我國現(xiàn)有技術(shù)條件下海水淡化成本構(gòu)成分析

高玉屏

（中國水利報(bào)社，北京 100038）

海水淡化又稱為海水脫鹽，是指從海水中提取淡水的技術(shù)和過程。海水淡化技術(shù)從最早 1954年在美國應(yīng)用以來，一直沒有取得革命性的技術(shù)突破，成本過高的瓶頸問題沒有得到根本性的解決。目前，世界上海水淡化技術(shù)僅在極度缺水的發(fā)達(dá)國家和沿海、海島地區(qū)得到一定應(yīng)用。

1 海水淡化技術(shù)在我國的應(yīng)用

目前我國已建成海水淡化裝置 62套，形成產(chǎn)能約40萬t/d。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括電力行業(yè)的鍋爐用水，沿海鋼鐵、石化等企業(yè)用水以及少數(shù)海島的生活用水。

據(jù)了解，我國部分較大規(guī)模的海水淡化廠開工不足，運(yùn)營困難。如天津北疆電廠海水淡化工程日處理能力10萬t，計(jì)劃進(jìn)入市政管網(wǎng)，但由于存在成本和水質(zhì)問題，該項(xiàng)目目前每天只生產(chǎn) 8000t。從目前的實(shí)際情況看，海水淡化在我國的應(yīng)用與發(fā)展存在以下幾大難題需要解決。

1.1 海水淡化成本偏高

現(xiàn)有的海水淡化技術(shù)主要可分為兩大類，一類是膜法，目前在我國占 70%；一類是蒸餾法，約占 30%。盡管海水淡化技術(shù)近些年來已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，兩種方法也相對(duì)成熟，但還沒有取得革命性的技術(shù)突破?，F(xiàn)有技術(shù)條件下的海水淡化成本仍偏高。

目前關(guān)于海水淡化成本的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)結(jié)果說法不一，主要是因?yàn)樵诤怂氵^程中，計(jì)入成本的因子不同，或者有一些因素沒有納入。據(jù)長期從事于海水淡化的天津大學(xué)王世昌教授介紹，按目前海水淡化技術(shù)水平，制水成本一般在 5～7元/t。有關(guān)專家也都同意這一看法。據(jù)了解，曹妃甸海水淡化廠（日產(chǎn)5萬t）出廠價(jià)是5.99元/t，青島百發(fā)海水淡化廠（日產(chǎn)10萬t）是7元/t。

海水淡化成本主要包括能耗、固定資產(chǎn)折舊和日常運(yùn)行費(fèi)用3大部分。近年來海水淡化成本的降低主要得益于設(shè)備價(jià)格大幅降低，如目前反滲透膜的價(jià)格只有10年前的1/5。但由于海水淡化技術(shù)已發(fā)展到一個(gè)相當(dāng)成熟的階段，繼續(xù)通過技術(shù)進(jìn)步降低成本的潛力已經(jīng)十分有限，而同時(shí)能源、人工和原材料價(jià)格增加的幅度又會(huì)較大，因此進(jìn)一步降低海水淡化成本的難度較大。

1.2 飲用淡化海水對(duì)人體健康有影響

淡化海水水質(zhì)無法與天然淡水相比。據(jù)國內(nèi)外研究文獻(xiàn)，淡化海水作為飲用水存在許多的技術(shù)難題。一是膜法生產(chǎn)的淡化海水硼含量超標(biāo)，會(huì)對(duì)人體造成損害，用于澆灌植物可造成枯萎甚至死亡，而自然淡水基本不含硼元素。二是淡化海水中有益礦物質(zhì)含量很低，引起人體營養(yǎng)物質(zhì)流失，造成多種健康隱患。三是蒸餾法淡化海水不含氧，長期飲用會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、神經(jīng)麻痹等問題。

