海水淡化技术
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2023年3月19日发(作者：拆柱机)为应对全球淡水资源短缺的问题，许多沿海国家及地区积极开展
海水淡化和综合利用的技术研发工作。以色列70％的饮用水来
自海水淡化水；澳大利亚的海水利用主要用于市政,占总装机规
模的96％；美国的海水利用主要用于市政,占89.5％；沙特阿拉
伯是目前全球最大的海水淡化生产国,2010年其产量达到11亿
m3.
中国淡水资源缺乏，人均淡水资源量仅为世界人均占有量的1/4，
沿海地区人口稠密,淡水供需矛盾尤为突出.海水淡化技术可以增
加水资源总量，有效缓解我国沿海地区淡水短缺的矛盾。在海水
资源方面，我国拥有渤海、黄海、东海、南海四大海域，海岸线
超过1。8万km,水资源相当丰富。但海水淡化发展速度相对其
他国家缓慢,直至“十一五”期间海水淡化产业才开始较为迅速
地增长。据统计，至2011年底我国海水淡化能力为66万m3/d。
目前，影响海水淡化的因素有政策、技术和价格等。其中海水水
质是影响淡化技术正常应用及成本的重要因素。有研究发现,海
水中的有机物污染、SDI(淤泥密度指数)、温度、浊度和盐度是影
响反渗透膜运行的重要指标,进而影响淡化水品质.因此对中国海
域的海水理化性质、海水利用现状、研究进展进行探讨，对于优
化沿海水资源结构、保障国家用水安全和促进沿海经济社会可持
续发展具有战略意义。基于此，笔者首次将海水水质和海水利用
状况相结合，介绍中国渤海、黄海、东海、南海4个海域海水淡
化的相关水质情况,归纳各地区海水利用的工艺技术条件和发展
现状，分析形成原因和经验教训，旨对海水利用发展落后的沿岸
地带提供帮助，对海水淡化利用较好地区的发展和转型方向提供
参考，并为中国海水利用的发展提供新的思考途径。
1渤海海域
1.1渤海的水质特征
渤海是一个近封闭的内海,水温受北方大陆性气候影响显著,2月
份平均水温在0℃左右，8月份达21℃.受大陆淡水注入的影响，
盐度仅为30‰，是中国近海中最低的。1978—2010年历年8月
的观测资料结果表明渤海夏季海水pH年际变化范围为7。86～
8.30，渤海水温年际变化、降水量（酸雨）和月均黄河口径流量
年际变化是影响海水pH变化的主要因素。
吴琳琳等研究发现2012年4—7月渤海湾海水温度为12。7~30。
8℃、pH为7。30~8.55、海水CODMn为0.98～3.36mg/L、溶
解性总固体(TDS）为30.7～32。1g/L、浊度为2。96~136NTU、
Cl—为16.9～17。8g/L、电导率为44800～49800μS/cm。整体
而言渤海水质的浊度变化范围较宽，主要受渤海湾海水泥沙含量
的影响，特别在有潮汐和风浪时会大幅升高。此外还发现海水温
度升高会使操作压力和脱盐率下降,主要是因为水温上升导致水
的黏度降低，膜材料的渗透性能提高，从而透过的盐分增加。郭
兴芳等发现天津渤海湾海水溶解性有机物所占比例较大，m
（SCOD）∶m(COD）为57。3%~97。1％，绝大多数＞65％，反
渗透海水淡化预处理宜选择能有效去除相对分子质量低的溶解
性有机物的工艺技术。整体而言,渤海湾水质在温度、浊度方面
变化较大,有机物、SDI较高，盐度较低。
1。2渤海海水淡化现状
针对渤海的水质特点,张大群等采用强化混凝—O3/UV消毒作为
海水淡化蒸馏法的预处理工艺，使得原水浊度、CODMn、UV254、
细菌的去除率分别达到96％、40％、19％、99。9％。马敬环等
通过混凝—斜板沉淀池-砂滤新工艺处理渤海海水，可使出水浊
度降至1NTU以下，铁降至0。1mg/L，该工艺适合处理水质变
化范围广的渤海海水.
