力我国的机械制造业，如船厂等，完全具有海水淡化设备的制造能力。国外专家参观后，对我们的机械制造设备和能力给予了很高的评价。且船厂在海边，对于设备的运输、提供了方便条件。1.5消费水价的不断提高，为海水淡化提供了发展的空间国外的消费水价多在0.3～1.9美元之间，一些国家的海水淡化吨水成本已与自来水相当或低于自来水价。而我国各地区的水价都在不断提高，天津水价现为2.4元／m3，据专家预测，南水北调水价应在5元／m3以上，消费水价的不断提高，使得海水淡化的经济性在不断增长，为海水淡化提供了广阔的发展的空间。

2、充分利用海水资源优势，大力推广应用海水循环冷却技术一般的工业城市，城市用水中的80%是工业用水，而工业用水的80%是工业冷却用水，故整个城市用水中50％以上都用作了工业冷却水，而这一部分工业冷却水是可以用海水直接代替的。开发利用海水代替淡水作为工业用水，特别是工业冷却用水的意义重大。青岛电厂是国内应用海水作为冷却水的企业，已有六十余年的历史，为青岛市节约了大量的淡水资源。天津大港电厂采用的海水直流冷却技术，年利用海水量17亿m3左右，年节约淡水6000万m3。从总体上看，我们国家年取用海水作为冷却水量仅为 100亿m3左右，与国外发达国家差距甚大，大有潜力。而日本年取用量为3000亿m3左右，美国为1500亿m3左右，欧洲在2000亿m3左右。我国一方面缺水，另一方面守着大海弃之不用，必然造成淡水危机的加剧。"九五"期间，我国成功完成了用海水替代淡水作为工业循环水的一系列技术攻关工作，并在天津碱厂完成了100 m3／h工业应用实验，技术上取得了突破性的进展，3500 m3／h海水作为循环冷却水工业应用示范工程正在加紧建设，这将对于推动沿海城市利用海水作为冷却水起到示范作用。利用海水作为冷却水，由于其水资源有保障，成本低、节省淡水总量大、无需更换原有金属材质，具有广阔的市场前景和显著的社会经济效益。

3、大力推广海水冲厕技术城市生活用水占城市用水的20％，而冲厕用水占城市生活用水量的35％，利用海水代替淡水作为冲厕用水，是节约水资源的一项重要措施。香港通过立法的形式，保证利用海水冲厕。每年冲厕用海水达2亿m3，占全部冲厕用水的80%。我国经过"九五"攻关，在海水净化、管道选用、防海生物附着、系统测漏、高含盐量污水的微生物法处理污水等关键技术方面都取得了重大突破，已具备了示范条件。我国诸多沿海城市都具有利用海水作为冲厕用水的条件，尽快进行示范并推广，对于沿海城市充分开发利用海水资源，节省淡水资源，今后城市的发展与建设都是一种良好的选择。三、加快海水利用产业化的几点建议为推动海水淡化和海水直接利用的产业化，建议国家尽快制定海水利用发展规划并进一步加大投入。1、国家已将海水淡化列入国家十五发展纲要。建议在此基础上尽快制定国家和地方海水淡化与海水直接利用发展规划，通过科学规划，有序实施，启动新的海洋经济增长点。2、加大投入力度和政策引导力度，培育和引导市场的发育，使我国的海水淡化与海水直接利用尽快形成规模，除解决国内水资源短缺问题外，参与国际竞争。目前，国外的技术在不断的撞击着国内市场，国际市场给我们展示了巨大商机，国际性的水资源危机是我们发展这项产业的良好机遇。

3、分步实施，发展海水淡化与海水直接利用产业应分三步走。第一步，尽快建立具有一定规模的拥有全部或部分知识产权的海水淡化、海水作为循环冷却水。海水冲厕示范工程，为国内外的需求用户提供看得见、摸的着的样板。第二步，在此基础上，选择沿海缺水城市的一部分建立海水综合利用示范区，从居民引用水、工业用纯水、工业循环冷却水、居民冲厕用水等不同层次和需要上，解决局部地区因缺淡水而制约着城市发展，工业生产问题和居民生活质量的问题。第三步，通过海水综合利用示范区成功的运行，从而大面积推广应用海水利用技术。无论是从发展战略还是战备的角度考虑，海水的水资源化利用作为一种重要开源措施，都将以水资源的可持续利用为沿海缺水城市的可持续发展和国家安全提供水资源的安全保证。综上所述，国家应进一步加大扶持力度，引导培育海水利用这一新兴海洋产业大市场，沿海地区综合利用海水淡化、海水冷却、海水冲厕等技术，建立一定规模的示范区，系统科学的部署，再配之以水价政策的合理运用，就可以为迅速大规模的利用海水打下基础，把海水利用这一新兴海洋产业做大做好，从而最终有效的解决淡水资源缺乏的矛盾，为21世纪沿海城市可持续发展提供水资源安全保障。