以較低的投入，從海水中大規(guī)模換取高質(zhì)量的淡水，還要從20世紀(jì)50年代算起。世界上淡水資源不足，已成為人們?nèi)找骊P(guān)切的問(wèn)題。有人預(yù)言，19世紀(jì)爭(zhēng)煤，20世紀(jì)爭(zhēng)油，21世紀(jì)可能爭(zhēng)水。

　　這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)在中東國(guó)家發(fā)現(xiàn)了石油。這些富得冒油的土地，卻打不出一口淡水井。他們花費(fèi)一些石油和金錢(qián)，大規(guī)模淡化海水，供應(yīng)人們的生活，澆灌樹(shù)木花草，美化環(huán)境。他們覺(jué)得水比油貴是很值得的。 

　　正因?yàn)槿绱耍?0世紀(jì)50年代以后，海水淡化作為一門(mén)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用技術(shù)，發(fā)展很快。預(yù)計(jì)2010年至2016年，全球海水淡化市場(chǎng)將達(dá)290億歐元。

　　目前國(guó)際通用的海水淡化工藝路線(xiàn)有熱法和膜法兩種。這兩種工藝都有可能應(yīng)用到大型的海水淡化中。

　　海水淡化工藝中的熱法

　　熱法的原理很簡(jiǎn)單，就是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里制備蒸餾水的原理。把海水燒到沸騰，淡水蒸發(fā)為蒸汽，鹽留在鍋底，蒸汽冷凝為蒸餾水，即是淡水。這種古老的海水淡化方法，消耗大量能源，產(chǎn)生大量鍋垢，很難大量生產(chǎn)淡水。

　　多級(jí)閃蒸和多效蒸發(fā)使古老的熱法煥發(fā)了青春。水在常規(guī)氣壓下，加熱到100℃才沸騰成為蒸汽。但是一定溫度的海水在壓力突然降低的條件下，部分海水會(huì)急驟蒸發(fā)。利用這個(gè)原理，多級(jí)閃蒸將經(jīng)過(guò)加熱的海水，依次在多個(gè)壓力逐漸降低的閃蒸室中進(jìn)行蒸發(fā)，將蒸汽冷凝而得到淡水。這種淡化工廠，可以與熱電廠建在一起，利用熱電廠的余熱加熱海水。水電聯(lián)產(chǎn)，可以大大降低生產(chǎn)成本?，F(xiàn)行大型海水淡化廠，大多采用此法。如果太陽(yáng)能蒸發(fā)淡化法能夠投入使用，其淡化技術(shù)又可以上一個(gè)節(jié)能的新臺(tái)階。

　　而多效蒸發(fā)是讓加熱后的海水在多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，前一個(gè)蒸發(fā)器蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源，并冷凝成為淡水。這是熱法中最節(jié)能的方法之一。

　　“膜”術(shù)讓水往高處流

　　膜法中的反滲透法誕生于1953年，最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能。1974年以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家不約而同地將海水淡化的研究方向轉(zhuǎn)向了反滲透法。目前熱法在中東各國(guó)應(yīng)用較多，歐美各國(guó)則多采用反滲透法。

　　“水往低處流”。1748年，一個(gè)叫萊諾的法國(guó)物理學(xué)家無(wú)意中發(fā)現(xiàn)，包裹在豬膀胱里的水會(huì)自行擴(kuò)散到膀胱外側(cè)的酒中，因而首次發(fā)現(xiàn)了“滲透”現(xiàn)象。在自然界中，低濃度溶液中的水會(huì)往高濃度的溶液中流動(dòng)，以此達(dá)到一種穩(wěn)定的、低能量的狀態(tài)。如果要讓水從高濃度的海水中透過(guò)一張類(lèi)似豬膀胱的半透膜流到低濃度的一端，就需要對(duì)海水施加一個(gè)壓力。這張半透膜就是反滲透膜。

　　通俗地說(shuō)，反滲透膜好比就是一個(gè)篩子，在海水通過(guò)時(shí)只有體積小的水分子可以過(guò)，而體積更大的鹽分就不能通過(guò)?，F(xiàn)在一般反滲透膜的孔徑只有十分之一納米。在這個(gè)孔徑下，水中的鹽分、比細(xì)菌更小的病毒，以及作為離子態(tài)存在的重金屬都不能通過(guò)。

　　反滲透海水淡化工廠所需的能量比多級(jí)閃蒸之類(lèi)的熱法海水淡化工藝低得多，因此成本更低。目前反滲透膜進(jìn)行海水淡化的綜合成本在每噸0.7-0.8美元之間，而熱法的成本比它要高10%-20%。別小瞧了這十個(gè)百分點(diǎn)，每天十幾萬(wàn)噸的量積攢在一起，就存在巨大的經(jīng)濟(jì)效益差。

　　呼喚更加廉價(jià)的技術(shù)

