海水淡化（转）

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21世纪将是水的世纪。20世纪初，国际上就有"19世纪争煤、20世纪争石油、21世纪争水"的说法，第47届联合国大会更是将每年的3月22日定为"世界水日"，号召世界各国对全球普遍存在的淡水资源紧缺问题引起高度警觉。从全球范围来看，根据联合国统计，全球淡水消耗量20世纪初以来增加了约6-7倍，比人口增长速度高2倍，全球目前有14亿人缺乏安全清洁的饮用水，即平均每5人中便有1人缺水。估计到2025年，全世界将有近1/3的人口（23亿）缺水，波及的国家和地区达40多个，中国是其中之一。中国被联合国认定为世界上13个最贫水的国家之一。我国淡水资源总量名列世界第六，但人均占有量仅为世界平均值的l/4，位居世界第109位，而且水资源在时间和地区分布上很不均衡，有10个省、市、自治区的水资源已经低于起码的生存线，那里的人均水资源拥有量不足500立方米。目前我国有300个城市缺水，其中110个城市严重缺水，他们主要分布在华北、东北、西北和沿海地区，水已经成为这些地区经济发展的瓶颈。2010年后，我国将进入严重缺水期，有专家估计，2030年前中国的缺水量将达到600亿立方米。因此，为保证我国经济的可持续发展，淡水资源问题的解决已迫在眉睫。 二．解决水危机的途径--海水淡化 地球表面的2/3被水覆盖，可谓水资源极为丰富，但地球上水的总储量中97%是咸水(包括海水和苦咸水)，在余下的3%的淡水中，又有77%是人类难以利用的两极冰盖、冰川、冰雪。人类实际可利用的淡水只占全球水总量的0.7%，而且大部分属于不可再生的枯竭性地下水。 解决淡水紧缺问题有很多途径，核心原则是"开源节流"，地表水资源较丰富地区，可建蓄水工程；地表水资源贫乏地区，可实施跨流域调水；海水和苦咸水淡化；此外还有废水利用、治理水污染、节约用水等。 "开源"方面，在我国，地下取水已受到越来越多的限制，为此几十年来兴建了一批大型蓄水工程和跨流域调水，并大力提倡和推动污水回用和水的再利用。但兴建新的蓄调水工程，投资比过去大大增加，而跨流域引水则随着调水距离越来越远，调水成本越来越高，加上被引水地区的环境危害和间接经济影响以及引水的质量问题，远距离调水的传统办法正受到越来越多的质疑。而最为关键的是，这些措施并没有从根本上增加淡水资源的总量，我国淡水紧缺的问题依然十分严峻。 我国海岸线的总长为32647公里，被列为海洋大国，而且沿海和中西部地区拥有极为丰富的地下苦咸水资源，在地下取水和跨区域调水受到越来越多的条件限制的情况下，开发利用海水和苦咸水资源，进行海水（苦咸水）淡化就成为开源节流、解决我国淡水紧缺的一条有效的重要战略途径。而且，发展海水（苦咸水）淡化技术，向大海要淡水也已经成为当今世界各国的共识。 三．海水淡化技术及发展 1．海水淡化方法 海水淡化，亦称海水脱盐，是通过装置和设备除去海水中盐分并获得淡水的工艺过程。海水淡化的方法可分为蒸馏法和膜法。 海水淡化的蒸馏法主要有：多级闪蒸(MSF)、低温多效(LT-MED)和压汽蒸馏(MVC)三种技术。前两种技术主要采用蒸汽作热源，多与电厂结合、抽取透平的乏汽制造蒸馏水。压汽蒸馏技术是利用热泵蒸发技术，它仅使用电能，应用对象主要是没有热源的岛屿地区。膜法主要指反渗透（RO）技术，它利用半透膜，在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的技术。 海水淡化是当今世界竞相研究的高新技术，美、法、日、以色列等国的技术已经非常发达，而且已形成海水淡化产业。我国的海水淡化技术研究始于50年代，经过40多年的发展，也培养和锻炼了自己的海水淡化专门人才，组建了一些专门科研开发机构，在蒸馏淡化、反渗透两大技术领域，经过几个五年计划的攻关，多项工程的实践，已具有较丰富的经验。但由于人们对海水淡化的认识不完全，国家经费投入少，使这项技术不能得到很快地发展。 2．海水淡化的能耗与成本 在海水淡化技术已成熟的今天，经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内，"成本和投资费用过高"，一直被视为是海水淡化难以大胆使用的主要问题，但实际上这是一个"认识"问题。 目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、远程调水和海水（苦咸水）淡化三种。开采地下水作为一个重要的开源措施，工程量小、成本低，这是很吸引人的优点，但地下取水受资源条件限制很大，而且许多地区多年来由于过度开采地下水，已形成地下漏斗，造成房屋倾斜，甚至导致了海水倒灌等环境危害，地下水的开采已经受到制约。 远程调水，目前并没有把工程投资费用以及被引水地区的间接经济损失计算在内，仅以日常运行费用、管理费计算其成本，这与真正成本相差很大。其实引水工程，除了巨额的投资之外，还要占用大量耕地，还存在被引水地区的环境危害等问题。如引黄济青（岛）工程，占地达6.2万亩，还会造成黄河断流、植被破坏等生态环境问题，而生态环境的破坏在经济上是难以估量的。80年代实施的引滦入津工程，时至今日每立方米成本仍达2.3元左右，距离天津市民的用水价1.4元有0.9元的政府补贴。专家预测，南水北调工程实施后，长江水流到北京，按现行不变成本计算，综合成本在5元/立方米以上，甚至有专家预测每立方米将达20元。美国有资料认为，远程调水超过40公里，成本将超过海水淡化。 