1.3　国内外苦咸水处理研究现状

1.3.1　苦咸水概述

目前对苦咸水还没有统一的界定标准，通常所说的苦咸水是针对水体的含盐量而言的。水文地质学上将苦咸水按含盐量进行的划分见表1-3。

表1-3　苦咸水分类

就全球范围而言，苦咸水主要分布于各大洲的内陆干旱区、沙漠、草原及沿海一带。这里一般年均降水量小于250mm，其中内蒙古西部和新疆塔里木盆地等区域年均降水量还不足100mm，而蒸发量高于降水量几倍甚至几十倍。这些区域地下水主要由降水补给形成，地表水难以形成持续性补给源，地下水溶解了含水层介质中大量的盐类，使含盐量增高而形成苦咸水。

苦咸水表现为高浓度盐碱成分， 甚至表现为高硬度、高氟、高砷、高铁锰、低碘、低硒特征，不仅饮用口感差，且长期饮用高含盐量的苦咸水会引起腹泻、腹胀等消化系统疾病和皮肤过敏，还可能诱发肾结石及各类癌症。

苦咸水会使土壤颗粒结构变坏，影响土壤透气性能及保水性能。同时长期灌溉苦咸水会造成农作物不能正常生长，甚至枯萎。

1.3.2　反渗透技术研究现状及发展趋势

人类很早就发现了渗透现象，而反渗透膜技术（RO）是20世纪后半叶才开始迅速发展的新型水处理及分离技术。1784年法国学者Abbe Nollet发现水能够自发地扩散到装有酒精的猪膀胱内。1964年美国GE公司制成了卷式反渗透膜组件，20世纪80年代出现了芳香聚酰胺复合型卷式膜。20世纪90年代开始，RO技术在全球进入了更加广泛和高速的开发与应用时代。世界上在用最大的反渗透苦咸水淡化厂位于美国尤马市，生产能力为37×104m3/d（淡水），用的是卷式反渗透膜组件。

膜分离工艺与蒸馏、离子交换、离心、混凝-沉淀、硅藻土及陶瓷玻璃等其他过滤及分离工艺相比，具有常温环境、低工作压力、无相变、无滤料溶出、高效、节能、环保、单元化、模块化、占地面积小、施工周期短、启停灵活、能耗仅为热法脱盐的一半等特点，从而具有显著的市场竞争优势。在大多数项目中，仅占地面积小一项优势，就已很大程度地抵消其设备价格偏高的劣势。

反渗透膜产品自20世纪80年代中期开始进入中国市场，最早用于电子、医药等行业的高纯水制备，并逐步用于其他工业及民用给水深加工。随着RO膜和相关技术的进步，RO技术在苦咸水淡化中的竞争能力越来越强。2000年在河北沧州建设了18000m3/d苦咸水淡化厂，原水含盐量为12402.25mg/L，反渗透装置主体电力消耗为2.0kW·h/m3（产水），加入引水及其他附属设备用电共计2.5kW·h/m3，单位造水成本为2.48元/m3。甘肃定西10000m3/d苦咸水脱盐RO示范项目，原水含盐量为3500mg/L，制取淡水的含盐量为150mg/L，水回收率大于70%，估算成本为0.77元/m3。据资料介绍，大庆油田RO苦咸水处理量已近1.2×104m3/d，处理后的水主要是作为生活饮用水。北京安国水道自控技术公司承担了鄂尔多斯纳滤净水厂的建设运营交钥匙（BOT）工程，该工程总设计处理能力为20×104m3/d，建成后将成为世界最大的纳滤净水厂。

反渗透技术的高速发展源于六个重要促进因素：一是反渗透膜自身拥有的技术先进性，使原有的蒸发/蒸馏、离子交换、电渗析等纯水制备工艺全面让位于反渗透工艺；二是经济的飞速发展，使膜技术市场呈现迅猛的发展速度和巨大的发展潜力；三是水资源的日益短缺和水环境的日益恶化，使膜法水处理的应用从给水深度处理扩展到废水的资源化利用；四是人民币汇率稳定，关税下调，使进口膜元件及其相关产品价格不断降低；五是反渗透工艺配套产品国产化，使相关工程成本及运行成本不断降低；六是国内不断引进及开发膜生产技术，试图实现反渗透产品的国产化。

我国海水、苦咸水淡化利用虽然发展迅速，但与世界先进的海水、苦咸水淡化利用国家、地区相比还有一定的差距，主要体现在资金投入不足、成本高、技术水平低、国产化率低等方面。在工程可行性研究、设计与咨询方面，国内主要是国家海洋局天津海水淡化与利用研究所、杭州水处理技术研究中心、武汉凯迪公司等6家公司，其能力只能承担中小型海水、苦咸水淡化工程项目；15000m3/d以上大型淡化工程项目一般是由国外公司承担，主要有以色列IDE技术公司、新加坡HYFLUX公司、法国Sidem公司和威立雅公司、德国西门子公司、GE公司、陶氏公司等10家公司。尽快吸收和掌握大型脱盐工厂关键技术势在必行。

“七五”以来，国家通过科技支撑计划、863 计划、973 计划和海洋公益性行业科研专项等科技计划的部署实施，重点支持海水淡化与综合利用技术设备研发应用，使我国具备了百吨级、千吨级、万吨级海水淡化成套技术支撑能力，基本能够满足国内海水淡化工程建设需求。“十五”以来，国家和一些沿海地方政府相继出台了一系列鼓励海水淡化与综合利用技术和产业发展的规划、政策与措施，为我国海水淡化与综合利用技术和产业发展提供了重要支撑。

目前，我国海水淡化单机产能达到国际通用水平，具备了单机规模达25000m3/d的低温多效蒸馏法装置和单机规模达20000m3/d的反渗透膜法海水淡化装置的制备能力，海水淡化设备国产化率由40%上升到现在的85%左右。截止到2012 年底，全国已建成投产和在建工程总装机规模近100×104m3/d，与“十五”末相比，增加了十多倍。与此同时，海水淡化与综合利用新技术研发也取得了重要进展：电吸附海水淡化新技术已经进入中试阶段；浓海水提钾、提溴技术已能满足工业化生产要求；新能源-海水淡化系统研究迅速发展，新研制的兆瓦级非并网风电海水淡化系统在江苏盐城建成5000m3/d示范工程，现已调试出水；国内海水淡化企业创新能力逐步提升，并在国际海水淡化市场上逐渐崭露头角。