淡水资源也是困扰世界各国发展的重要因素。许多国家都面临着淡水资源危机：全世界约有12亿人用水短缺，30亿人缺乏卫生用水设施，每年约有300~400万人死于和缺水有关的疾病。据联合国《世界水资源综合评估报告》称，到2025年，全球人口将增长到83亿，处于淡水资源短缺国家的人口将增加到30亿。因此，解决淡水缺乏问题迫在眉睫。海水淡化技术能有效利用地球上丰富的海水资源，是解决淡水资源短缺的重要方法，越来越多的国家开始海水淡化项目以缓解淡水资源危机。

    发展海水淡化技术是世界各国的共识。目前，国际上海水淡化技术日趋成熟，已形成产业，增长速度和应用领域日益扩大，全球已有160多个国家应用淡化技术。除最先利用海水淡化的阿联酋、科威特等中东石油国家外，北非、欧洲、中北美洲、东南亚一带国家海水淡化应用程度也很高，尤其在中东和一些岛屿地区，海水淡化水已成为基本水源，沙特、阿联酋、马尔代夫等一些国家则几乎完全依赖淡化海水[1]。

    “当前我国海水淡化行业正处于规模化应用的关键时期。”国家海洋局科技司有关负责人介绍，我国已在沿海多地建成多个海水淡化项目，主要用于工业和生活用水。根据《2015年全国海水利用报告》，截至2015年底，全国已建成海水淡化工程产水规模100.88万吨/日。其中，海岛地区海水淡化工程规模为11.43万吨/日，主要分布在浙江、山东、辽宁和海南的一些岛屿。

    国内已建成的最大海水淡化工程是天津国投北疆电厂项目，采用“发电—海水淡化—浓海水制盐—土地节约整理—废弃物资源化再利用”循环经济模式，应用低温多效海水淡化技术，目前装机容量20万吨/日，除2万吨电厂自用外，可向社会供应18万吨。

    “十三五”期间，我国将根据沿海城市、海岛和新建工业区的水资源短缺现状及发展基础，规划布局建设不同类型海水淡化工程。同时开展海水淡化建设运营模式、水价补贴机制、电价优惠政策等研究，营造有利于海水淡化产业发展的政策和市场环境。

    1 海水淡化技术

    海水淡化技术是指从海水中提取淡水的技术，通过脱除海水中大部分盐分，使脱盐后的水达到人们生活、生产用水标准，从而实现海水的淡化。具体指将含盐浓度为35000mg/L的海水淡化至500g/L以下的用水。

    人们开始使用海水淡化最早是在16世纪，当时欧洲航海业发展迅速，航海家通过对海水加热产生蒸汽，然后冷却获得淡水。但人们对海水淡化技术的研究开始于20世纪中期，最开始的海水淡化方法以蒸馏法为主，直到20世纪70年代才有了工业化海水淡化体系。经过长期的发展，淡化技术方法按照分离过程分类，主要可分为热过程和膜过程两类，此外还有一些其他的办法，比如：离子交换法等，但是应用很少，大规模应用更加罕见。 目前工业化应用的海水淡化方法主要分为膜法和热法，前者主要以反渗透（Reverse Osmosis, RO）和电渗析（Electrodialysis, ED）为主，后者则包括多级闪蒸（Multi-tage  Flash  distillation ,  MSF），低温多效（Low  temperature Multi-stage Distillation,  LT-MED）以及压汽蒸馏（Vapor Compression,  VC），而目前应用最为普遍的技术为RO, MSF和MED[2-4]。

    （1）反渗透海水淡化技术一RO

    反渗透技术是在20世纪60年代出现并发展起来的一种高效的海水淡化方法。由于能耗较低规模灵活而发展迅速，截止到2007年全球己投产淡化项目的5g%为反渗透淡化项目。其基本原理是利用自然界的渗透现象，在溶液侧施加压力，使溶液中的溶剂以与自然渗透相反的方向通过渗透膜，进而达到分离淡化的目的，因此被称为“反渗透”。工业化应用的反渗透海水淡化基本流程如图1-1所示。海水经预处理达到进水要求后由高压泵增压进入反渗透装置，在压力驱动下部分纯水透过反渗透膜成为淡化水，其余部分以浓盐水形式排出，由于仍具有较高压力，可进入能量回收器用于进水海水增压而加以利用。