对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来，随着技术的提高，海水淡化的能耗指标降低了90%左右（从26.4kwh/m3降到2.9kwh/m3），成本随之大为降低。目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米，苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米，如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右，河北省沧州市的苦咸水淡化成本为2.5元/立方米左右。如果进一步综合利用，把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等，则其淡化成本还可以大大降低。至于某些生产性的工艺用水，如电厂锅炉用水，由于对水质要求较高，需由自来水进行再处理，此时其综合成本将大大高于海水淡化的一次性处理成本。可见，如果抛开政府补贴等政策性因素而单从经济技术方面分析，海水淡化尤其是苦咸水淡化的单位成本实际上是很有竞争力的。 几种淡水获取方式的成本比较单位：元/立方米

取水方式	平均成本
开采地下水	限制开采量
远程调水	引滦入津：2.3元/立方米(直接成本)
	南水北调:5-20元/立方米(到北京平均水价)
海水淡化	海水：4--7元/立方米(综合成本)
	苦咸水：2--4元/立方米(综合成本)

在我国，由于受计划经济的影响，长期以来一直没有良性的水价形成机制，自来水的价格与价值严重背离，政府负担着巨额补贴，自来水的价格普遍偏低，目前自来水的价格一般为1.5-2元/立方米，随着淡化技术的不断进步和产业化规模效益的显现，海水（苦咸水）淡化的成本将会越来越低。2000年10月朱熔基总理在南水北调座谈会上强调："要建立合理的水价形成机制，逐步较大幅度提高水价，充分发挥价格杠杆的作用"。随着淡水资源的日趋缺乏，各个城市节水措施已经出台，实行自来水限量使用，超标加价。由此可以预见，在不久的将来，一方面海水淡化成本不断降低，另一方面自来水的价格不断上涨，两者将越来越接近，自来水价格甚至将高于苦咸水淡化的成本，海水淡化的成本问题将得以解决。成本问题的解决将会对海水淡化的广泛应用及产业化进程产生极大的促进作用。 四．建立海水淡化产业刻不容缓 1．国内外海水淡化产业 早在400多年以前就有人提出海水淡化的问题，进入20世纪后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展，70年代以来，更多的沿海国家由于水资源匮乏而加快了海水淡化的产业化。目前，无论是中东的产油国还是西方的发达国家都建有相当规模的海水淡化厂。沙特、以色列等中东国家70%的淡水资源来自于海水淡化，美国、日本、西班牙等发达国家为了保护本国的淡水资源也竞相发展海水淡化产业。截至1997年底，全世界单台产量在100吨／日以上的海水淡化设备，日产水量就已达2300万吨，且一直以10%-30%的速度增长，由此带动了淡化水产品提供、设备制造、工程安装、技术服务等整体海水淡化市场的巨大需求。目前世界上每年海水淡化市场的成交额已达数百亿美元。在我国，海水淡化年产量也已超过了千万吨。 中国是继美、法、日、以色列等国之后研究和开发海水淡化先进技术的国家之一，继西沙群岛日产200吨电渗析海水淡化装置成功运行后，又先后在舟山建成了日产500吨反渗透海水淡化站，在大连长海建成日产1000吨海水淡化站。日前，我国最大的日产18000吨苦咸水淡化工程在河北沧州建成投产。 改革开放后，中国的经济高速发展，淡水需求量急速增加，加上北方多年干旱，国家对海水淡化产业化已非常重视，国家、集团公司、个体投资者都看好这一行业，海水淡化产业化将很快被插上腾飞的翅膀。 2．海水淡化的潜在大市场 海水淡化业市场主要包括有工程设计、设备制造、工程安装、淡化水产品提供、技术服务等等。 从国际市场方面来看，20世纪70年代以来，大多数沿海国家由于水资源问题日益突出，都直接卷入了海水淡化的发展潮流。无论是中东的产油国还是西方的发达国家，都建设有相当规模的海水淡化厂或海水淡化示范装置，北欧、南美和东亚地区每年海水淡化设备进口和工程安装市场有近100亿美元，且仍在高幅增长之中，南亚、中亚和非洲也有众多的海水淡化潜在用户。海水淡化的国际市场规模巨大。 从国内市场方面来看，针对我国的国情，海水淡化可定位于市政用水的补充，以缓解供水紧张状况，同时也可用于废水资源化，达到废水回用的目的。我国是一个海洋大国，海水资源极其丰富，西部地区则有相对丰富的苦咸水资源，这为我国发展海水淡化产业提供了前提和基础。另一方面，我国淡水资源的紧缺已众所周知，每年全国缺水数百亿立方米，因缺水影响的国民产值达数千亿元。可见工程设计、设备制造、淡水提供、技术服务等海水淡化产业具有广阔的国内市场空间。 针对海水淡化设备制造市场而言，目前我国已基本具备了海水淡化设备的加工制造能力，质量保证体系也可以满足要求，其设备制造成本比国外至少低30%左右，在国际市场上具有很强的价格竞争能力。 3．海水淡化产业投资价值与利润空间 我国政府已经充分认识到了政策支持对海水淡化产业化的重要性和必要性。已将海水淡化列入《中国21世纪议程》中，作为实现水资源持续利用的推广示范工程技术。海水淡化产业化所必需的外围环境正在日益改善，海水淡化的产业化基础已基本具备，在日渐成熟的国内外环境中，我国的海水淡化产业即将进入一个高速发展期。 在工业社会里，人们将产业定义为技术加资本。目前，我国的海水淡化技术比较成熟，进入了商业化阶段，该行业巨大的经济发展空间正在吸引着越来越多的产业资本和金融资本的进入。纽约投资企业贝尔-斯特恩公司首席投资战略家伊丽莎白·麦凯认为，水业将是21世纪最大的行业，而作为未来水业发展方向之一的海水淡化产业，其投资价值相当看好。华尔街专业人士分析，继IT股和生物股之后，海水淡化公司的股票将成为投资者一致看好的炙手可热的新兴成长股。 海水淡化产业市场规模大、收入相对稳定和具有高成长性的特点，使得它拥有高于其它行业的平均利润率。该行业正处于成长阶段初期，同行业竞争较少而需求巨大，有利于有实力的先行涉足者形成寡头垄断，获取超额利润。 在我国，海水淡化产业化尚处于起步阶段，加大资金投入，制定鼓励和倾斜政策，引进先进设备和创新人才，加大力度，加快步伐，刻不容缓。海水淡化产业作为中国乃至全球范围内新兴朝阳产业，在新的世纪中必将有突破性的飞跃发展。

