缺水，是首都北京乃至整个京津冀共同面对的重大生态难题。即使南水北调中线和东线正式供水后，区域水资源缺口仍然巨大。“虽然海水淡化技术已经比较成熟，但相对于大部分城市的自来水价格，海水淡化成本仍然偏高。”近日，中国工程院院士王浩坦言，海水淡化产业化发展面临诸多困难，需要政府全方位扶持和培育。
海水淡化为京津冀“水困”破题
缺水，是首都北京乃至整个京津冀共同面对的重大生态难题。即使南水北调中线和东线正式供水后，区域水资源缺口仍然巨大，海水淡化成为首都破解“水困”必须考虑的远期方略之一。吹沙填海造就的曹妃甸工业区，有北京企业布局的两座日产5万立方米海水淡化工程，一座为北京控股的“膜法”项目，一座是首钢集团的“热法”项目。
北京控股旗下的曹妃甸海水淡化厂，用“膜法”日产5万吨淡化海水，已向岛上的企业供应淡水，并同时接入了曹妃甸市政管网。这一项目使用当地热电厂或火电厂的余热作为能源来源，排放的浓盐水则全部出售给附近的盐化工企业和盐场。
中关村管委会表示，日产淡水1000立方米的海水淡化（膜法）示范项目，日前顺利通过由北京节能环保中心组织的专家组验证，意味着国产“膜法”海水淡化技术和整体解决方案获得关键性突破，打破了国外技术的垄断。
某知名环保企业董事长朱荣辉介绍，“膜法”海水淡化过程，跟做豆浆原理相似。“海水中需要提取出的淡水就好比豆浆，多余的盐分和杂质则好比豆渣。”要想让淡水从纳米级的膜组小孔中“挤”出，需要用高压泵给海水施加巨大的压力。国产化设备的关键创新，就在加压和能量回收装置上。朱荣辉说，对海水的加压和能量回收再利用，能够实现处理每立方米淡水耗能仅2.1度电，而成熟的进口技术也要2.6度电。
同样在曹妃甸，首钢京唐公司的“热法”海水淡化项目2013年产水占企业新水补充量的54.27%，淡化水成本已接近城市自来水价格。技术人员介绍，由于加热使水蒸气和原海水含盐物质分离，海水水质不影响蒸馏水水质。
瞄准“循环经济”，首钢首创了海水淡化前置发电技术：在制水过程前，能源用于发电，发电后产生的余热直接参与制水，实现了能源梯级利用，直接降低成本。此前，生产一立方米的淡化海水，成本高于10元，而通过前置发电环节，成本可以降低到6元。海水淡化产生的浓盐水，销售给盐化工企业，进一步降低淡化成本。首钢总公司董事长靳伟说，京唐公司的海水淡化项目，按照规划将来年供水可达13亿立方米，相当于南水北调一期工程向北京的供水量。
据悉，根据京唐公司的海水综合利用总体规划，未来，项目建设二期后，将达到日产淡水20万立方米，实现外购新水为零；通过三期、四期建设，将达到日产280万立方米，向北京及周边城市供水。
亟待政府全方位扶持
“虽然海水淡化技术已经比较成熟，但相对于大部分城市的自来水价格，海水淡化成本仍然偏高。”近日，在河北省科协年会暨沧州渤海新区人才项目洽谈对接会上，中国工程院院士、流域水循环模拟与调控国家重点实验室主任王浩坦言，海水淡化产业化发展面临诸多困难，需要政府全方位扶持和培育。
“我国研究海水淡化技术起步较早，目前初步形成了南、北两大技术中心。”王浩表示，1972年，国家海洋局在杭州第二海洋研究所成立了海水淡化研究室，现为杭州水处理技术开发中心，主要从事膜法淡化过程的研发；1984年，组建了国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，主要从事蒸馏法海水淡化过程的研发。
“经过近40年的研发和示范，我国海水淡化技术日趋成熟。已建海水淡化装置中，反渗透法约占总容量的74%，蒸馏淡化法约占25%，其他海水淡化法约占1%。”王浩说。
他表示，海水淡化一般要高于常规水资源开发利用成本。海水淡化成本包括能源费、药剂费、设备费、管理费等。多级闪蒸成本相对较高，反渗透技术综合能耗最低，但反渗透膜一般五年更换一次，固定成本较高。
“应将海水淡化水等非常规水源利用，纳入国家水资源配置体系和区域水资源利用规划。”王浩建议，从国家水安全战略的高度，鼓励火电、石油石化、化工、冶金等高用水企业布局到沿海地区。
他认为，应将海水淡化项目纳入公益性工程项目，给予基础设施建设资金补助和配套政策优惠。
