淡水资源短缺已成为全球性难题,海水淡化作为重要的解决途径,在2025年迎来新的发展态势。这一年,海水淡化行业围绕低碳目标加速变革,技术创新、成本控制与环保处理成为关键议题,深刻影响着行业未来走向。
海水淡化技术依据驱动力的不同,可分为压力驱动、热力驱动和电势驱动三大类。《2025-2030年中国海水淡化市场专题研究及市场前景预测评估报告》指出,压力驱动技术利用跨膜压差,像反渗透法(RO)、纳滤法(NF)等,驱使水分子透过膜孔,截留盐类物质;热力驱动技术借助热源或冷源,基于物质熔点、沸点差异,实现水分与盐类的分离,包括多效蒸馏(MED)、多级闪蒸(MSF)等;电势驱动技术则依靠电势差,推动阴、阳离子向正、负两级移动,达成离子与水的分离,有电渗析法(ED)、电容去离子技术(CDI)等。
在国际上,海水淡化技术大规模应用趋势显著。单独采用 RO 工艺的海水淡化工程数量及规模均超半数,总处理规模达 653.39 万 m³/d ;采用 MSF 工艺的工程数量及规模占比分别为 28.57%、19.22%,总处理规模为 243.74 万 m³/d 。从应用程度来看,呈现出 RO>MSF>MED 的格局。
国内海水淡化市场同样发展迅速,2019 - 2022 年,9 座沿海城市海水淡化工程规模稳步增长,合计新建规模达 78.33 万 m³/d 。2022 年,国内采用 RO 技术的工程数量及规模占比最多,分别为 87.50%、64.91%,总处理规模为 153 万 m³/d ,最大工程规模为 30 万 m³/d ;采用 MED 技术的工程总处理规模为 82.05 万 m³/d ,最大工程规模为 20 万 m³/d 。国内海水淡化技术应用程度排序为 RO>MED>MSF>FO ,RO 技术凭借其环境友好和节能优势,成为国内重点发展工艺。
海水淡化技术虽为解决淡水短缺提供了方案,但在工程化应用中面临诸多难题。
能源消耗是首要问题。无论何种驱动方式,海水淡化都依赖燃料、电力,导致碳排放量增加。RO、ED、MVC、FM 仅消耗电能,其余技术需同时供应电能和热能。其中,RO 与 FM 技术总耗能最低,MSF、ED 技术综合总能耗较高。RO 技术能耗范围在 1 - 5kW・h/m³ ,FM 技术采用电力压缩机时系统电耗为 4.4kW・h/m³ ;ED 技术总能耗 7 - 20kW・h/m³ ,MSF 技术综合总能耗 12.7 - 15.0kW・h/m³ 。
制水成本也是制约海水淡化发展的关键因素。目前沿海城市淡化海水定价高于普通水价,在市政用水市场竞争力不足,工业应用受工厂位置和工艺限制,输送距离越远成本越高。RO 技术制水成本在 4.03 - 6.79 元 /m³ ,电力费约占一半,且膜元件更换频繁;MED 技术制水成本 4.92 - 7.43 元 /m³ ,热耗费用占比最大。相比之下,我国沿海缺水城市远程调淡水成本约 6.5 - 7.9 元 /m³ ,淡化海水送达市政用户总成本 7 - 8 元 /m³ ,控制海水淡化成本对扩大市场份额至关重要。
浓盐水处理同样棘手。海水淡化产生的浓盐水含盐量高、有机组分含量高、密度大、重金属超标。目前的处置方式各有弊端,直接排海虽成本低,但污染海洋;深井注射选址和施工要求高,成本高;蒸发塘能耗高、维护成本高且有污染地下水风险;排入地表水或污水处理厂会影响其运行稳定性。
为实现低碳发展,海水淡化行业在多个方面积极探索。
低能耗技术成为发展重点。冷冻法(FM)、膜蒸馏(MD)、正渗透(FO)等技术逐渐崭露头角,FM 技术可利用夏冬季冷热能量增加收益,运行利润率高达 146% - 152% ;MD 技术结合膜与蒸发工艺优势,利用低品位热源降低成本,优化后的系统利用工业余热可使吨水成本下降 86.7% 。同时,太阳能、风能、核能、海洋能等清洁能源在海水淡化中的应用不断拓展,如 RO 技术利用潮汐能可节约 20.71% 电耗成本 ,太阳能与海水淡化结合可提高经济效益。
多技术组合模式不断涌现。膜工艺集成优化系统运行,UF+RO 耦合技术缓解膜污染,延长膜寿命,降低成本;FO+RO 集成提高水回收率。不同驱动方式的工艺组合节省能耗、回收资源,MSF+RO 热膜耦合技术回收余热,降低制水成本;CDI+ED+RO 耦合技术降低能耗;ED+RO 耦合技术利用 ED 回收的酸碱清洗 RO 膜,减少药剂投入。
装备与材料改进持续推进。压力驱动技术中,膜元件通过材料更替和改性优化性能,陶瓷膜和新型聚酯反渗透膜提高使用寿命;能量回收装置降低加压系统能耗,PX 和 Turbo 各有优势,改进后的一体机进一步降低能耗。热力驱动技术中,传热材料通过结构和材质优化提高传热性能,氟塑料等新材料降低成本;管道和装置材料通过提高防腐性能保障产水质量,实际应用需综合考虑成本和性能。
智能调控技术逐步应用。对海水淡化工程全流程进行科学调控,可实现设备高效运行,节约能耗和成本。目前已在自动化控制、远程监管、仿真模拟等方面取得成果,未来还可在药剂配比和集成运行方面进一步优化。
展望未来,海水淡化技术需在保障出水稳定和运行有效的基础上,更加注重技术经济性和环保性。
开发新设备是重要方向。随着 FM、MD、FO 等低能耗技术应用增多,结合新能源技术开发一体化设备,可提高系统能效,增加碳汇量,减少碳排放。
应用新材料可提升处理效能。高性能膜组件、传热材料等新材料虽多处于试验阶段,但未来在工程实践中合理应用,有望实现海水淡化系统低成本、高效能运行。
耦合多技术具有广阔前景。加大不同海水淡化技术与清洁能源的组合研究和应用,可在降低能耗的同时回收资源,增加碳汇量。
调控智慧化是必然趋势。加强智能调控在故障诊断、多系统交互等方面的工程实践,优化药剂投加,提高系统运行效能,助力海水淡化行业低碳发展。
综上所述,2025年海水淡化行业在低碳背景下面临挑战与机遇。从应用现状到现存问题,再到低碳技术发展与未来展望,行业正朝着降低能耗、控制成本、环保处理的方向加速变革。通过技术创新、多技术融合、新材料应用和智能调控,海水淡化有望在解决全球淡水短缺问题中发挥更大作用,实现可持续的低碳发展目标。
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