渤海湾中，天津是我国较早开展海水淡化研究的地区之一，目前
该区域的海水淡化技术在国内居领先水平.至2011年，天津市已
建成海水淡化工程4个,分别是天津北疆电厂、天津大港新泉海
水淡化有限公司、天津开发区万吨级海水淡化示范工程和天津大
港电厂，海水淡化总处理能力为21。6万m3/d,海水淡化水利用
量10万m3/d。其中天津北疆电厂是国内首个海水淡化水大规模
进入市政管网的项目，它的海水淡化水日均供水量为6000m3
左右，90%以上向社会供应。技术上，该项目采用低温多效海水
淡化技术,针对渤海湾水质较差的特点,其预处理工艺为高潮位取
水—二沉池-微砂加速絮凝沉降池—清水池。天津大港新泉海水
淡化有限公司总处理规模为15万m3/d,采用反渗透海水淡化技
术。
山东是全国海水淡化应用最广泛的省份之一，其淡化技术主要以
反渗透和低温多效蒸馏为主。截至2006年底山东省海水直接利
用量超过20亿m3，建成海水淡化工程17处，日淡化海水3。5
万m3，占全国淡化水量的25％。目前，该省大型海水淡化项目
主要分布在青岛、烟台和威海3个城市。华能威海电厂是威海市
主要的海水淡化企业，年淡化海水237万m3，针对渤海海水特
点，该电厂采取的预处理工艺如下：海水取水→加NaClO系统→
加PAC、PAM系统→多介质过滤器→活性炭过滤器，此外为了克
服冬季水源低温的影响，水源主要来自循环水和凝汽器排水。烟
台市在长岛县建立了5座海水淡化站，每日产水量达到1850m3，
直接受益人口达3.6万人。此外，烟台核能海水淡化示范工程已
获批准,进入可行性研究阶段，工程建成后可日产淡化海水14。5
万m3，将大大缓解烟台的水资源紧张状况。
辽宁省内海域辽阔，海水资源利用具有极大的优越条件.目前该
省已建成并能有效运行的海水淡化设施有华能营口电厂、红沿河
核电厂、葫芦岛海水淡化工程等。其中华能营口电厂产水量达
10000m3/d，针对渤海水质浊度高、温度低等特点，以海水直流
冷却水作为原水，其具体工艺流程如下：海水冷却水—反应沉降
池—双室介质过滤器—双室细砂过滤器。2010年大连市海水淡
化量为339万m3，海水直接利用量为11.2亿m3.其中大连长海
县自来水公司的海水淡化项目产水量为1200m3/d，主要用于岛
上居民饮用；大连庄河电厂采用海水反渗透技术，产水量达29
000m3/d，主要用作冷却水或锅炉补给水。
2黄海海域
2。1黄海水质理化特征
黄海海水的温度和盐度随地区差异显著，季节和日变化较大，具
有明显的陆缘海特性。海区东南部表层年平均温度为17℃，盐
度通常＞32。0‰；北部鸭绿江口表层年平均温度＜12℃，盐度
一般＜28。0‰。整体而言黄海的水温年变化小于渤海，平均为
15～24℃，海水盐度为32‰，呈现由南向北、由海区中央向
近岸，温度和盐度都几乎均匀降低的特征.黄海的水温主要受冬
季气温、黑潮现象等影响；盐度主要受黄海暖流、渤海热通量、
海域冬季大风以及黄河径流量变化的影响。春季南、北黄海中部
表层pH稍高，沿岸较低;夏季表层pH东西两侧偏低;秋冬季黄海
表层pH相当均匀,仅朝鲜半岛近岸有低值区.黄海海域的浊度分
布具有明显的区域差异，在北部成山头的近海域出现高值，中部
与南部离岸水域为低值区.刘宗丽在胶州湾表层海水中监测到3
种典型的低分子质量有机酸:乳酸、乙酸、甲酸，并发现4月份
胶州湾表层海水中三者总量的平均值比较大，为24。06μmol/L.
周斌等发现胶州湾湾口部分站点pH、DO、COD、Cu、Zn、油类、
PO43——P等指标均符合二类海水水质标准，SS、TDS含量较
低，该区海水可作为淡化取水水源，但预处理工艺中应关注钙、
镁、铁和锰的影响。整体而言黄海海水具有盐度、温度年变化小，
近岸有机物高的特点.
