图1  2012青岛国际脱盐大会

水是生命之源、生产之要、生态之基。水资源的可持续利用是世界各国面临的共同挑战和紧迫任务。随着工业化、城镇化的发展，全球气候进一步恶化，水资源的供需矛盾将进一步加剧。为推动非常规水资源的利用，来自世界各国的专家、学者以及有志于从事水处理事业的朋友们如约相聚在青岛，参加6月29~31日在青岛举办的2012第八届青岛国际脱盐大会。

青岛国际脱盐大会已经发展成为我国脱盐技术及产业发展的重要平台，本届大会的主题是“创新脱盐与可持续发展”，历时3天，前两天共进行了100多场专业学术报告，参会人数规模达到了800余位。大会最后一天安排参观了青岛海诺水务科技股份有限公司膜生产基地，并邀请海水淡化领域国际著名专家Corrado Sommariva博士为部分与会代表做了海水淡化工程的经济性优化与运营管理培训。

作为水资源的开源增量技术，目前，海水淡化是解决我国沿海城市淡水资源短缺的重要途径，未来，它还将有可能解决内陆城市的缺水问题。但不可否认，海水淡化的发展进程中，还存在很多问题需要研究探讨。本文将为您展示在本次脱盐大会上有关海水淡化的重点问题的解决方案，包括：天津市海水淡化发展状况；淡化海水输送解决方案及海水淡化副产浓海水的资源化利用。

图2  天津市石油化工化纤规划办主任/天津开发区（南港）管理委员会副主任张东昇先生

天津市海水淡化发展状况

青岛国际脱盐大会上，天津市石油化工化纤规划办主任/天津开发区（南港）管理委员会副主任张东昇先生（图2）围绕“近年来，天津市海水淡化的进展，推动浓盐水的综合利用”相关话题为在场观众做了详细的报告。

发展海水淡化是解决水资源短缺的有效途径

天津是一个严重缺水的城市，人均占有水资源仅160m3/a，远低于世界人均占有水资源1000m3/a这一缺水警戒线，更低于全国人均占有水资源2125m3/a的占有量，长期以来，水资源短缺一直困扰着天津市经济和社会的可持续发展。历史上，由于天津市水资源无法保障，许多重大工业项目与天津失之交臂。天津作为重点建设的国家级石化产业基地，用水供需矛盾十分突出。尤其近年来，国家有关部委要求天津建设重大项目不得使用地表水，而必须配套建设海水淡化装置，并且浓海水不得直接排入渤海湾，这对天津海水淡化提出了更高的要求。通过布局，天津紧紧围绕科学发展、循环经济、节能减排和清洁生产的理念，建成了国内第一个100%浓海水淡化的大型项目；同时天津北疆电厂配套了20万t的海水淡化项目已经建成投产；临港工业区的10万t海水淡化项目已经完成了项目审定；南港工业区规划了60万t的海水淡化项目，其中一期规划的24万t项目已经进入了审批评定阶段。实践证明：发展海水淡化是解决水资源短缺的有效途径。

图3  新兴铸管股份有限公司副总工程师李军先生为听众讲解球墨铸铁管聚氨酯防腐涂层在海水淡化中的应用

天津：海水淡化及浓海水综合利用的示范基地

天津南港工业区规划伊始，就秉承卫生、循环、集约和集成的理念，全面整合了取水、ITCC绿色发电、海水淡化、污水处理、工业制盐和化学品的工程，实现了资源的循环利用、农业的梯度供给、废弃物的全部资源化、污水和废水实现零排放。

海水取水工程打破了传统的工艺路线，采用了最先进的浸没式膜过滤技术。净化后的海水直接送到企业进行使用。净化后直接去除Ca2+和Mg2+，实现资源的综合利用；热电联产的绿色发电技术ITCC与常规的火电技术相比，单位发电量能耗可以直接节约20%、单位发电用水量可以节约40%、SO2实现99%的回收利用、CO2直接减排50%，发电机组全部采用净化海水直接冷却，升温的海水直接进入海水淡化装置；海水淡化实现梯度分值供给，利用ITCC特有的低频率余热，使升温的海水直接进入淡化装置，采用反渗透和能量回收技术，生产高标准的淡化水，同时根据企业不同的需求，还可以提供净化海水，亚海水等；浓海水的综合利用，实现“零排放”，利用海水淡化的浓海水生产高品质的精制盐，通过实施工业化制盐逐步替代滨海新区300km的盐碱地，提高了现有土地的利用值，具有重大社会效应和经济价值；污水的深度处理实现了宏观的零排放，一是中水回用作为工业的循环冷却水，二是中水回用作为高品质的补充水，尾水排入人工的生态湿地，降低绿化用水，三是污泥作为原料进入ITCC气化，经过5700℃的高温，实现了重金属的充分氧化。