如果通過提高工藝解決上述問題，需在原有基礎(chǔ)上額外增加較多成本。如中東國家投入大量資金對(duì)淡化海水進(jìn)行礦化調(diào)節(jié)等深度處理，使其達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 海水淡化對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境有負(fù)面影響

海水淡化會(huì)產(chǎn)生濃鹽水、添加劑等多種廢棄物，目前多直接排入海洋，如大規(guī)模生產(chǎn)將對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不容忽視的影響。

在目前技術(shù)條件下，淡化海水產(chǎn)生的高鹽廢水鹽度比海水增加約1倍，一般有直排入海和用于化工制鹽兩種處理方式。制鹽方式由于受占地、鹽場(chǎng)接納能力、市場(chǎng)需求等因素限制，一般采用很少。

大量濃鹽水排放到海中，將嚴(yán)重?cái)_亂附近海域的海洋生態(tài)，對(duì)耐鹽性較差海洋生物產(chǎn)生顯著影響，造成漁業(yè)等海洋經(jīng)濟(jì)損失，一些國家和地區(qū)曾因此對(duì)受損漁民進(jìn)行過賠償。特別是渤海灣海域水流交換條件差，近海其他污染已較嚴(yán)重，在其周邊大規(guī)模發(fā)展海水淡化必將進(jìn)一步加劇海洋生態(tài)環(huán)境惡化。山東省已經(jīng)禁止海水淡化濃鹽水直排入海。

2 海水淡化成本構(gòu)成分析

影響海水淡化成本的因素較多，主要有水源水質(zhì)、海水溫度、固定資產(chǎn)投資、設(shè)備利用率以及電力能源價(jià)格等。在不同的建設(shè)條件和運(yùn)營條件下，不同海水淡化工程的成本差異較大。其成本構(gòu)成一般包括：能源（電力）費(fèi)用、藥劑費(fèi)用、人工費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用及折舊費(fèi)用等。下面主要就現(xiàn)有技術(shù)條件下我國反滲透法和蒸餾法淡化技術(shù)的成本進(jìn)行簡要分析。

2.1 反滲透淡化技術(shù)成本分析

在設(shè)計(jì)運(yùn)行良好的情況下，我國反滲透海水淡化的噸水電耗為～4.5kW·h。按照工業(yè)電價(jià)平均水平0.58元/kW·h（2010年）計(jì)算，噸水電力成本為 2.20～2.38元；如果與電廠合建或者采用電廠直供電的情況下，電價(jià)可降到0.4元/kW·h以內(nèi)，這樣噸水的電力成本可降到1.52～1.64元。

噸水藥劑費(fèi)用為0.40元左右。

按照我國目前的平均工資福利水平，一般情況下噸水人工及管理成本約為0.10元。

設(shè)備維護(hù)、維修、清洗的年費(fèi)用約為固定資產(chǎn)總值的1.5%，為噸水0.27～0.41元。

超濾膜、反滲透膜和濾芯等耗損材料的噸水更換費(fèi)用約為0.60～0.90元。

對(duì)于10萬m3/d級(jí)別的海水淡化項(xiàng)目，在銀行長期貸款金額占總投資的70%（寬限期2年，還款期10年），流動(dòng)資金貸款額占到總流動(dòng)資金的70%的情況下，按目前的利率水平，噸水銀行財(cái)務(wù)費(fèi)用約為0.30元。

海水淡化裝置的壽命在維護(hù)良好的情況下可到達(dá)20年以上，如果按照折舊20年，殘值5%進(jìn)行，設(shè)備利用率 90%進(jìn)行估算，反滲透海水淡化的噸水折舊成本為0.87～1.30元。

綜上，反滲透海水淡化的成本在 4.16～5.59元/t之間。其中能源（電力）成本所占比例最大，占40%左右，其次是折舊和維護(hù)（包含換膜）成本，均占到22%。