2.2黄海海水淡化现状
徐佳采用胶州湾海水直接进入系统和海水添加絮凝剂后再进入
系统两种工艺,初步验证了50nm管式陶瓷膜作为海水淡化预处
理工艺的可行性。苏保卫等发现采用砂滤—超滤-纳滤等预处理
工艺可以有效软化胶州湾原水，提高RO的水回收率。
青岛市淡水资源贫乏，目前引黄济青工程、南水北调工程、海水
淡化相关企业等都是利用海水淡化技术来供应饮用水。其中大唐
黄岛电厂海水淡化日均量为16000m3，采用的预处理流程为:黄
海原水—调节池—斜管沉淀池-盘滤-SVF超滤工艺，为解决冬季
进水温度过低问题，将凝汽器冷却海水引入海水淡化系统。山东
青岛电厂海水淡化量为20000m3/d，采用海水反渗透淡化技术，
其预处理工艺为海水—平流式反应沉淀池—海水清水池-自清洗
过滤器—超滤膜组件—超滤产水箱。江苏省海岸线长，但多为淤
泥质海岸，利用难度大。2006年来有多个项目建成投产,盐城射
阳港电厂二、三期扩建工程采用海水冷却,年利用海水3.5亿
m3.2007年连云港田湾核电站正式投入运营,一期工程的海水冷
却利用量为25亿m3/a。这为江苏省海水利用的进一步发展积累
了经验，并为全面进行海水直接利用起到工程示范作用.
3东海海域
3.1东海水质理化特征
东海是中国岛屿最多的海域，濒临中国的沪、浙、闽、台4省市。
东海海域水体平均盐度为31‰~32‰,东部较高为34‰,水温度平
均9。2℃，冬季南部水温在20℃以上.邵和宾研究了东海北部
冬、夏季悬浮物浓度的分布特征和运输规律，发现东海北部悬浮
物运输季节变化特征明显，冬季陆架上悬浮物浓度明显高于夏
季。边昌伟发现东海水体的悬浮物浓度自近岸向外海降低，等值
线走向基本与岸线平行,浓度最大区域位于长江口及闽浙沿岸，
浓度最低区域位于100m等深线以深的外海.东海沿岸海水温度
SST主要取决于太阳辐射，呈南高北低分布，但也不同程度地受
地理环境、气候环境、水文环境的影响,同时东海沿岸表层海水
温度（SST）总体呈上升趋势，暖冬是SST总体呈上升趋势的重
要因素。整体而言,东海海水水质具有盐度高、温度高、近岸悬
浮物和SDI高的特点。
3。2东海海水淡化现状
海水淡化产业在上海刚刚起步，发展相对滞后,但上海却拥有较
为先进的海水淡化技术，如上海电气的低温多效海水蒸发技术，
该技术日产淡水量达12000m3.上海704所与711所拥有较先进
的多级闪蒸技术，华东理工大学拥有海水淡化浓盐水处理技术、
低温多效蒸发器生产的关键设备——烧结型表面多孔管高通量
换热器的生产技术.目前,上海决定通过政策来推动海水淡化产
业，这是快速提升海水淡化产业发展的重要途径。浙江是国内最
早开展海水淡化应用的省份。截至2011年底，浙江已建成海水
淡化装置设计产能达11万m3/d，占全国总产能的1/6,以市政供
水为目的和与电厂配套的各占产能50％，淡化水已成为浙江主
要海岛和沿海部分缺水地区淡水资源的重要补充。目前已有的大
型海水淡化工程有华能玉环电厂、大唐乌沙山电厂、舟山六横电
厂、嵊山岛海水淡化工程等.华能玉环电厂海水淡化工程于2006
年调试至今，一直运行稳定、安全，目前日产淡水量3.5万m3，
预处理工艺流程为海水-微涡旋板折式反应沉淀池—浸没式超滤
膜池-反渗透，为保证进水温度维持在25℃左右,淡化系统采用
两路进水,夏天采用未经交换的海水,冬天采用循环水。海岛地区
舟山市是我国最早建设海水淡化工程的地区，截至2011年9月
底，舟山总共建成海水淡化装置近20套,规模达54000m3/d,海
水直接利用量7×108m3/a。其中六横电厂10万m3/d海水淡化
工程是我国最大的海水淡化项目之一，其预处理工艺流程为海水
—絮凝反应池—斜板沉淀池-多介质机械过滤器—保安过滤器—
反渗透系统。针对东海水域受风浪和长江入海水影响、浊度变化
大等情况，舟山各淡化企业采用浊度变化环境下调节药剂投加量
及配比的方法,稳定前处理海水水质,降低制水成本。
4南海海域
4。1南海水质理化特征
南海被中国大陆、台湾岛、菲律宾群岛、大巽他群岛及中南半岛
所环绕。南海海域面积为356万平方公里，其中有超过200个无
人居住的岛屿和岩礁，通称为南海诸岛.温度上，由于接近赤道,
南海表层水温较高，年平均水温为25～28℃，年温差变化小。
盐度上，受沿岸淡水注入的影响，近岸海域盐度较低，中、南部
海域盐度分布较均匀，为32。0‰~33.6‰，最高盐度值出现在次
表层,可达35‰.郭敬等发现南海混合层盐度的年际变异与ENSO
现象之间存在较强的关系,厄尔尼诺期间南海北部盐度上升，南
海中部和南部盐度下降，呈现“北强南弱”的空间形态,其中南
海北部冬季最高盐度可达33。8‰～34。4‰，南海南部秋季最
低盐度为32。8‰～33.0‰.杨海丽等发现海南西部近海海域表层
水体浊度与悬浮颗粒物浓度由近岸向外海方向逐渐降低，底部水
体浊度与悬浮颗粒物的体积浓度高值区呈斑状分布,水体浊度和
悬浮颗粒物体积浓度随着水深增加而增大。整体而言，南海海域
具有温度高、盐度高、近岸SDI高的特点.