图4  天津生态城北疆电厂淡化海水送出工程

淡化海水并入管网

张东昇主任还表示：“地表水资源主要用于工业、农业和居民的生活使用。其中，居民的生活用水量应该说是相对比较小的。淡化海水进入城市的供水管网需要进一步的研究和完善，包括：标准的制定、应急制度、评估机制和管网的防腐等一系列的问题，同时需要对水质进行必要的调整，最后还要考虑淡化海水进管网造成重复纳税，导致水价升高的问题。目前较为可行的方法是淡化海水与工业企业实现点对点的无缝对接，实施梯度分值供给并大幅度地降低海水淡化的运行成本。”

图5  河北工业大学海洋科学与工程学院/教育部海水资源利用技术工程研究中心 院长/主任袁俊生先生在青岛国际脱盐大会上演讲

淡化海水输送解决方案

淡化海水的特点

目前海水淡化较为普遍的处理方法主要为蒸馏法及反渗透膜处理方式等，处理方式决定了淡化海水具有如下特点：pH较低：由于处理过程的高压作用，使水中溶解了较多的CO2，水质显酸性，一般pH≤6.5；

水质非常纯净：由于在生产过程中去除了绝大多数阴阳离子，Ca2+和Mg2+含量非常低，溶解性总固体（TDS）、电导率和总硬度、总碱度远远低于自来水。这样的水质缓冲能力非常弱，pH极易受酸碱的影响发生剧烈的变化；

水质化学稳定性差，对钢铁及水泥管道具有较强的腐蚀性（目前普遍把化学稳定性作为分析水和管网材质关系的重要指标）。

图6  沸石离子筛法海水富钾系统

淡化海水水质极不稳定，具有极高的腐蚀性，无法满足一般管网管材的进水稳定性要求。在本次青岛国际脱盐大会上，新型铸管股份有限公司（图3）即带来了聚氨酯内衬球墨铸铁管，为海水淡化、膜处理等高品质水的输送提供了全新的解决方案。

球墨铸铁管聚氨酯防腐涂层的性能特点

离心球墨铸铁管具有管壁薄、韧性好、强度高、耐腐蚀等优点，采用柔性接口，施工方便，运行安全，机械性能接近钢管，而耐腐蚀性能优于钢管，是目前国际上最通用的输水管材，被广泛应用于市政给水排水工程。

图7  浓海水资源化流程

水泥砂浆是历史最悠久的球墨铸铁管防腐内衬，目前仍在供水行业大量应用，但对于具有腐蚀性的水质如软水、淡化后的海水、膜处理后的水质等高品质水，水泥砂浆内衬不具备长久的防腐性能，影响了球墨铸铁管应用领域的扩展。

球墨铸铁管聚氨酯内衬采用100%固含量的聚氨酯涂料喷涂而成，因具有高耐磨、耐腐蚀、零渗透、表面光滑阻力系数小、无挥发性有机物，符合环保要求等优点，对于提高球墨铸铁管的使用寿命和保证输送水的质量都具有很好的作用，已成功应用于海水淡化、膜处理等高品质水的输送，备受用户青睐。

图8  “在青岛国际脱盐大会上可以领略到世界上最先进的水处理技术。来自全世界的水行业人士畅所欲言、百家争鸣。因此，参加这次大会对我来说是一笔宝贵的财富。”
——Byounggu Bak，韩国某工业集团参会及发言代表

