缺水，是首都北京乃至整個京津冀共同面對的重大生態(tài)難題。即使南水北調(diào)中線和東線正式供水后，區(qū)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(yuǎn)期方略之一，位于渤海之濱的河北唐山曹妃甸是關(guān)鍵點(diǎn)。

 

        據(jù)技術(shù)資料統(tǒng)計，在目前全球海水淡化市場份額中，膜法工藝約占65%，熱法工藝約占30%。吹沙填海造就的曹妃甸工業(yè)區(qū)，有北京企業(yè)布局的兩座日產(chǎn)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(tuán)的“熱法”項目。

 

        記者近日從北京中關(guān)村管委會、首鋼總公司等單位獲悉，著眼遠(yuǎn)期供水保障，“膜法”“熱法”兩條技術(shù)線路同步，北京企業(yè)對海水淡化技術(shù)的科研、試驗、攻關(guān)，已在曹妃甸獲得突破，為未來海水淡化供應(yīng)北京及周邊地區(qū)，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

 

       （小標(biāo)題）“膜法”：自主技術(shù)打破國外壟斷

 

        夏秋之際，記者來到曹妃甸工業(yè)區(qū)。“中關(guān)村新能源海水淡化關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備測試平臺”的銘牌正掛在曹妃甸海水淡化廠內(nèi)一間廠房的門口。

 

        北京控股旗下的這個水廠，引入國外技術(shù)設(shè)備建成，已經(jīng)投入大規(guī)模生產(chǎn)，用“膜法”日產(chǎn)五萬噸淡化海水。據(jù)了解，水廠已向島上的企業(yè)供應(yīng)淡水，并同時接入了曹妃甸市政管網(wǎng)。這一項目依托于曹妃甸的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，一方面使用當(dāng)?shù)責(zé)犭姀S或火電廠的余熱作為能源來源；另一方面將項目排放的濃鹽水全部出售給附近的鹽化工企業(yè)和鹽場。

 

       不過，更大的驚喜在廠區(qū)內(nèi)那間掛著“中關(guān)村”銘牌的小廠房。走進(jìn)“測試平臺”，左側(cè)是5個進(jìn)水口，中間四排一人半高、白色碗口粗的白色管子是兩組超濾膜，右側(cè)則躺著兩個二十米長，一人多高的龐然大物。“一個是反滲透膜裝置，一個是海水加壓和壓力回收一體化裝置，是海水淡化里兩個最關(guān)鍵的技術(shù)裝置。”賽美環(huán)能董事長朱榮輝說。

 

        記者從中關(guān)村管委會獲悉，這個日產(chǎn)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(jié)能環(huán)保中心組織的專家組驗證，意味著國產(chǎn)膜法海水淡化技術(shù)和整體解決方案獲得關(guān)鍵性突破，打破了國外技術(shù)的壟斷。

 

        2012年6月，北控集團(tuán)、首鋼總公司、清華北控環(huán)境產(chǎn)業(yè)研究院等13家單位共同發(fā)起，中關(guān)村新能源海水淡化產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟成立，使命是促進(jìn)海水淡化相關(guān)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和裝備的國產(chǎn)化。“膜法”的技術(shù)路線上，由賽諾水務(wù)、賽美環(huán)能、碧水源等多家中關(guān)村企業(yè)組成聯(lián)合攻關(guān)小組，分別在超濾膜和反滲透膜及組件、海水淡化加壓和能量回收一體化裝置等環(huán)節(jié)技術(shù)攻關(guān)。

 

       賽諾水務(wù)、北控水務(wù)牽頭整體設(shè)計和施工建設(shè)，賽諾水務(wù)、碧水源等公司負(fù)責(zé)研發(fā)并提供超濾膜及組件和反滲透膜及組件，賽美環(huán)能負(fù)責(zé)研發(fā)并提供能量回收裝置等關(guān)鍵設(shè)備。過去，多數(shù)關(guān)鍵技術(shù)悉數(shù)被國外壟斷。示范項目在北京石景山區(qū)賽諾產(chǎn)學(xué)研試驗基地完成第一階段后，移至北控海水淡化廠內(nèi)，國產(chǎn)化裝備及材料應(yīng)用于實(shí)際海水淡化工程。

 

        朱榮輝介紹，“膜法”海水淡化過程，跟做豆?jié){原理相似：將豆?jié){和豆渣的混合物倒進(jìn)一個干凈的麻袋里，拼命擠壓，純豆?jié){就會順著麻袋的一個個小孔中流出，將豆渣隔離在麻袋里。“海水中需要提取出的淡水就好比豆?jié){，多余的鹽分和雜質(zhì)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(chǎn)化設(shè)備的一大創(chuàng)新，就在加壓和能量回收裝置上。

 

        測試平臺內(nèi)，一個涂有超級防銹材料的空心鋼管內(nèi)，設(shè)備往返工作，猶如“打氣筒”一般，實(shí)現(xiàn)了對海水的加壓和能量回收再利用。朱榮輝說，這能夠?qū)崿F(xiàn)處理每立方米淡水耗能僅2.1度電，而成熟的進(jìn)口技術(shù)能耗也要2.6度電。制約海水淡化的最大障礙就在于成本過高。在設(shè)備、原材料、耗能等各環(huán)節(jié)盡可能降低成本，增強(qiáng)可靠性，是未來推廣海水淡化的基礎(chǔ)。