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海水淡化 学校:东港海事 班级:輪三乙 作者:李育名林龍亿 一、前言 海水淡化的原理 海水或盐水淡化（ Desalination ）系一种水处理技术，其原理乃是利用能源将盐水（ Saline Water ）分離成兩部分，一部分为含盐极低的淡水（ Fresh Water ），另一部分则为含高盐量 之卤水（ Brine ），而由此达成淡化之目的。 海水淡化发展沿革 淡化技术迄今已有五十多年的发展歷史。在二次大战期间，各国为了供应在干燥地区作战的 军队饮水需求，开始重视海（咸）水淡化技术的研究与应用。美国政府于1950年代成立盐水 中心（ Office of Saline Water ），进行淡化技术应用之研究。全世界至1960年代末期开始有 日产量8000吨海淡厂的兴建营运，而薄膜制程一直到1970年代才达到商业化的运转。 根据国际淡化协会（ International Desalination Association, IDA ）之统计，截至2001年 年底为止，全世界共有133个国家应用海水淡化系统，淡化水的日产量（单位机组日产100吨 以上者）已达3,240万吨。其所产制的淡化水不仅用來供应民生用水、公共给水及灌溉用水等， 也供应一般工业用水。同时，由于淡化水的水质较好，也提供作为高科技半导体厂超纯水的原水。 因此，淡化水的应用可說是非常广泛。在世界上许多臨海的民主先进国家或地区，海水淡化已经 成为与传统水源同样重要的新兴水源，将海水淡化用來做为有效缓和或解决水资源供需失衡的方 案。 海水淡化利用概况 早期海水淡化的应用大都集中在干燥且缺水的中东地区。如今，随着全世界人口的成长及工商业 的发展，各国的用水需求快速增加，在传统水源开发的成本与困难度逐年增加以及水资源供需情 势日益紧张的情形下，各国纷纷开始寻找新的水源，其中应用淡化技术來开发辅助水源为各先进 国家最常采用的方法。除中东、欧美、以及大部份岛屿国家外，亚洲国家如日本、新加坡、南韩、 中国大陸与印尼等也都已积极发展或应用海水淡化。 二、本文 全世界一百二十多国采用海咸水淡化技术取得淡水，淡化机组总共可处理约二千六百万吨以上之 淡化水，其中海水淡化约占有三分之二之比率，剩下三分之一是咸井水淡化。根据统计，海水淡 化之机组与生产量以每年百分之十以上的速度在增加。亚洲国家如日本、新加坡、南韩、中国大 陸与印尼等也都已积极发展或应用海水淡化做为替代水源，以增加自主水源的數量。台湾地区已 经使用海水淡化技术之地区主要以離岛为主，计有澎湖、金门及马祖等地区(详表一)，而台湾本 岛则尚在规划当中。台湾本岛之水资源在开发规模逐渐缩小的政策下，水资源之短缺将更为严 重。对此，在多元化水资源供给的目标下，海水具有取之不竭之特性，其担负生产大量淡水的使 命也就逐渐增加。 近年來淡化技术已经有相当的进步，对于增加产水率、节约能源、降低结垢等有很大的改善，至 于淡化所需之材料也易于取得，使用寿命也逐渐延长，相对的，单位产水价格也就日渐降低。总 而言之，就是海水淡化规模愈來愈大，耗能愈來愈低，成本愈來愈合理。尤其，若是以鼓勵民间 企投资兴建营运模式(BOO或BOT)推动，其成本更是具有商业化的潜力，目前全球已有三十多 个个政府与企业共创双赢的海水淡化成功案例。 1、国际海水淡化推行现况[1] A、沙乌地阿拉伯 地处沙漠地区，年降雨量仅一百公厘，水资源有限，海水淡化为唯一可大量供应工业及民生用水 的水源。截至目前，沙国政府已投资约新台币三千六百亿元，总共兴建一千二百六十座海水淡化 厂，每日产水量近七○五万吨，供民生使用占百分之九十六，供工业使用占百分之四。其海水淡 化厂數量为世界第二位，但每日产水量为全球第一。能源取得大部分均利用邻近电厂之低压蒸气 及电能。至于海淡厂的卤水排放，利用先进排放口设计或稀释后排放至波斯湾中。 B、美国 美国本土部分地区，如南加州因用水需求成长迅速，但受水文、地形限制及环保意識高涨影响水 库的开发。对此，美国政府即成立咸水及水资源研究技术中心，订定水资源淡化法、结合民间企 业从事淡化技术的研究与发展。之后，在海水淡化具有被民众接受程度高、兴建时程短、供水稳 定、技术成熟、价格逐日下降等特性下，各州及地方政府纷纷推出以海水淡化作为替代水源的方 案。目前全美水淡化厂共二千五百六十三座，居世界首位；淡化水产量为每日三六○万吨，居全 球第二。其中供民生使用占百分之八十，供工业使用占百分之二十。海淡厂的卤水排放乃利用先 进排放口设计或稀释或回收技术减少、消减卤水对海域环境之影响。 C、日本 日本年平均降雨量一千七百公厘，但跟台湾一样由于地狭人稠、川短流急，大部分降雨无法有效 利用，且降雨量分布不均，再加上水库优良坝址已经不易寻获及民众环保意識高涨，传统水资源 开发方式无法满足水资源需求。