2.2 蒸餾法淡化技術(shù)成本分析

蒸餾法的電力費(fèi)用較低，設(shè)計(jì)運(yùn)行良好的情況下，一般噸水電耗在1.4kW·h左右，按照如果按照工業(yè)電價(jià)平均水平0.58元/kW·h（2010年）計(jì)算，噸水電力成本為 0.81元，如果按照上網(wǎng)電價(jià) 0.4元/kW·h計(jì)算，噸水電力成本可降到0.56元/t水。

一般情況下，噸水藥劑費(fèi)用約為0.30元左右。

噸水人工及管理成本約為0.1元。

按照固定資產(chǎn)總值的1.5%計(jì)算，噸水設(shè)備維護(hù)費(fèi)用為0.36～0.50元。

對(duì)于10萬m3/d級(jí)別的海水淡化項(xiàng)目，銀行財(cái)務(wù)費(fèi)用約為0.40元/t水；如果按照折舊20年，殘值5%進(jìn)行，設(shè)備利用率90%進(jìn)行估算，蒸餾法海水淡化的噸水折舊成本為1.16～1.59元。

綜上，蒸餾法海水淡化的成本在 4.88～6.70元/t之間。其中能源成本最大，所占比例超過一半，到 55%左右；其能源成本又以熱力成本為主，約占整個(gè)能源費(fèi)用的 3/4。折舊為第二大成本，占 24%左右。

綜上所述，影響海水淡化成本最主要因素為能源價(jià)格，工程投資（體現(xiàn)在設(shè)備折舊及維護(hù)上）、生產(chǎn)負(fù)荷（如果淡化廠生產(chǎn)負(fù)荷較低，則每噸產(chǎn)品水分?jǐn)偟墓潭ǔ杀揪蜁?huì)增加，帶來淡化成本增加）。

2.3 工程投資估算

按照10萬m3/d規(guī)模，針對(duì)我國運(yùn)用較適用的低溫多效法、反滲透法海水淡化廠建設(shè)投資估算情況如表1和2所示。

表1 國產(chǎn)與進(jìn)口海水淡化裝置單位投資費(fèi)用對(duì)比表

表2 10萬m3/d海水淡化廠投資估算（萬元）

3 主要結(jié)論

通過以上初步分析，基本可以得出以下結(jié)論。

（1）在目前技術(shù)水平下，反滲透法是海水淡化綜合成本最低的工藝方法。

（2）達(dá)到工程規(guī)模是成本降低的重要條件。國家發(fā)改委在海水淡化高技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范專項(xiàng)中要求，反滲透裝置規(guī)模不低于 5000 m3/d，蒸餾法裝置規(guī)模不低于10000 m3/d。

（3）淡化廠工程投資與淡化成本呈正比。國產(chǎn)機(jī)電產(chǎn)品平均成本水平比國外低 25%左右，實(shí)現(xiàn)海水淡化設(shè)備國產(chǎn)化后，國產(chǎn)淡化水裝置工程費(fèi)用將比國外同類產(chǎn)品降低20%～30%左右，相應(yīng)淡化成本可降低6%～8%。通過設(shè)備國產(chǎn)化，降低工程投資，是降低制水成本重要途徑。

（4）蒸汽、電等基礎(chǔ)能源的價(jià)格對(duì)制水成本影響巨大，占海水淡化總成本的 50%以上。因此，選擇電廠經(jīng)營海水淡化，實(shí)現(xiàn)電水聯(lián)產(chǎn)對(duì)于降低制水成本具有非常重要的作用。

近年來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和淡化總裝機(jī)容量逐年上升，淡化水價(jià)格呈逐年下降趨勢(shì)。但是，由于在技術(shù)上沒有革命性的突破，淡化水的價(jià)格仍處在較高水平，再加上淡化水對(duì)人體健康的不利影響、海水淡化的生態(tài)影響、社會(huì)公眾對(duì)淡化水的接受程度等問題，使得淡化海水在眾多水源（包括本地水源、外調(diào)水源、中水回用、地下水等）的選擇中，仍缺乏比較優(yōu)勢(shì)。