4。2南海海水淡化现状
南海区中，香港的海水利用技术位于世界前列，其海水冲厕规模
居世界之最。截至2006年底，香港拥有海水抽水站29个,装
机容量173万m3/d，在港总人口694万中获取海水供应的人
数为555万人，占总人口的80％.据统计,冲厕用水约70L/
（人·d），冲厕用海水最高能减少40％的住宅用水,全港平均耗
用海水量80万m3/d。在海水淡化研究方面,目前香港已建立鸭
脷洲和屯门的小型海水淡化试验工程，正在兴建军澳海水淡化
厂，建成后预计供水量为5000万m3/a。在广东省，火电厂和核
电厂直接利用海水作为工业冷却水已有一定规模，2009年淡化
技术应用工程公司有80多家，从事反渗透、电渗析淡化设备配
套生产的单位有23家，已初步形成以反渗透技术为主体的海水
淡化技术产业群。至2012年底，广东省日产淡化水量为3。08
万m3，居全国第6位,已有的海水淡化工程有平海电厂、国华台
山电厂、惠来电厂、惠州平海电厂等.其中惠州平海电厂于2009
年开始运行，目前海水淡化量为16704m3/d，其预处理工艺为
海水—斜板沉淀池—清水池—AMIAD滤网式自清洗过滤器—超
滤装置。深圳市毗邻南海，2005年全市电厂使用冷却水的海水
用量达73亿m3，海水经淡化后主要用作居民的生活饮用水和冲
厕用水，海水淡化技术大大缓解了深圳市淡水资源短缺的局面.
5我国海水淡化的发展前景和建议
整体而言,我国海水淡化技术日趋成熟，海水淡化设备的自我研
发、设计和制造已具有一定基础,海水淡化工程设计、建设和运
营管理已具备一定的能力和经验.此外在国家层面上,中央政府和
各级地方政府开始重视海水淡化，通过规划、政策积极引导规范
海水淡化市场，沿海各地及社会各界积极推动海水淡化工作开
展，至2012年底全国已建成海水淡化工程95个,日产淡化水总
规模77.4万m3。其中，天津、河北、浙江、辽宁、山东省日均
淡水产量居全国领先.因此作为新兴产业，海水淡化产业前景广
阔，但是从近10a的发展力度来看，我国海水淡化仍存在一定
问题，根据中国《海水利用专项规划》：2010年海水淡化装置产
水量为80～110万m3/d，因此目前全国海水淡化装置产水值（77。
4万m3/d，2012年)与规划值仍存在一定距离，此外海水淡化工
程技术方面也存在一些显著问题，如海水淡化装置核心设备和技
术依旧掌握在美国、德国等国家；海水源水和淡化水卫生标准未
规范化；浓缩海水的排放问题等。针对这些问题，笔者提出以下
建议和意见。
5.1海水源水和淡化水水质标准的制定
海水源水水质不仅对海水淡化预处理工艺、后步脱盐淡化工艺及
运营成本影响巨大,对于饮用主体的心理接受度也产生重大影
响。目前，淡水源水水质评价主要依据CJ3020—1993《生活饮
用水水源水质标准》，该标准适用于城乡集中式生活饮用水的水
源水质，对于淡化水的海水源水则没有相应标准.中国国家海洋
局发布的《2012年中国海洋环境状况公报》显示:我国海洋环境
质量状况总体较好，但近岸海域水体污染、生态受损等环境问题
依然突出，其中未达到第一类海水水质标准的海域面积为17万
km2，水质为劣四类的近岸海域面积约为6。8万km2。因此，
为推进海水淡化工作的开展,海水水源水质标准的制定已迫在眉
睫.此外，当前饮用水的卫生评价主要是依据GB5749—2006《生