七○年代，日本经济发展因水资源不足遭遇瓶颈，通产省出面成 立财团法人造水促进中心，邀集民间机构參与，从事海水淡化技术开发及推广，以海水淡化作为 替代辅助水源。目前日本共有三百七十座海水淡化厂，总产水量为每日七十八万吨，其中工业用 水占百分之八十七，民生用水占百分之十三，民生用水海淡厂以離岛地区为主。能源取得大部分 均利用邻近电厂之低压蒸气及电能，但是離岛(如冲绳)则直接依赖电能。海淡厂的卤水排乃是利 用先进排放口设计或稀释或回收技术减少、消减卤水对海域环境之影响，并政府亦提供合理补偿 化解渔民抗争。 除上述主要国家以外，新加坡为了摆脱没有自主水源、长期依赖马來西亚供水的困境，已经着手 规划利用海淡技术，冀望在公元二○一○年前日产四十五万吨淡水。中国大陸也受贫水之苦，也 将逐步采用海水淡化技术，以弥补水资源供需失调的问题。沙乌地阿拉伯正兴建每日产水量可达 七十二万吨的蒸馏法海水淡化厂。总之，海水淡化生产淡水是未來的趋势，但是其能源供应问题 亦是海水淡化之重要考虑因素。 2、国内现有海水淡化场 国内现有之海淡厂九座(含正在施工者)除核三厂兴建供冷却用水的海淡厂外，皆位于離岛地区。 民国七十八年，台电公司为稳定供应核三厂电厂用水，投资二亿六百万元兴建蒸汽压缩式海淡 厂，日产水量二‧二一吨，供应核三厂冷却用水与小部份民生用水，粗估每吨产水价格四十五元。 民国八十四年起政府陸续于澎湖、金门、马祖地区兴建海水淡化厂，以解决離岛地区枯水期军民 严重缺水问题。海淡厂之建设全數由政府编列预算执行，但因为海淡厂之日产水量均未达二万吨 以上之经济(商业运转)规模，单位建造成本皆较高，目前離岛海淡厂之造水成本高达六十元左 右。但是随着能源耗用降低、技术层次降低及市场需求提高，经经济部水利署计算，不含土地、 输水管线、回馈补偿，单位建厂成本约为每吨新台币五万元；单位造水成本，以含建厂、土地、 管线、营运、回馈、设备更新，及利息百分之六，二十经济寿龄计算，每吨约新台币三十至四十 元。 3、淡化之方法与成本 目前世界已商业化的海水淡化制程有逆渗透式、多级闪化式、多级效应式、蒸汽压缩式等四种 [2]，台湾大多使用逆渗透式[3]进行海水淡化。各种海水淡化方法之产水成本比较于表二，表中 可分成多目标与单目标類，其差異在于单目标仅以产水为唯一目标，多目标则可以配合发电(汽 电共生)或是利用其他热源作为动力。表中可見，逆渗透式与蒸汽压缩式海水淡化在造水成本上 分别为三十五‧六七元及三十一‧二一元，而多级闪化蒸馏及多效闪化蒸馏式之海水淡化成本则 高出许多。至于多目标之海水淡化厂在能源成本的降低之下，单位产水成本也降低，但仍较单目 标之逆渗透法及蒸汽压缩式设立之海水淡化厂來得高。究其产水成本较高之原因，主要是推动海 水淡化设备之「能量」，另外就是「设备」之成本。经过综合评估后，多效蒸馏法因能量价格过 高竞争性较低，蒸汽压缩式主要用于大型蒸汽压缩机组，逆渗透式则属于较佳之选择，因其除了 海水淡化外，亦可对于生活废水回收后再生产净水。但是，海水淡化产水成本对于目前自來水水 价仅有十元(台北市十一元)而言，是根本不具竞争力的。 4、海水淡化之成本分析 淡化处理过程中最重要的成本因素是能量。目前最先进的技术所需的能量也占了总成本的百分 之三十至四十左右，也就是說，海水淡化厂之产水成本大部份花费在电力，再加上台湾因资源贫 乏能源之取得不易，大都必须经由进口，因此再设立海水淡化厂时之能源问题，将是海水淡化厂 设立成败之关键。 如表三所示为各种海水淡化设备生产每吨水所需要的用电量，其中逆渗透(RO)生产每吨水所耗 电量为八‧五瓩(kw-hr，千瓦小时KWH，即一度)，若电费以每度二元來计算，生产每吨淡水所 需电费约为十七元，占造水成本四十元的百分之四十二‧五。可見，能源费用在海水淡化制水成 本中占有极大的比率，所以在选择淡化制程时，必须对未來所能使用的能源方式与能源消耗量进 行更审慎的评估，才能规划出制水成本为最低廉的淡化制程。 在美国，由于能源充足，大部分海淡厂均利用邻近电厂之低压蒸气及电能，近年來也朝向结合电 厂兴建以推动海淡厂之方式，如佛羅里达州的Tempa规划中日产九万五千吨的海淡厂，厂商提 出之企划书中其造水成本只要每吨新台币十七元。反观台湾，目前采用逆渗透之海淡厂，因产水 规模尚未达到商业运转规模，且有些地区之海水淡化厂并未二十四小时运转，产水量不足之下造 成单位产水成本大增，甚至高达每吨六十元，政府却以补贴的方式，弥补现有海水淡化厂生产淡 水成本与水价之差额，造成政府财政极大的负担。如今，将水利建设之海水淡化厂兴建列为公共 建设优先项目，并且作为奖勵民间參与公共建设项目，政府必定提出多种优惠措施与协助，吸引 厂商投资，不可?A蹈过去之覆辙，轻易作出水价补贴之政策，而是由实质建设补助或税费减免 等降低其产水成本，并增加其营运利基[4]。 实际上，美国采BOT或BOO方式鼓勵民间投资海淡厂，正式商业营运目之水价每吨约新台币 十八至二十八元，如洛杉矶十八元、紐约二十八元；日本政府采行补贴相关措施后，水价每吨约 新台币二十至三十六元，如东京三十三元，横滨二十七元，札幌三十六元，大阪二十元。在台湾 地区，其自來水价目前仅为十元(台北市十一元)，即使海淡厂产水成本降至十七元，其商业营运 之水价必定高于现在水价甚多，如何处理这样的问题将考验政府能力。 5、海水淡化之特性与商机 虽然然海水淡化之方式有四、五种之多，但因逆渗透式除可以海水淡化生产淡水外，亦可以针对 非污染性废水进行回收再利用，故兹以逆渗透法式之海水淡化厂进行分析，并将蒸馏式之海淡厂 所生产水质进行比较。