利用反滲透、多級閃蒸等技術
去鹽分除雜質 向大海要淡水
日前，我國北方最大的海水淡化項目在天津投產，日產淡化水15萬噸。按照這一產能計算，每年可節約地表用水5000萬噸。據了解，該項目將為天津市南港工業區內企業提供工業用水。
除了作為工業用水，海水淡化水也可作為生活用水。“在我國，天津、青島等地的居民，已經在日常生活中用上了海水淡化水。”浙江大學能源工程學院研究員賀天彪在接受科技日報記者采訪時介紹。
能達到國家相關標準
目前，全球有超過160個國家在使用海水淡化水，70%的海水淡化水用于居民生活用水。海水淡化水作為生活飲用水的安全性，已經得到廣泛驗證和認可。
“我國現行的生活飲用水國家標準是《生活飲用水衛生標準》(GB 5749-2022)。”天津大學化工學院研究員解利昕告訴科技日報記者。該國家標準規定了生活飲用水水質要求、生活飲用水水源水質要求、集中式供水單位衛生要求等內容，且適用于各類生活飲用水。因此，作為生活飲用水的海水淡化水，也應符合該國家標準的各項要求。
《生活飲用水衛生標準》明確規定了水中微生物、重金屬、硝酸鹽等的限值，比如硝酸鹽檢出量不應超過10毫克/升、任何大腸桿菌等致病菌不應檢出等。此外，賀天彪介紹，海水淡化水的透明度、味道、顏色以及酸堿度等，都要達到適宜飲用的標準。
“目前，海水淡化水原則上都能夠達到國家標準。”解利昕補充，除了國家標準，一些城市還發布了相關地方標準。這些地方標準與國家標準大致相同，僅個別指標有差別，但地方標準的要求只會比國家標準更嚴格。
比如，在最新的相關國家標準中，飲用水中硼元素的限值為1毫克/升。而在廣東省深圳市現行的《生活飲用水水質標準》(DB4403/T 60-2020)中，硼元素的限值為0.5毫克/升。“按照這個標準，部分海水淡化水在經過一級淡化后，還需要經過二級淡化，以進一步降低水中硼元素的含量。”解利昕說。
海水淡化水接入居民用水系統的方式，因各地水質和政策不同而存在差異。賀天彪舉例，在浙江省舟山市和山東省青島市，海水淡化水經過全部處理流程后，會直接進入城市供水管網。而天津市要求，海水淡化水進入城市供水管網前，要和自來水進行一定比例的摻混，才能被輸送給居民。
膜法與熱法被廣泛應用
要把海水淡化為生活用水，通常需經過預處理、淡化處理和后處理三個環節。
賀天彪介紹，在預處理階段，一般采用混凝、沉淀、澄清等技術手段，去除海水中存在的泥沙顆粒、微生物以及其他雜質。
預處理后的淡化處理是整個海水淡化流程中最核心的環節。淡化海水最重要的，就是脫掉海水中的鹽。
解利昕告訴記者，目前海水淡化技術總體上有兩大類，分別是膜法和熱法。這兩類方法在國內外被廣泛應用。
具體來說，海水淡化技術主要包括反滲透、多級閃蒸和低溫多效蒸餾等。賀天彪介紹，其中反滲透技術屬于膜法，通過施加高壓讓海水通過半透膜，從而去除海水中的鹽分和其他雜質；多級閃蒸和低溫多效蒸餾技術屬于熱法，讓海水在蒸發室中多次蒸發和冷凝，以實現海水淡化的目的。
“不同的海水淡化技術，在處理流程、周期和成本等方面都有不同。”賀天彪介紹，應用反滲透技術，淡化周期短，整個過程僅需約20分鐘至30分鐘。相比之下，多級閃蒸和低溫多效蒸餾技術因需將海水加熱至一定溫度，再將其引入蒸發室進行蒸發冷凝分離，所以淡化周期較長，通常要數小時。
在運營成本上，反滲透技術主要消耗電能，且設備成本低，適用于中小型項目；而多級閃蒸和低溫多效蒸餾技術，以低壓蒸汽或工廠余熱為穩定熱源，既消耗電能又消耗熱能，適用于大型工業項目。就實際情況而言，采用膜法的成本總體上比熱法低。賀天彪認為，這是反滲透技術成為海水淡化主流技術的原因之一。
“通常情況下，采用熱法的項目，運營成本高一些。但在實際應用中，影響成本的因素是復雜的，需要根據實際情況具體評估。”解利昕舉例，有些地區的工廠在生產過程中會產生大量廢熱，供熱成本很低。如果把這些廢熱收集起來用于海水淡化，采用低溫多效蒸餾技術的項目反而有成本優勢。
利用膜法或熱法處理過的海水，不可以直接進入城市供水管網。
賀天彪解釋，這是因為海水在被淡化處理時，會去除海水中的金屬離子，使海水淡化水pH值偏低。故在實際應用中，工作人員要對海水淡化水進行后處理，使其更好地滿足居民飲用水要求。
就價格而言，賀天彪介紹，海水淡化水的價格會受海水淡化工藝以及電價等因素影響。一般來說，海水淡化水的成本要高于自來水。
不過，在我國，當前各地的海水淡化水僅作為補充水源進入城市供水管網，政府會對這部分海水淡化水進行價格補貼。因此，民用水價并不會受到海水淡化水成本的影響。(科技日報 記者 沈唯)