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    反渗透技术的核心是反渗透膜，关于它的制备、改性、机理一直是反渗透技术研究的重点。目前商业反渗透膜以芳香族聚酞胺复合膜为主，主要的生产厂商有日本东丽公司（TORY）、日本日东电工海德能公司（HYDERANAUTICS），美国陶氏化学（（DOW）等。由于反渗透膜为高分子聚合物，因此进水中氧化性物质、强酸碱等均会对膜表面产生不可恢复性损伤，而易结垢离子及有机物则易在膜表面浓缩沉积形成沉淀降低膜性能，甚至对膜产生损坏，因此反渗透膜系统对于进水要求较高，预处理部分较为严格。能量回收装置则是反渗透系统中另一重要装置，它的出现及优异表现对于降低反渗透海水淡化能耗，推广反渗透技术具有重要意义。

    （2）多级闪蒸海水淡化技术一MSF

    多级闪蒸是应用较早的一种规模较大的海水淡化技术，由于能耗较高，主要集中于石油资源丰富的中东地区以及热能价格低廉地区。其基本原理是加热至一定温度的海水被引入闪蒸室，控制闪蒸室压力低于盐水温度所对应的饱和蒸汽压，盐水进入后急速的部分气化，产生的蒸汽用于与进料海水换热，加热进料海水的同时本身冷凝为淡水，而盐水温度降低，引入下一级继续闪蒸。多级闪蒸装置一般包括排热段（Heat Rejection Section）、热回收段（Heat Recovery Section）和盐水加热段（Heat Input Section）三部分，具体流程如图所示。MSF技术大规模应用从20世纪50年代开始，它的出现克服了浸没式蒸发装置结垢严重的问题，可在110 ℃左右的操作温度下运行，同时操作简单。但与MED等其他热法海水

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    淡化相比热效率较低，因此一系列改进型的MSF相继出现，在一定程度上降低了其能耗。

    （3）低温多效海水淡化技术一MED

    低温多效技术是为克服结垢问题在多效蒸馏的基础上发展起来的一种热法海水淡化技术，其基本原理与多效蒸馏一致，但由于采用降温蒸发，因而具有较高的传热效率，最高蒸发温度一般不超过70℃，因而被称为低温多效。具体流程示意如图所示，一个低温多效装置由多个单效蒸馏装置组成，前一蒸发器所产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽蒸发盐水，同时本身冷凝为淡水，以此类推每一单元称之为一效。

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    为提高装置产水性能，低温多效装置多配有热压缩（TVC）或机械压缩（MVC）以提高其性能。按照海水进水方向的不同，低温多效装置可分为顺流进料、逆流进料和平流进料三种形式，其中顺流进料由高压效流向低压效，因此无需输送泵，并且高浓度料液处于低温效，可在较高的盐水温度下操作；逆流进料则相反，需要专门的输送泵，并且高浓度盐水进入高温效，极易引起结垢的发生；平流进料则各效同时输入，因此结构较其他两种简单。而按照蒸发列管的布置方向，低温多效又可分为水平管和竖管两种形式。目前世界上提供低温多效技术的公司主要有以色列IDE公司和法国SIDEM公司。由于其具有低能耗，高效率的特点，并且在利用热电厂蒸汽、实现水一电联产方面具有一定的优势，因而成为近年来发展迅速。

    以RO为代表的膜法海水淡化技术及以MSF和MED为代表的热法海水淡化技术作为目前最为常用、技术最为成熟的海水淡化方法，具有各自的优势和不足，在具体选择时应切实依据自身情况，从水源、能源、投资、成本、环境等多方面综合考虑，选择合适的方法。下表为三种不同海水淡化方法在不同方面特点的简单比较，以便于在实际选择中作为参考[3]。钢棒材料

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    1 新型海水淡化方法

    如上所述，尽管反渗透、多级闪蒸、低温多效等海水淡化技术己在全球范围内得到广泛应用，但其本身诸如能源能耗、适用范围等局限性依然存在。因此许多新型的海水淡化方法作为主流方法的补充不断涌现[4]。

    随着科技的进步，一系列不同于传统的反渗透、多级闪蒸、低温多效及电渗析方法的替代型海水淡化技术先后涌现，尽管在推广上存在某些问题，但依然对于某些特殊应用场合具有适应性。

    膜蒸馏技术是上世纪60年代开始出现的一种以疏水性微孔膜两侧蒸汽压差为传质推动力的膜分离过程，溶液中易挥发组分在膜孔中蒸发进入冷凝侧冷凝而达到分离目的。其按照透过组分转移方式或冷凝方式的不同可分为直接接触膜蒸馏（Direct Contact Membrane Distillation, DCMD）、气隙膜蒸馏（Air-Gap MembraneDistillation,  AGMD、气扫式膜蒸馏（Sweeping Gas Membrane Distillation,SGMD、真空膜蒸馏（Vacuum Membrane Distillation,  VMD）