海水利用主要包括哪些方面:四大应用方向
海水利用主要包括哪些方面,完整覆盖海水淡化、海水直接利用、海水化学资源提取、海水能开发四大板块,海水淡化是将海水脱盐生产淡水,多用于沿海缺水城市供水与工业锅炉补水,海水直接利用不改变盐度,作为工业冷却用水、城市冲厕用水、景观补水,海水化学资源提取从海水中分离盐、溴、镁、钾等物质,海水能开发依托海水温差、潮汐、波浪获取电能,海水利用工程只适合具备临海取水条件、海水水质稳定的区域,内陆无海水取水通道的地区无法开展规模化海水利用项目,《海水利用专项规划》由国家发改委、海洋局发布,对各类海水利用工程的建设规模、用水定额作出约束。
海水淡化
海水淡化依靠膜法、热法两种主流工艺去除海水中盐分,产出符合饮用水或工业用水标准的淡水。膜法以反渗透技术为主,设备占地偏小,建设周期较短,在中小型城市供水项目中使用较多;热法包含多级闪蒸、低温多效蒸馏,能耗相对偏高,适合余热充足的大型热电厂配套项目。淡化后的淡水可进入市政供水管网,也能供给石化、电力企业作为生产用水,产出水成本会随取水距离、海水浊度波动,近海污染海域的海水预处理成本会明显上升。
成本,是海水淡化项目的核心制约。
海水直接利用
海水直接利用不需要脱盐处理,直接抽取海水完成特定用水需求,其中工业冷却用水占比最高,沿海电厂、炼油厂常使用海水作为循环冷却水,能大幅节约淡水资源。城市可敷设独立管网输送海水,用于道路清扫、卫生间冲厕、绿化浇灌,但不能接入生活饮用水管道。使用海水直接利用系统时,要配套防海洋生物附着、防管道腐蚀设施,海水中的贝类、藻类会附着管壁,降低输水效率,氯离子会加速碳钢管道锈蚀,管道材质优先选用玻璃钢、钛合金或衬胶管材。
海水化学资源提取
海水化学资源提取以海水制盐为基础产业,海水蒸发结晶得到原盐,再从制盐后的苦卤中提取溴素、氯化镁、硫酸镁、氯化钾等化工原料。传统盐场依靠日晒蒸发,适合光照充足、滩涂资源丰富的海岸地带,现代化工工艺可结合海水淡化浓盐水开展综合提取,把淡化产生的高盐尾水作为原料,提升资源利用率,减少浓盐水直接排海带来的局部海域盐度变化风险。提取得到的镁盐可用于耐火材料、建材行业,溴素大量应用在阻燃剂生产领域。
海水能开发
海水能开发利用海水运动与温度差蕴藏的能量,转化为电能,主要包含潮汐能、波浪能、海水温差能。潮汐能依靠潮差驱动水轮机发电,技术成熟度相对更高,国内已有多个潮汐电站稳定运行;波浪能设备放置于海面,捕获海浪动能,单机发电规模偏小,多作为海岛补充电源;海水温差能利用表层暖海水与深层冷海水的温度差做功,装置建设成本高,仍以试验示范项目为主。这类能源项目选址对海洋水文条件要求严格,潮差偏小、风浪不稳定海域难以形成持续发电能力。
| 海水利用类型 | 核心产物 | 典型适用场景 | 主要短板 |
|---|---|---|---|
| 海水淡化 | 淡水 | 城市供水、工业生产补水 | 能耗较高,浓盐水排放需管控 |
| 海水直接利用 | 原海水 | 工业冷却、市政杂用水 | 管道易腐蚀,需独立管网 |
| 海水化学资源提取 | 盐、溴、镁化合物 | 盐化工、建材、阻燃材料生产 | 受滩涂、光照条件限制 |
| 海水能开发 | 电能 | 海岛供电、沿海补充能源 | 设备造价高,输出不稳定 |
各类海水利用项目排放的浓盐水、冷却尾水,需要按海洋环境保护相关管理要求选址排放口,浓盐水集中排入近海会提升局部海域盐度,影响底栖生物生存,因此工程设计阶段需要模拟海域扩散效果,控制排放浓度与排放位置,避开鱼类产卵场、红树林等生态敏感区域。
海水利用项目建设前,要完成海洋环境影响评价,获取海域使用权,未经审批直接抽取或排放海水会违反海域使用管理相关法规,项目投产之后,还要持续监测取水水质与尾水排放指标,定期维护取水口滤网,防止海洋生物堵塞取水设施,保障系统稳定运行。
小规模海岛的海水利用,优先组合海水淡化加海水直接利用两套系统,淡化水专供生活饮用,原海水用于冷却、清洁,减少淡化设备负荷,降低整体运营能耗。