如表四所示为逆渗透式及蒸馏式海水淡化所产生的淡水水质与各种水质标 准进行比较，其中以蒸馏法制成之水质较佳，可以达到一级工业用水质标准；逆渗透法制成之水 质则可以符合「台湾省自來水水质标准」及「台湾省饮用水水质标准」。换句话說，当经过逆渗 透或是蒸馏所产生的淡水，皆超过自來水水水质的标准，也就不必如自來水公司另行设置净水厂 进行原水水质净化，此商机之一也。 另外，政府若能将海水淡化厂生产之淡水供应范围设定于高科技园区(制程如图一所示)，即可将 已经合于自來水水质之海淡水(B点或C点水质)用作园区内生活用水[5]及用于一般性的制程用 水或冷却用水。至于需要用到比B点或C点更高水质时，可以由海水淡化厂商再进行一次纯化 得到净水(D点水质)，二次纯化可得到超纯水(E点水质)[6]，其成本如表五所示。此外，经由「饮」、 「用」分離之系统[7]，其中一次纯化得到的净水亦可以布设专用管线作为「生饮」用水，而生 活废水或冷却废水已可经由海水淡化厂? ^收再利用制成仅供「用」的水，将可大大降低单位产 水成本，此为商机二也。 总而言之，就逆渗透法制成之淡水來說，若仅要达到自來水标准，其电力(能源)需求较低，厂商 之投资成本就会降低，而对于已经达到自來水质之海淡水(简称海淡自來水)，将供水范围设定在 高科技园区，并将园区内之各供水标的明确区分为「饮」、「用」，将有助于海淡水之多层次贩 售的商机。甚至若能善用科学园区中之汽电共生或废热等再生能源，亦可降低海水淡化厂商之单 位产水成本。

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6、海水淡化技术 多级闪化法 原理：蒸馏与凝结最大规模： 57600 CMD ／组能源需求：蒸汽及电能 多级闪化法系运用蒸馏的原理，即液体在沸点时将产生蒸汽的原理，将溶液中的水份转变成蒸 汽，而与溶解于溶液中的盐份分離。闪化（ Flashing ）以减压方式降低沸点，并产生蒸汽，再 将蒸汽冷凝后即可制得淡水。由于此方法并没有使含盐水真正沸腾（仅是表面沸腾）与热传表面 积接触，可以大幅改善因蒸馏产生的积垢（ Scale ）问题，并于1950年代即已有商业化规模， 加上其产量较大，广为中东产油国所采用。 多级闪化制程主要分成兩个系统，一为加热区，作为进料海水之预热使用，一般多采蒸汽作热源， 蒸汽冷凝后回到锅爐。另一为闪化区域，系一多级的闪化与热回收区，通常为16级至50级 不等，级數随着不同的设计要求而决定。各级蒸发室的压力依次递减，海水从一级到另一级不断 闪化，此区域内并不需要外加热量。已闪化蒸发的水蒸汽上升与蒸发室上端盘管中之冷进料海水 作热交换而冷凝成为淡水，最后一个蒸发室则用蒸汽喷射器（ Steam Ejector ）抽真空，造成 盐水之表面沸腾 蒸汽压缩法 原理：蒸馏最大规模： MVC ： 4500 CMD ／组TVC ： 10000 CMD ／组 能源需求： MVC （电能） TVC （电能及蒸汽） 蒸汽压缩技术进入商业用途始于1930年代，由于此技术并不需要大量蒸汽作为热能，可用以 替代多效蒸馏（ MED ）或多级闪化（ MSF ）等海水淡化程序，并具有易组装及可搬迁之特 性，在蒸汽取得不易的地区，颇具吸引力。 海水由于含有盐類之缘故，其沸点较纯水为高（即高于100 ℃ ），而当过热蒸汽（组成为水 蒸汽）遇冷凝结时，其凝结温度将比原蒸发之沸点为低。故吾人可将蒸汽压缩，以提高蒸汽之压 力与温度，作为蒸发海水的热源，由于压缩蒸汽在蒸发管束中冷凝时将释出潜热，用以加热海水 可得到更多的蒸汽。蒸汽压缩的方式可分为机械压缩（ Mechanical Compression ）与热压缩 （ Thermal Compression ）二類。机械压缩的动力源可为电力马达、涡輪机或柴油引擎，热压 缩则采蒸汽喷射（ Steam Ejector ）方式。 多效蒸馏法 原理：蒸馏与凝结最大规模： 15000 CMD ／组能源需求：蒸汽及电能 多效蒸馏法是海水淡化技术中较早发展成功的方法之一。其原理系利用高温蒸汽与海水之温差进 行热交换后，将受热沸腾而蒸发的海水（不含盐的水蒸汽）冷凝并收集而成。 目前借此原理发展出沉管式蒸发器（ Submerged Tube Evaporator, STE ）因将水蒸汽及凝集 液收集于管线，且管线沉置于蒸发器之海水或卤水中，故以此为名，其缺点为易结垢。以及管壳 （ Shell & Tube ）式蒸发器，此种蒸发器系针对沉管式热利用效益较低之缺点加以改进的热交 换方式。依海水在管中的流向又可分为垂直管蒸发器（ Vertical Tube Evaporator, VTE ）与水 平管蒸发器（ Horizontal Tube Evaporator, HTE ）兩种形式。 逆渗透法 原理：薄膜逆渗透最大规模： 10000 CMD ／组能源需求：电能 逆渗透法自1970年代后期发展出第一座海水淡化厂以來，一直是最具竞争力的处理技术之 一。逆渗透法之原理系利用半透膜中分子晶格空隙对水及盐類溶解度的差異而将其分離。在半透 膜兩侧分别为淡水及含盐類之溶液。依热力学定律，物质会趋向较低化学势能之方向移动，因盐 水之化学势能较清水为低，故由淡水一侧会产生渗透流，通过膜面，进入盐水溶液，直到膜兩侧 化学势能达到平衡为止。当兩侧之压力差等于渗透压时，则达到平衡狀。若在盐水一侧施以一大 于渗透压之压力时，则盐水之化学势能会高于清水，而使盐水中之水份，通过膜面流向清水侧， 此种现象即称为逆渗透。 