同时，对为城镇生活供水的海水淡化项目，其建设资金应由中央和地方财政给予补助；允许经批准为城镇生活供水的海水淡化水优先进入城市自来水管网，对淡化水与当地自来水的差价财政应予以补贴；海水淡化涉及的管网视为市政公用基础设施，应纳入市政基础设施建设。
“影响海水淡化成本的最大因素是能源费，要从国家水资源战略和社会效益的角度，将‘水电联产’政策上升到国家层面，增加‘水电联产’电厂的发电灵活性，促进海水淡化产业的可持续发展。”王浩说，膜法海水淡化中，电的成本占到总成本的一半左右。同时，淡化水输送需要另外建设输水管网，世界上绝大多数地区的淡化水成本要高于传统供水价格。这就需要政府给予电价、水价、税收等特殊优惠政策，否则海水淡化企业和设备制造企业均难以正常运行。
在王浩看来，还应大力发展海水淡化利用新技术。以热膜耦合技术为例，从全球已建成的热膜耦合项目来看，综合成本较传统技术低10%～15%左右。同时，正向渗透膜、电渗析、膜蒸馏等新技术和石墨烯等新膜材料快速发展，正在或将要进入产业化阶段，这将使海水淡化产业发生划时代的变革，吨水成本将进一步降低。
经济成本很难压缩
公开资料显示，现代意义上的海水淡化技术，是在第二次世界大战以后才发展起来的，彼时人类的工农业发展和人口增长进入快速模式，淡水供应日渐紧张，以至于部分沿海城市也严重缺水。水资源危机对海水淡化提出了前所未有的需求。海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法等更高效的淡化技术，先后进入规模化生产阶段，在世界各地得到广泛应用。当前居于主流的是膜技术（包括反渗透、电渗析、电去离子等）和热技术（包括多效蒸馏和多级闪蒸等）。根据全球海水淡化数据库统计，反渗透（RO）和多级闪蒸（MSF）技术设备，各占全球海水淡化装机容量的60%和26.8%，优势明显。
据国际海水淡化协会的数据显示，截至2013年，全球的海水淡化厂超过了1.7万家，分布在约150个国家，3亿多人部分或全部依靠淡化水满足日常之需。但无论采取哪种技术，海水淡化的成本都是人类绕不过去的一大难题。从海水中提取淡水必须消耗能源，无论这种能源通过何种方式取得。这就使得海水淡化需要付出的能耗和成本远高于处理江河湖水、地下水等水资源，但江河湖水和地下水满足不了需要，这就使得一些国家和地区不得不想方设法研发海水淡化技术。据国际海水淡化协会2009年的资料，进一步压缩成本的空间比较有限。
海水淡化是典型的能耗密集型产业，有研究报告表明，海水淡化虽然是用水紧张地区的解决之道，但成本门槛限制了贫困地区、内陆或高海拔地区采用海水淡化，可偏偏这几类地区淡水短缺的问题最严重。例如，印度首都新德里、墨西哥城、沙特首都利雅得和津巴布韦首都哈拉雷，此类地区的水源输送成本高昂。
在努力压缩成本的竞争中，美国企业表现较为抢眼。2008年，美国福布斯网站披露，加州圣利安卓一家公司把淡化成本压缩到0.46美元/吨。不过，能源价格的上升了也推高了海水淡化的成本。相关媒体曾在2007年载文称，美国波塞冬资源公司获准在加州圣迭戈市以北的卡尔斯巴德，建一座19万吨/日的饮用水淡化厂，初期成本估算很乐观，每吨还不到0.4美元，但2012年再评估时，已经翻了一番达每吨0.81美元。
此外，也有人在积极探索利用以风能、太阳能、波浪能等新能源进行海水淡化。风能作为技术发展最为成熟、产业化程度最高的可再生能源技术，是驱动海水淡化作业的理想能源。
同时，在利用太阳能的光效应和热效应进行海水淡化方面，国内外也做了很多有益的尝试。1870年，第一个太阳能蒸馏装置专利在美国获得批准。1872年，瑞典工程师查尔斯·威尔逊开始在智利的拉斯萨利纳斯建造第一个太阳能蒸馏淡化装置，每天生产淡化水22.7吨，供矿山工人使用，这套装置持续运行了40年。20世纪六七十年代，希腊在几个海岛上建设了太阳能蒸馏淡化厂，淡化能力为2000吨/日至8500吨/日，证明了太阳能淡化在海岛上的适用性
众多业内人士指出，尽管新能源海水淡化有着环保上的突出优势，前景诱人，但是稳定性、能源转化率和成本上的缺陷，限制了商业化发展，使其长期以来走不出“高贵冷艳”的小众局面。
