海水淡化成本年年在下降,董家口项目制水成本低于5元,已接近青岛引用客水来源的制水成本；百发海水淡化厂扩建工程(10万立方米/日)已完成土建施工,正在进行设施安装调试工作,年内即将投入运行……近年来,青岛的海水淡化驶入了快车道。

  咸咸的海水如何变成清甜的饮用水?海水淡化要经过哪些步骤?近日,半岛全媒体记者专访青岛海水淡化有限公司的专家,进行深度揭秘。

  青岛海水淡化一期工程位于李沧区印江路2号,隔着环湾大道与白泥湿地公园相望。为保障用水,工厂建设了面积100亩的“海水湖”,在近海侧有一道闸门,涨潮时海水涌进这个海水湖,落潮时闸门会缓缓关闭。整个海水湖蓄满,能达到30万立方米。

  青岛水务海淡科技百发公司生产运营部部长李珂介绍,青岛一天会涨跌潮两次,基本能保障“海水湖”喝饱。同时,为保障海水淡化用水,他们还在闸门处设置泵站,将取水口向胶州湾深处延伸,必要时会利用提升泵抽水向湖内补充。

  目前,青岛百发海水淡化厂一期工程日解决能力10万立方米,2020年底开工建设的百发海水淡化厂扩建工程(10万立方米/日)已完成土建施工,正在进行设施安装调试工作,年内将投入运行。

  海水湖中的水,通过泵站和地下管道输送进厂区内,接着进行预处理。以百发项目一期为例,一般3立方米海水能产出约1立方米淡水。

  李珂介绍,公司采用的是主流的反渗透膜法,首先要进行预处理,尽可能去除杂质,“让海水经过自清洗过滤器,去除泥沙、藻类、贝类、悬浮物等。”而在百发项目二期工程中,预处理系统新增气浮工艺,对海水进行更精细的过滤,有效去除海水中的悬浮物、油脂和藻类等,减少后续的处理负荷。

  “经过预处理的海水,已经干净了许多,之后就要经过超滤膜。超滤膜的孔径在30纳米左右,这层超滤膜将细菌等杂质给隔离出去,只剩下水分子和各种盐离子能通过。”李珂介绍道。

  海水通过超滤膜以后,就进入淡化最核心环节——水盐彻底分离。“这是利用的反渗透膜法。”工作人员介绍,反渗透膜孔径约0.1纳米,几乎只有水分子能通过,盐离子则被隔离出来。不仅如此,原水中的金属离子、钙等元素也会被隔离出来。因此,海水淡化出厂的水类似纯净水,口感比普通自来水更“软”。随后,这些接近于纯净水的淡化水,再进入后处理矿化车间,投加矿物质增加水中钙离子。

  百发项目二期投产后,全市海水淡化设施日产能力达到32.4万立方米,其中青岛水务集团拥有百发、董家口产能共30万立方米的两座海水淡化厂,运营质量和运营规模全国领先,已累计实现海水淡化供水量超过1.7亿立方米,大多数都用在沿海发电、钢铁、化工、热电等企业工艺用水,以及作为市政补充用水和战略储备用水,为青岛城市供水安全发挥重要作用。

  近几年,青岛的海水淡化发展驶入快车道,这其中离不开技术进步以及设备国产化率提高。目前国内海水淡化项目制水成本约5～7元/立方米,先进大型海水淡化项目制水成本低于5元/立方米。

  制约海水淡化制水的成本,最主要还是前期投入的建设成本,包括超滤膜、反渗透膜、能量回收装置等。此前,很多关键设备都需要进口,价格昂贵。随着国内科研攻关,许多关键设备已能使用国产设备进行替代。董家口项目、百发项目二期正是自主研发、自主设计、自主建设和自主运行的十万吨级海水淡化项目,主要设备设施基本实现国产化,百发项目二期的国产化率达到70%以上。

  董家口海水淡化项目采用的就是国产超滤膜,成本直接下降40%。在运行过程中,工作人员也不断总结经验进行技术改造,延长“膜”的常规使用的寿命,海水淡化售水价格降至4.25元/立方米,已接近青岛引用客水来源的制水成本。

  不仅如此,青岛市积极推动搭建海水淡化新技术、新材料、新装备中试和应用示范基地,助力加速关键设备设施国产化进程。

  2022年2月22日,全国首家海淡设计研究院——青岛水务海水淡化设计研究院有限公司挂牌成立。该研究院是国内海水淡化领域首家专业设计研究院,将深度参与国内外大型海水淡化项目,助力青岛市在海水淡化领域的应用研究及产品研究开发、技术转化、学术交流、规划设计、项目建设、设备集成和专业方面技术人才培养。

  除了在设备上进行国产化替代来减少相关成本,青岛也在积极拓展产业链,通过下游附加产品来提高经济效益。

  青岛水务海淡科技公司规划发展部负责人杨鑫介绍,目前海水淡化浓盐水能够适用于制盐、提取溴、镁等有价值元素,技术已成熟,在国内各地市多有工程应用实例,但受用地、环保要求等限制因素,在青岛尚未得到大规模应用。不过,他们规划在平度新河打造海水淡化规模化应用基地,从浓盐水提取溴等有价值元素,通过延伸下游产业链条,海水淡化的成本将会促进降低。

  “随着价格越来越经济,海水淡化将在城市供水中承担更重要的角色。”杨鑫介绍道。

  青岛作为严重缺水城市,随着经济的发展用水量也会更大,青岛也将加快海水淡化项目的建设速度。百发项目二期投产后,全市海水淡化设施日产能力达到32.4万立方米,占全国海水淡化产能约六分之一。不仅如此,百发三期项目和董家口二期项目也列入了规划中。

  此外,青岛水务集团将有序实施一批有一定的影响力的规模化海水淡化应用项目,规划建设百发、董家口、新河三个规模化应用基地,通过规模效应降低投资所需成本、建设自备电厂降水成本、建设浓盐水综合利用项目增加经济收益。预计到2025年,这三个海水淡化基地总规模将争取达到70万立方米/日。

  青岛是全国最严重的缺水城市之一,近年来一直在寻找更多水源,是国内最早开展海水综合利用、最早制定海水淡化产业高质量发展规划的城市之一。经过多年发展,青岛已被列为国家海水淡化与综合利用城市和产业化基地、国家海水淡化试点城市。

  3月22日“世界水日”之际,在山东省水利厅组织的“节水山东你我同行”主题宣传活动启动仪式上,公布2021年山东省节水标杆单位名单,山东中烟工业有限公司(青岛卷烟厂)、青岛海湾化学有限公司、新希望琴牌乳业有限公司、中国石化青岛石油化工有限责任公司、青岛啤酒股份有限公司青岛啤酒二厂等5家企业和位于西海岸新区的山东科技大学1家公共机构,被表彰为节水标杆单位。

  近年来,为破解水问题、保障水安全,青岛积极践行“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路,把坚持节水优先、强化水资源集约节约利用,贯穿于节水全过程,坚持“四水四定”,以水资源的可持续利用促进经济社会可持续发展。

  青岛市水务管理局积极发挥行业指导作用,2021年来,会同市工信局等部门,在工业用水领域开展节水标杆单位培育遴选工作,引导和鼓励工业公司积极适应新发展理念,大抓节约用水,抑制不合理用水需求,倒逼发展规模、发展结构、发展布局优化,万元工业增加值用水量5.59立方米,全市GDP用水量下降至7.51立方米/万元,水资源集约节约利用走在全国前列。