电透吸法 原理：薄膜法（阴阳離子分離）最大规模： 5000 CMD ／组（原水非海水） 能源需求：电能 电透析法很少被应用在海水淡化方面，因海水所含的TDS较高，若以此法淡化海水，所耗费的 每吨水耗电量将较RO法为高，不符合经济效益。此法多应用在咸水淡化上，因咸水所含TDS 较低，故成本较低。 电透析法亦属薄膜程序（ Membrane process ）之一种，早期运用于盐水（ Brackish water ） 的去矿化处理（ Demineralization ）后制成为饮用水。商业化的电透析制程开始于1960年代， 比逆渗透制程约早10年。其中往復式电透析法（ Electrodialysis Reversal, EDR ）可大幅改 善积垢的问题，几已成为电透析法之主流。 1980年代因使用脂肪质阴離子薄膜（ Aliphatic anion membrane ）之缘故，往復式电透析法更得以有效解决各种问题，包括悬浮物质、有机物、 含矿物质之排放等。盐類溶解于水中将分解产生離子，且盐類溶液属电解质（ Electrolyte ）， 电透析法系将无數的阴／阳離子薄膜，交错的串聯在一起，电解质溶液则在膜间流动，兩侧施以 直流电电压后，阳離子将移向阴极而阴離子将移向阳极。其中阴離子可顺利通过阴離子薄膜，但 是再往前时却会被邻近的阳離子膜阻挡，反之，阳離子也仅能通过阳離子膜，而无法通过阴離子 膜。最后乃得以分離出低电解质浓度的溶液（淡水）以及高电解质浓度的溶液（卤水）。 国内现有之海淡厂九座(含正在施工者)除核三厂兴建供冷却用水的海淡厂外，皆位于離岛地区。 民国七十八年，台电公司为稳定供应核三厂电厂用水，投资二亿六百万元兴建蒸汽压缩式海淡 厂，日产水量二‧二一吨，供应核三厂冷却用水与小部份民生用水，粗估每吨产水价格四十五元。 民国八十四年起政府陸续于澎湖、金门、马祖地区兴建海水淡化厂，以解决離岛地区枯水期军民 严重缺水问题。海淡厂之建设全數由政府编列预算执行，但因为海淡厂之日产水量均未达二万吨 以上之经济(商业运转)规模，单位建造成本皆较高，目前離岛海淡厂之造水成本高达六十元左 右。但是随着能源耗用降低、技术层次降低及市场需求提高，经经济部水利署计算，不含土地、 输水管线、回馈补偿，单位建厂成本约为每吨新台币五万元；单位造水成本，以含建厂、土地、 管线、营运、回馈、设备更新，及利息百分之六，二十经济寿龄计算，每吨约新台币三十至四十 元。 台电核三厂海淡厂..澎湖海淡厂..澎湖虎井屿厂..桶盘屿厂...澎湖望安岛厂..马祖南竿海淡厂..马 祖西莒...金门海淡厂 海水淡化制程有逆渗透式、多级闪化式、多级效应式、蒸汽压缩式等四种。 1.兴建海水淡化厂所需考虑的因素包括制成水水质要求、原水特性、能源取得方式、卤水排放 对环境影响等。本计画针对上述四个工业区之现况因素分析，认为均具备有兴建海水淡化厂之充份可行条件。 由于海水淡化系使用能源(电能或热能)将海水中的盐份去除，达到制造淡水的目的，故在能源的需求上较其它水源为高。再加上药品费用及其它固定成本，导致海水淡化水每吨营运成本较传统自來水营运成本为高。而随着地区不同，价格亦有极大的差異。根据本计画初步分析，台湾地区兴建一日产量约4万吨之海水淡化厂每吨淡水成本(包含兴建资用之 摊还)，若用逆渗透法(R0)约为新台币34元;当蒸汽价格是新台币38.2元/MBtu时，.使用多级闪化法(MSF)约为新台币39元，使用多效蒸馏法(MED)亦约为新台币39元。 海水淡化厂对环境的影响主要在于其排放的卤水。蒸馏法海水淡化厂将排放出温度较正常海水高约1oC左右之卤水，而逆渗透海水淡化厂排放之卤水与周遭海水温度相近。不論何种卤水，在根据海流狀况妥善规划排水管路之下，对海域生态之影响将可减至最轻微。未來海水淡化厂之兴建营运方式，可考虑公有民营或民有民营(BOT或BOO)方式。若采用BOT方式，则系由政府负责取得土地，由公民营机构负责兴建、营运及操作，待营运期满后产权移转回政府。虽然目前淡化水成本较自來水价或自行抽取地下水成本为高，在将來自來水价合理提升反应制水成本及地下水有效管制以后，同时在工业用水极度短缺的情形下，政府应积极推动辅导民间企业自行等资兴建海水淡化厂，以减轻政府对开发新水源之压力与百姓之负担。 B.建议 海水淡化在未來增辟替代水源之方案中，为一不可或缺的研究方向，故提出以下建议以供水资源 局作为參考: 1.对2.台湾西部沿海地区彰化滨海工业区、云林離岛工业区、台南滨南工业区及台南科技工业 区之可能兴建厂址进行细部规划，3.包括产量规模、使用技术及來源、场址的地质与4.海象调 查、占地面积需求、主要设备规格订定、细部成本及财务分析等等。 5.未來海水淡化厂之推动，6.可參考「7.奖勵民间參与8.交通建设条例」9.及「10.鼓勵公民 营机构兴建营运垃圾焚化爐推动方案」11.等鼓勵民间投资公共建设之方案，12.修订研拟相关 法令政策，13.结合台电、台盐及民间厂商來共同14.推动。尤其若能与15.汽电共生等能源设 施上互相配合，16.则更能降低成本，17.达到资源能源利用之最佳化。 18.综上所述，19.未來推动海水淡化厂之兴建，20.应积极鼓勵各公民营机构參与21. 。水资源 局宜早日订定鼓勵民间厂商參与22.海水淡化厂建厂营运之政策及法令，23.并将24.海水淡化 之技术、产能及成本分析资料提供给各公民营机构做为其參与25.投资之參考。 地表的70%是覆盖着水，但是绝大部分是不能饮用的海水；而地球上的水仅有3%是淡水，而 其中只有1%是可以被轻易取得的地表水。脱盐的过程是，自取得略带咸味的水或是盐水中，除 去水中的盐分及其他不可溶解的固体成分，因此可得到淡水。海水淡化的做法，因着很多 的原因而成为一种诱人的水资源，尤其是这种供水來源几乎是无限也不受干旱的影响。