　　成本，還是成本，是目前海水淡化推廣的首要瓶頸，也是全世界科學(xué)家的研究重點(diǎn)。

　　這個(gè)領(lǐng)域的成本主要包含兩部分：一是生產(chǎn)過(guò)程中需要的成本。二是海水淡化后處理污物產(chǎn)生的成本。

　　以反滲透膜進(jìn)行海水淡化為例，綜合成本在每噸0.7-0.8美元之間，折合成人民幣也就是在每噸5元左右；而這個(gè)價(jià)格還只是工廠的成本價(jià)，并沒(méi)有計(jì)算管網(wǎng)的損耗、企業(yè)的利潤(rùn)等等。而目前國(guó)內(nèi)城市的水價(jià)也就在每噸2.5元左右。

　　那么，如何降低成本？從國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀來(lái)看，政府要統(tǒng)一部署、統(tǒng)一管理，然后對(duì)符合國(guó)家投資導(dǎo)向的海水淡化企業(yè)可以考慮給予國(guó)家、省、市對(duì)外商投資企業(yè)的相關(guān)優(yōu)惠政策，或者參照高新企業(yè)、高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目、高新產(chǎn)品，對(duì)從事海水淡化的企業(yè)在投資、土地、稅收等方面給予優(yōu)惠扶持政策。

　　一些新的海水淡化方法或許將帶來(lái)新的突破。

　　據(jù)最新一期英國(guó)《自然·納米技術(shù)》雜志報(bào)道，麻省理工學(xué)院的研究人員采用納米技術(shù)開(kāi)發(fā)出的新型裝置，利用離子濃度差極化原理對(duì)海水進(jìn)行脫鹽。通過(guò)可行性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該裝置體積雖小，但其海水淡化效果與目前最先進(jìn)的海水淡化設(shè)備不相上下，回收率達(dá)到50%，將用于試驗(yàn)的一半的海水被淡化。新型裝置實(shí)現(xiàn)了小型化，并且使用電池就可以工作。它不會(huì)再像以前的設(shè)備那樣笨重，因此可以在沿海干旱地區(qū)廣泛使用。

　　世界海水淡化現(xiàn)狀

　　自沙特阿拉伯1932年建國(guó)以來(lái)，累計(jì)花在海水淡化上的費(fèi)用高達(dá)950億里亞爾(約合253億美元)。沙特通訊社報(bào)道說(shuō)，到目前，沙特生產(chǎn)的淡化水產(chǎn)量已累計(jì)超過(guò)11億立方米。

　　目前沙特?fù)碛械斔凸艿?157公里，泵站29座。2010年，沙特財(cái)政用于海水淡化的撥款為134億里亞爾(約合35億美元)，比2009年增加44%。沙特屬干旱沙漠氣候，全年降水稀少，境內(nèi)又無(wú)淡水河流。因此，沙特的生產(chǎn)和生活用水主要依靠海水淡化。沙特70%的用水為淡化海水，其淡化水產(chǎn)量占世界淡化水產(chǎn)量的30%。

　　海水淡化近兩年在中國(guó)發(fā)展迅猛，業(yè)內(nèi)分析幕后推手有三個(gè)：一是水資源短缺，加快向海洋要水的進(jìn)程；二是沿海重化工項(xiàng)目對(duì)工業(yè)淡水的巨大需求；三是城市自來(lái)水價(jià)格節(jié)節(jié)上漲，水價(jià)與海水淡化成本即將并“價(jià)”齊驅(qū)。

　　我國(guó)已建成72套海水淡化裝置，日產(chǎn)24萬(wàn)噸淡水；在建和待建56項(xiàng)工程，其中10項(xiàng)工程規(guī)模達(dá)到日產(chǎn)10萬(wàn)噸以上。全部建成后，我國(guó)海水淡化日產(chǎn)220萬(wàn)噸淡水，是過(guò)去18年的總和。其中最大的海水淡化項(xiàng)目是央企國(guó)家投資公司在天津新建的北疆電廠，設(shè)計(jì)日產(chǎn)40萬(wàn)噸海水淡化能力，除了電廠自己留用一小部分，大部分淡化水將送往天津?yàn)I海新區(qū)，每年可為濱海新區(qū)輸送淡水6000萬(wàn)噸。2009年10月，北疆電廠一期項(xiàng)目投產(chǎn)，單套海水淡化裝置日產(chǎn)淡化2.5噸。隨著水價(jià)進(jìn)一步上漲，與海水淡化成本持平，更多的海水資源將很快進(jìn)入城市管網(wǎng)，從而引發(fā)規(guī)模浩大的海水淡化需求。在香港，80%公廁由海水淡化水沖刷，青島海之韻住宅小區(qū)上千戶(hù)人家排水用的是海水淡化分支管路。

　　目前，海水淡化已經(jīng)成為解決全球水資源短缺的重要途徑。