聚氨酯内衬球墨铸铁管在海水淡化及高品质水输送中的应用

聚氨酯内衬球墨铸铁管应用非常广泛，在我国主要用于特殊水质输送，如海水淡化和污水经过反渗透膜处理工艺处理后的水，水质非常纯净、Ca2+和Mg2+含量非常低，另外由于处理过程的高压作用，使水中溶解了较多的CO2，水质显酸性，pH低，这样的水质对水泥砂浆内衬具有强腐蚀性，因此天津生态城北疆电厂淡化海水送出工程（图4）采用了DN1000~DN1400长达42km的聚氨酯内衬球墨铸铁管；同样的原因下新加坡水务局NEWATER工程（膜处理方式）也采取了DN100~DN500长达53km的聚氨酯内衬球墨铸铁管。

海水淡化副产浓海水的资源化利用

海水淡化是解决水资源危机的有效途径之一，但海水淡化副产大量浓海水的直接排放将会影响海洋生态环境；同时，因其富含大量陆地紧缺的化学矿物资源，直接排放也是一种资源的浪费。因此，开展浓海水的资源化利用研究具有重要意义。在本次青岛国际脱盐大会上，河北工业大学海洋科学与工程学院袁俊生院长（图5）分别对浓海水软化、制盐、提钾、提溴、提镁等单项资源化利用技术进展进行了介绍，在此基础上提出了浓海水资源化利用集成技术，指出浓海水资源化利用具有非常广阔的发展前景。

图9  “膜技术应用领域日益广泛，浓水处理倍受关注，并出现多种解决思路。我们作为工程公司，肩负着架接产品技术与市场应用之间的桥梁的作用，在改善水体环境质量方面，我们可以并应当做得更多。相信随着更多的从业人员精益求精地完成膜工程中的细节，膜的应用技术定将发挥到极致，并在更宽泛的领域里大放异彩！”
——张雪辉，上海宝信软件股份有限公司技术经理及发言代表

海水淡化副产浓海水利用技术

浓海水软化

由于浓海水中含有较多的Ca2+、Mg2+，在浓海水利用过程中，极易结垢，给设备造成危害，增加运行成本，同时杂质离子的存在也给其他元素的提取带来困难，降低了生产效率及经济性，因此在浓海水梯级利用之前进行软化处理，对于浓海水化学资源的综合利用具有重要的意义。

化学反应沉淀软化法是除钙镁的传统方法，通过向海水中加入适宜的药剂，使海水中的Ca2+、Mg2+与药剂发生化学反应生成沉淀，以降低海水硬度。常见的化学反应沉淀软化法包括石灰软化法、石灰纯碱软化法、热法石灰纯碱磷酸盐软化法。对此，袁俊生院长提出利用烟道气中的CO2作为沉淀剂可选择性脱除海水的Ca2+、Mg2+，减轻了传统沉淀法的药剂消耗问题，缓解了烟道气对环境的污染，同时也解决了海水综合利用中的结垢问题。

图10  “我觉得青岛国际脱盐大会是一个很好的交流平台，它给脱盐领域的众多专家、公司、科研机构以及高校一个交流的机会，不仅有基础性研究，更有生产过程的实际问题，丰富多彩，代表了这个时代当下最先进的技术，明年我希望继续参加2013第九届青岛国际脱盐大会。”
——邵斐斐，天津工业大学博士研究生

浓海水制盐

氯化钠是化学工业之母，也是人们日常生活的必需品。盐田日晒法制盐为传统技术，具有工艺简单、技术成熟等特点，但需占用大量的滨海土地资源。当前，盐田法仍是（浓）海水制盐最普遍的方法，产品海盐主要作为氯碱及纯碱生产的主要原料。因海水淡化副产浓海水的盐含量约为天然海水的2倍，以浓海水为原料用于日晒制盐可节省约一半盐田面积。

电渗析法海水制盐是通过选择性离子交换膜浓缩制卤——液体盐，根据需要可进行真空蒸发制精制盐甚至食用盐。该技术已于20世纪70年代在日本实现工业化，目前日本已全部废除了盐田法制盐工艺，年产食盐150万t均源于电渗析法制盐。依托一价离子选择性离子交换膜制备的液体盐中NaCl浓度可达200g/L（典型组成见表1），吨盐耗电为150kWh。与盐田法相比，电渗析法占地少，不受季节影响，是有发展前景的工厂化制盐方法。如生产15×104t盐，盐田法占地近500公顷，而电渗析法仅需5公顷。此外，唐山三友集团有限公司联合河北工业大学等多家研究机构开发出的浓海水用于纯碱生产新工艺，为浓海水利用提供了新的途径。