在沿海国 家，淡化海水的工程并不受政治变局影响，没有那些因數个国家共享河流水源所产生的问题。内 陸国家如果想从海边引水，则需要额外的开销以及合作。海水淡化技术的发展只需要符合当地的 需求，用不着大规模的水利工程计划。海水淡化计划也不会造成当地原住民被迫迁移，改变当地 居民的生活型态，或是严重破坏的当地生态。脱盐过程主要是将含盐的水转化成可饮用的 水。此淡化工程也被利用于：净化含硝酸盐、除草剂和有机物质的农业排水及工业废水；借此改 善含高量矿物质的饮用水水质；都市污水处理；改善用饮用水中的味道、惡臭和颜色。在 很多情况下，海水淡化并不是社区供水的唯一來源-虽然这可能在海水淡化的成本降低后将有所 改变（对非常缺水的沿海地区來說尤为如此）。通常它与一些成本较低的供水來源一起作为社区 供水的來源。 1991年，世界约120个国家的海水淡化处理厂每天能够生产155.4亿升的水。在 加勒比海、北非及中东的很多地区，除去盐份的水是城市的主要供水來源。现在，沙乌地阿拉伯 海水淡化生产能力名列世界第一，该国海水淡化总产量占世界总量的24%。人们对海水淡 化作用最关心的是，此过程过于昂贵、消耗的能量过多。在某些地方，海水淡化之后的水价是当 地传统水源价格的很多倍（以纳米比亚干旱的北部沿海地区为例，一个新的脱盐水处理厂生产的 脱盐水将比当地的地下水贵35%）。然而，技术突破正开始降低淡化海水的价格（虽然还没有 以人为方式降到农业用水所支付的那么低的水平）。人们往往将海水淡化与现有的供水系统进行 成本比较，通常这种比较并没有进行充分公正的成本-收益分析。为了公正起見，应该与开发其 他新的供水來源的成本相比较（而且所有的成本都应该包括在分析之内，如环境成本和社会成 本）。采用这种比较方法，人们就会发现从经济方面和环境方面來說，海水淡化都可以和建造水 坝、水渠以及进行其他新的水利建设相媲美。去除的盐量大大影响了淡化的成本，因为要 使用一定的方法來除去盐份。要去除的盐份越多，脱盐的过程也就越昂贵。海水淡化处理厂的生 产能力也会影响成本，一般說來，规模较大的工厂的生产成本也就更低一些。淡化处理过程中最 重要的因素是能源。目前最先进的技术所需的能源也占了总成本的30~40%。其他因素包括需要 处理的水的体积和類型、所选定的处理过程、去除的盐份的处理（浓缩）、各种规定条款、土地 成本以及将水运抵、运離工厂的运输成本。 海水淡化(下) Desalination 最近的突破有望减少海水淡化的成本，重要的是减少了所需的能源。例如，1998年，总部 设于新加坡的AquaGen跨国公司宣布，它开发出一种更便宜的、可轻易搬运式的淡化处理设备， 可在任何地方迅速组装。 AquaGen跨国公司的总裁Gavin Liau声称，设备的标准元件系统简化 了安装程式。一个工厂生产100立方公尺水（2万5千加仑）的成本却不到30万美元。 Liau說， AquaGen出售兩种海水淡化设备：一种使用蒸汽，而另一种使用电，从而产生去除盐份所需要 的能量。该公司表示，这兩類设备比目前使用的淡化设备节省了三倍多的能量。安装这兩類海水 淡化设备的工厂相对较小，每天最多生产5千立方公尺的饮用水，相较之下，中东的大工厂每 天最多可以生产32万7千立方公尺的饮用水。 AquaGen正在进行大规模脱盐水处理厂的可行 性研究，这种工厂每天能处理4万5千立方公尺水，希望在四年内投入运行。以色列、巴 勒斯坦、美国三国的科学家正在从事一项雄心壮志的海水淡化专案。根据參与该工程的一位科学 家說，其目的是为了创造一个「淡水充足的新中东」。此专案的一个目标是建造太阳能的海水淡 化机，可以安装在卡車上，并且教村民们使用甚至制造这些机器。该专案也将研究盐份和污染物 是如何影响水质成分的。根据《世界水利环境工程》杂志（1999年1月），1998年7月此专 案启动，并与美国能源部、美国环保署合作。一个更大的太阳能海水淡化设备正在测试之中。这 个海水淡水系统完全自给自足，1999年早些时候，巴勒斯坦加沙的Al-Azhar大学和日本的Ebara 公司对此系统进行了评估。这个系统每天最多能除去600公升咸水中的盐份。这个系统设计的 时候是要用來灌溉的，而公司计划亦同时发展小型的灌溉系统。尽管小型设备的优势在于它轻 便、安装简便，该公司也计划要发展大型设备。由于大型设备没有多少可拆卸的部分，所需要的 维护便很少。替代能源的新发展也可能推动海水淡化的发展。太阳热能和燃料电池（兩者 在此章节中都有描述）也可为海水淡化处理厂提供良好的能源。既然太阳能发展潜力很大的地方 通常是最需要水的地方，将兩者聯系起來就有很大的潜力。备注：「我们耕种的方式是不 去影响后代子孙的生存发展。多年來，我们的耕种系统已经得到了发展，非常适合我们的土地和 社区的需要。放养家畜、种植农作物是农业生活不可分割的兩方面。 【大纪元9月14日报导】(中央社记者唐佩君台北十4日电)行政院经济建设委员会副主任委员 张景森结束考察以色列海淡厂之旅返国，他认为水科技快速发展，海水淡化成本愈來愈低，以色 列每吨成本约新台币18元，较云林湖山水库的成本20余元还低，可看出海水淡化与传统水资 源相较下，相当具有发展潜力。 张景森率領经建会官员本月初率团赴以色列考察，重点在參观阿希奇隆(ASHKELOM)这家全球 最大的海水淡化厂。这项采取BOT的建设工程，预计在明年底可完成1亿吨出水量，其中5 千万吨最快可在今年底完成，1亿吨的出水量几乎是以色列家庭用水量的十分之一，每日出水 量达到30万吨以上。 阿希奇隆海淡厂总造价为2亿2千万美元，由法国等跨国企业组成VID集团兴建，完工后每年 依据合约提供每吨单价美金0.5元的1亿吨生成水给当地政府，政府每年支付美金5538万元。 