活饮用水卫生标准》进行，该标准以饮水安全为基点，以水源水
是地表水和地下水为前提，以有害、有毒的污染物最大限量值指
标为主。对于淡化水，产水呈弱酸性且缺乏有益的矿物盐,因此
一般需要对淡化海水进行后续的矿化处理，以提高矿物质含量和
碱度.但目前生活饮用水标准中缺少有益于人体健康指标的最低
限量值，难以全面地评估海水淡化水的水质。因此建议针对海水
淡化水的水质特征制定相应的海水淡化水水质卫生标准。
5.2能耗和成本方面
在海水淡化成本中，能耗是决定性因素。目前，海水淡化主流技
术有低温多效蒸馏、多级闪蒸和反渗透法,3种技术的能耗在2。
5～5kW·h/m3，从成本考虑日产淡水20000m3的设备中低温
多效蒸馏法运行成本最低，约为0.56美元/m3，反渗透工艺成本
居中，为0.63美元/m3,而多级闪蒸成本最高，为0.89美元/m3。
这些价格相对国内淡水价格而言仍然偏高，因此在大型海水淡化
企业中，开发自主创新技术以降低淡化能耗和成本仍是首要任
务。而对于淡水实际需求紧迫、日产淡水量需求为几十到上千吨
的海岛而言，反渗透法由于适用范围广、维护简易等优点，推广
率更高.但其缺点在于随着日产淡水量的降低，能耗和成本也显
著增加.因此,开发低成本国产小型高压泵和能量回收装置等技
术，降低小型海岛海水淡化规模小、电价昂贵的淡化水成本，解
决缺水中小型海岛的饮用水问题,是影响近岸海岛和边远海岛开
发、发展的决定性因素，也符合我国海洋经济发展的需求。
5.3政策管理方面
对于海水利用业，中国海洋经济发展“十二五”规划提出:需提
高海水淡化技术自主化水平,实施海水淡化科技产业化工程，开
展产业化技术和政策示范,鼓励并支持沿海城市、海岛组织实施
大规模海水淡化产业示范工程。但到目前为止,海水淡化产业方
面仍然缺少相关政策的推动和引导.与淡水相比，由于缺少相应
的水价补贴政策、缺少政府的全民引导动员、缺乏民众的意识认
可等原因，淡化海水无法进入寻常百姓家.因此,在后期海水淡化
产业化的推广过程中，必须政策支持在前，政府引导在后,相互
辅助，走向市场运作、企业管理的发展模式。特别需要鼓励和支
持海水淡化进入市政管网、倡导淡化海水的分级分质供水模式、
提高海水淡化水的利用效率.在淡化水的价格方面，政府需要制
定相应的新型水价机制和海水淡化的财税政策,创造培育海水淡
化产业发展的环境,全面推动我国海水淡化产业的迅速发展，缓
解国家水资源战略储备危机.具体参见http：//r。com
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5.4建立浓海水循环利用经济体制
海水淡化项目建设投产的最大副产物即为浓海水,目前处理浓海
水的途径主要有两类：直接排放和资源化循环利用.针对浓海水
直接排放问题，近年来的研究均发现排放水因物理性质的改变和
残留化学品的毒性对海洋生物造成了潜在威胁.近期，《国务院办
公厅关于加快发展海水淡化产业的意见》〔国办发(2012)13号〕
中明确指出：“推动和督促临海、近海企业将海水淡化产生的浓
盐水用于制盐及盐化工产业"。因此，开展浓海水化学资源综合
利用，建立浓海水循环利用经济体制，是海水淡化产业可持续发
展的唯一道路。在工艺流程上，浓海水可以与传统滩晒制盐及盐
化工相衔接进行综合利用,生产海盐、溴、镁等产品；也可采用
电渗析浓缩制盐为核心的综合利用等技术。