浓海水提钾

绝大多数国家钾矿贫乏，依赖进口，而海水中钾储量达550万亿t，资源丰富，所以许多沿海国家致力于海水钾资源的开发。但由于海水中钾的浓度仅有0.38g/L，且与80余种元素共存，虽世界众多沿海国家致力于海水钾资源开发，但均未取得技术经济的突破。因此，海水提钾过经济关、实现工业化是一项世界性的技术难题。

我国政府高度重视海水钾资源的开发，在国家和地方相关部门的长期培育和支持下，河北工业大学等单位通过30余年的产学研不懈攻关，开发出“沸石离子筛法海水提取钾肥高效节能技术”（图6），突破了一系列关键的技术难题，在国际上率先实现了海水提钾过技术经济关，并投入产业化。

若以浓海水为原料，因其钾离子浓度约为海水的2倍，沸石离子筛吸附相同量钾素所需处理的原料体积减少1倍，从而减少能耗，降低成本。因此，沸石离子筛法浓海水提钾技术具有更好的发展前景。目前，配套曹妃甸阿科凌海水淡化公司5万m3/d膜法海水淡化工程，正在曹妃甸工业区建设5万m3/d浓海水提钾及综合利用示范工程。

浓海水提溴

目前，溴素生产技术有空气吹出法、水蒸汽蒸馏法、溶剂萃取法等。其中，以卤水为原料，采用空气吹出法是当前普遍采用的生产方法，产量占世界溴总产量的85%以上。由于海水的溴浓度较低，采用空气吹出法直接从海水提溴，存在着设备庞大、电耗高等问题。而利用淡化后浓海水为原料，利用空气吹出法提溴将大大缓解此问题，且由于浓海水的温度恒定，给冬季生产带来优势。此外，汪华明教授采用乳状液膜法开展了浓海水提溴实验研究，溴的提取率可达99.4%，显示出较好的发展前景。

浓海水提镁

氧化镁是一种产量大、应用广泛的化工产品，经制球和死烧后的高密度氧化镁称为镁砂，是炼钢行业必须的耐火材料。目前，生产氧化镁的方法主要有两种：用天然菱镁矿煅烧生产天然镁砂、由海水与石灰乳反应生产海水镁砂。镁在海水中的含量仅次于钠，储量极丰。目前世界上已有数十个大型海水制镁厂，主要分布在美国、英国和日本等国，产品多为海水镁砂。海水镁砂产品一般含氧化镁在95%以上，最高可达99.5%，代表性生产商有日本宇部化学（UBE）和Tateho化工有限公司、英国斯蒂特莱公司、以色列DSM公司、墨西哥Penoles公司等。纯度达98%以上的海水镁砂可在耐火制品、炼钢、合成橡胶、医药、食品等行业有广阔的应用。

浓海水的资源化利用集成方案

在分析现有海水化学资源利用技术的基础上，结合国内海水淡化产业布局和现状，面向钢铁、电力、海水利用、海洋化工等现代产业集成，拟定出新的浓海水资源化流程（图7）。目前，依托该技术路线正在曹妃甸工业区实施河北省重大技术创新项目：曹妃甸大规模海水综合利用技术集成及工程示范。

浓海水资源化利用前景展望

根据国务院《关于加快海水淡化产业发展的指导意见》中提到的目标，2015年全国海水淡化规模将达到220~260万m3/d。若将副产浓海水资源的80%加以利用，则可形成约120×104t钾肥、530×104t溴素、250×104t镁盐材料和1500×104t精盐的产业链，新增产值约125亿元。当2020年海水淡化600~800万m3/d的目标实现时，浓海水资源化新兴产业的产值将达到370亿元以上。因此，海水资源综合利用，特别是浓海水资源化利用，不仅可获得很好的综合经济效益，而且将为解决国内急缺矿物的来源，以及保护海洋环境做出重要贡献，其前景非常广阔。

小结

来自全世界的水处理行业研究人员在这里展示最先进的水处理技术，来自全国各地的海水淡化、工业废水、污水处理工程人员在这里寻找最经济可行的水处理解决方案。本次国际脱盐大会已不仅仅局限于脱盐，而是为全球提供了一个水资源解决方案平台。相信未来它将会为推动全球水业发展起到更大的作用。