张景森表示，以色列政府在1998年规划海淡厂时，当时规划在2020年达到1年2亿吨出水量， 但在2002年招标时，发现科技进步快速，决定建造更大的海淡厂，提高总容量为4亿吨，明 年底完工的1亿吨只是其中一部分。 由于每日出水量达到30万吨，加上薄膜濾水科技成本降低、能源回收率增加至40%，使得每 吨成本压低至新台币18元。张景森认为这比近期开发的台湾湖山水库每吨20余元的成本还低， 由此可看出海淡厂的前景与传统水资源比较，相当具有竞争力。此外，张景森认为，台湾的农业 用水采用沟渠运输，但以色列则是用专用水管运输，把浪费的情形减少到最低。他說，以色列当 地有句名言是「水是灌溉植物，不是灌溉土壤」。台湾目前的农业用水成本极低，造成农业用水 非常浪费，但如果要付费就会谨慎使用，因此除了开发新的水资源外，使用者的心态也要调整。 国内现有海水淡化厂 ‧民国八十四年起政府陸续于澎湖、金门、马祖地区兴建海水淡化厂，以解决離岛地区枯水期军 民严重缺水问题。 ‧台电公司为稳定供应核三厂电厂用水，于民国七十八年投资2.06亿元兴建一座日产2271吨 蒸汽压缩式海淡厂(兩部机组) ，供应核三厂冷却用水与小部份民生用水。 ‧为因应台湾本土特性，政府特委由工业技术研究院、成大化学工程及资源工程学系、台湾大学 凝态中心等单位进行风力海水淡化厂、海淡厂卤水回收再利用、以及海水淡化冷冻法改良等新技 术之研发。 三、结语 海水淡化之技术，已逐渐达到商业化之阶段，目前離岛地区海水淡化厂运转堪称顺利，但海淡水 之成本却高于传统自來水价格，但对于自然水源获得不易之地区是十足珍贵的。近來政府已经将 兴建海水淡化厂列为优先办理之公共建设，且规划了奖勵措施，这对于因水源问题而停摆之工业 区开发案，如滨海工业区、離岛工业区及东石特定区等，皆可视为解决用水问题之方案。但是对 于海淡厂之设立必须注意下列事项： 一、海水淡化所产生的淡水必须先用于高科技园区或特定工业区，作为特定用途之用，不可与其 他水资源混用或移用。 二、海淡厂生产之淡水除稳定园区内用水外，其「饮」、「用」水分離制度之建立，亦是增加海 淡厂商机之方法。 三、海淡厂必须二十四小时运转，持续生产淡水，其成本才会降低。 四、海水淡化之设置不可作为水资源移用、加入自來水供水系统或弹性调度的用途，必须谨守只 能使用于其服务之特定园区，各种用水量且必须满足之功能。 五、政府对于海淡厂设厂厂商辅导与奖勵，不可以如自來水政策般采永远补贴的方式，应该明订 辅导之范畴、奖勵项目与期限，以免造成尾大不掉，徒增负担。 六、加速研发降低海水淡化厂能源耗用之方法[8]，并配合科学园区或特定工业区之汽电共生、 大型电厂、废热等能源设备，建立多元能源之供应，降低营运成本。 总之，在台湾地区工商业持续发展，用水量持续增加，在水资源开发不易及成本逐渐升高之际 [9]，海水淡化厂产水技术提升，制水成本下降，若能用于需水殷切之高科技园区，稳定供水， 减轻现有水资源供给之压力，不但可以作为取代现有水利设施供水能力的方式，才能再创未來经 济发展之契机。 肆、引注资料 ps:[1]经济部水利署，《海水淡化技术发展与推动计画简介》，民国九十一年。 [2]林传镫，《技师报：離岛海水淡化处理技术与发展趋势》，民国九十年。 [3]逆向渗透式淡化厂最主要的元件为逆向渗透膜RO，简称逆渗透膜(Reverse Osmosis Module)；它是由微细化学纤维薄膜所组合成的元件，利用海水渗透压原理，來处理高杂质 含量的水，以获得净化水。其操作原理是将杂质含量高的水，经高压水泵加压处理，使其压 力高于渗透膜的渗透压，则淡化水透过渗透膜而逆渗出來，未渗透的水，即是浓盐水，则由 渗透膜的另一端排出。逆向渗透式海水淡化厂，基本上是由四个系统所组成，即原水供应系 统、.前段化学药品处理与过濾系统、高压泵与渗透膜组合单元及后段稳定水质处理系统。 [4]日本政府日本政府于1992年修订「水道法施行令」，将海水淡化设备视为「水道设施」 的一部分，并由政府编列预算补助地方政府，补助比例最高为二分之一，并代为筹措公债。 [5]生饮除外，主要用于浇花、冲马桶、清洗等一般性民生用水。 [6]科学园区厂商亦可自行将海淡水(B点或C点水质)进行纯化取得需要的制程用水。 [7]因海淡水之产水成本较高，无法与一般自來水竞争，但是高科技园区之用水之水质(称为超 纯水)又高过自來水甚多，海淡水必须再经过一、二次的纯化才可以用于生产线制造。因此， 政府可以规划符合自來水的海淡水应供作高科技园区的生活「用」水，并规划将海淡自來水 经过一次纯化产生「净水」供园区直接「饮」用，其净水还可以再经纯化得到超纯水，供应园 区之制程使用。如此一來，海淡厂之产水功能可以多层化，增加海淡厂商之商机。 [8]根据最新资料，未來逆渗透海水淡化厂每吨淡化水仅需2~3 KWH的电能。 [9]目前水库开发之成本约为每吨二十元，兴建台湾海峡海底管线所需成本每吨一百五十八 元。 參考资料:台湾海水淡化网http://www.taiwandesal.com.tw/news.htm 国家政策論坛http://www.npf.org.tw/monthly/0303/theme-281.htm 国内现有海水淡化厂 http://www.npf.org.tw/PUBLICATION/SD/092/SD-B-092- 012.htm#_Hlk352443231,600 ,609,3

爱的代价

谢谢楼主的资料，收下学习

floater

谢谢楼主。这种共享值得学习。

wsq2012

好文章那个谢谢楼主了啊