百发海水淡化项目反渗透车间。

文/图　半岛全媒体记者　孙桂东

海水淡化成本逐年下降,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)已经完成土建施工,正在进行设备安装调试工作,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。

胶州湾畔建“海水湖”

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。为了保障用水,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,为了保障海水淡化用水,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处理能力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)已经完成土建施工,正在进行设备安装调试工作,年内将投入运行。

海水约3:1产出淡水

海水湖中的水,通过泵站和地下管道输送进厂区内,然后进行预处理。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。

出厂水口感会更“软”

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,主要用于沿海发电、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。

>>>自研设备

国产化率超七成,海水淡化成本越来越低

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,许多关键设备已经可以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”的使用寿命,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、设备集成和专业技术人才培养。

>>>产业延伸

拓展下游附加产品,打造规模化应用基地

除了在设备上进行国产化替代来降低成本,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可以用于制盐、提取溴、镁等有价值元素,技术已经成熟,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进一步降低。

“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成本、建设自备电厂降低制水成本、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。

■相关新闻 青岛6家单位获评全省节水标杆单位

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家企业以及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,引导和鼓励工业企业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。