 

        專家組今年8月在對該示范項目進(jìn)行驗收時評價：基本達(dá)到處理規(guī)模，加壓與能量回收一體化裝置在第一階段基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，項目采用太陽能發(fā)電結(jié)合低谷電作為能源輸入，在降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗的同時降低運(yùn)行費(fèi)用，使單位產(chǎn)品成本降低，國產(chǎn)超濾膜在連續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步驗證了其可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

 

        朱榮輝說，在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合攻關(guān)小組正籌備建設(shè)日產(chǎn)淡水10000立方米的更大產(chǎn)量示范項目，推動國產(chǎn)化材料、設(shè)備和技術(shù)進(jìn)一步成熟。

 

        （小標(biāo)題）“熱法”：循環(huán)經(jīng)濟(jì)大幅降低成本

 

        同樣在曹妃甸，首鋼京唐公司的“熱法”海水淡化項目一期也經(jīng)歷了長時間實(shí)際運(yùn)行，2013年產(chǎn)水1664萬立方米，占企業(yè)新水補(bǔ)充量的54.27%，淡化水成本已接近城市自來水價格。

 

        京唐公司廠區(qū)內(nèi)的儲水間，飲用水即來自海水淡化。儲水間內(nèi)一張水質(zhì)檢驗合格證書分外顯眼，職工們不僅自己日常飲用，也會勸說來客放心飲用。他們甚至還開玩笑：“喝這水，只補(bǔ)水，可不補(bǔ)鹽。”因為“熱法”制成的蒸餾水，每升含鹽量僅為自來水的百分之一。

 

        所謂“熱法”，就是通過加熱海水，使蒸發(fā)后的水蒸氣冷凝下來獲得淡水的一種方法。技術(shù)人員介紹，由于加熱使水蒸氣和原海水含鹽物質(zhì)分離，海水水質(zhì)不影響蒸餾水水質(zhì)。

 

        鋼鐵廠是用水大戶。首鋼在石景山的老廠區(qū)基本依賴于市政供水，鋼鐵主流程搬遷至曹妃甸，首先面臨的一大難題就是“生產(chǎn)用水從哪里來”？當(dāng)?shù)厮淳o張、價格也高，首鋼最終選擇，結(jié)合曹妃甸的地理環(huán)境，“靠海吃海”，將海水淡化作為第二水源，并逐步增大份額。

 

        2011年，京唐鋼鐵廠應(yīng)用的海水淡化配套2×25兆瓦發(fā)電機(jī)組全部正式并網(wǎng)發(fā)電，同時為海水淡化主體設(shè)施供應(yīng)負(fù)壓蒸汽，海水淡化開始滿負(fù)荷生產(chǎn)成品水。海水淡化為何配套發(fā)展機(jī)組？這是首鋼的一大技術(shù)創(chuàng)新！瞄準(zhǔn)“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”，他們首創(chuàng)了海水淡化前置發(fā)電技術(shù)：在制水過程前，能源用于發(fā)電，發(fā)電后產(chǎn)生的余熱直接參與制水，實(shí)現(xiàn)了能源梯級利用，直接降低成本。此前，生產(chǎn)一立方米的淡化海水，成本高于10元，而通過前置發(fā)電環(huán)節(jié)，成本可以降低到6元。

 

        海水淡化產(chǎn)生的濃鹽水如果直接排放，會形成污染。京唐公司將其銷售給附近的鹽化工企業(yè)，進(jìn)一步降低淡化成本。技術(shù)人員介紹，目前濃鹽水濃度尚不夠高，售價較低，將來技術(shù)進(jìn)一步完善，濃鹽水濃度提高，售價提升，還將大大壓減成本。

 

        現(xiàn)在，京唐海水淡化工程1期日產(chǎn)5萬噸項目已正常運(yùn)行。30平方公里的廠區(qū)內(nèi)，近55%的用水來自于海水淡化，既為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，也可供職工生活實(shí)用。部分富余產(chǎn)能還能與曹妃甸地區(qū)市政污水勾兌后進(jìn)行二次處理，產(chǎn)生低于地表水價格的再生水。

 

        技術(shù)的成熟，成本的降低，意味著淡化海水不僅可以解決生產(chǎn)用水之困，還有更大的前景。首鋼總公司董事長靳偉說，京唐公司的海水淡化項目，按照長遠(yuǎn)規(guī)劃，不僅能滿足本企業(yè)用水，還可向周邊城市供水，規(guī)劃日產(chǎn)達(dá)到280萬立方米時，年供水可達(dá)13億立方米，相當(dāng)于南水北調(diào)一期工程向北京的供水量。“這有利于解決我國北方城市嚴(yán)重缺水的局面，不僅有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，更有明顯的社會效益。”

 

        據(jù)悉，根據(jù)京唐公司的海水綜合利用總體規(guī)劃，未來，項目建設(shè)二期后，將達(dá)到日產(chǎn)淡水20萬立方米，實(shí)現(xiàn)外購新水為零；通過三期、四期建設(shè)，將達(dá)到日產(chǎn)280萬立方米，向北京及周邊城市供水。