缺水，是首都北京乃至整个京津冀共同面对的重大生态难题。即使南水北调中线和东线正式供水后，区域水资源缺口仍然巨大。海水淡化成为首都破解“水困”必须考虑的远期方略之一，位于渤海之滨的河北唐山曹妃甸是关键点。
据技术资料统计，在目前全球海水淡化市场份额中，膜法工艺约占65%，热法工艺约占30%。吹沙填海造就的曹妃甸工业区，有北京企业布局的两座日产5万立方米海水淡化工程，一座为北京控股的“膜法”项目，一座是首钢集团的“热法”项目。
记者近日从北京中关村管委会、首钢总公司等单位获悉，着眼远期供水保障，“膜法”“热法”两条技术线路同步，北京企业对海水淡化技术的科研、试验、攻关，已在曹妃甸获得突破，为未来海水淡化供应北京及周边地区，奠定了技术基础。
（小标题）“膜法”：自主技术打破国外垄断
夏秋之际，记者来到曹妃甸工业区。“中关村新能源海水淡化关键技术设备测试平台”的铭牌正挂在曹妃甸海水淡化厂内一间厂房的门口。
北京控股旗下的这个水厂，引入国外技术设备建成，已经投入大规模生产，用“膜法”日产五万吨淡化海水。据了解，水厂已向岛上的企业供应淡水，并同时接入了曹妃甸市政管网。这一项目依托于曹妃甸的循环经济产业链，一方面使用当地热电厂或火电厂的余热作为能源来源；另一方面将项目排放的浓盐水全部出售给附近的盐化工企业和盐场。
不过，更大的惊喜在厂区内那间挂着“中关村”铭牌的小厂房。走进“测试平台”，左侧是5个进水口，中间四排一人半高、白色碗口粗的白色管子是两组超滤膜，右侧则躺着两个二十米长，一人多高的庞然大物。“一个是反渗透膜装置，一个是海水加压和压力回收一体化装置，是海水淡化里两个最关键的技术装置。”赛美环能董事长朱荣辉说。
记者从中关村管委会获悉，这个日产淡水1000立方米的海水淡化（膜法）示范项目，日前顺利通过由北京节能环保中心组织的专家组验证，意味着国产膜法海水淡化技术和整体解决方案获得关键性突破，打破了国外技术的垄断。
2012年6月，北控集团、首钢总公司、清华北控环境产业研究院等13家单位共同发起，中关村新能源海水淡化产业技术创新联盟成立，使命是促进海水淡化相关产业关键技术和装备的国产化。“膜法”的技术路线上，由赛诺水务、赛美环能、碧水源等多家中关村企业组成联合攻关小组，分别在超滤膜和反渗透膜及组件、海水淡化加压和能量回收一体化装置等环节技术攻关。
赛诺水务、北控水务牵头整体设计和施工建设，赛诺水务、碧水源等公司负责研发并提供超滤膜及组件和反渗透膜及组件，赛美环能负责研发并提供能量回收装置等关键设备。过去，多数关键技术悉数被国外垄断。示范项目在北京石景山区赛诺产学研试验基地完成第一阶段后，移至北控海水淡化厂内，国产化装备及材料应用于实际海水淡化工程。
朱荣辉介绍，“膜法”海水淡化过程，跟做豆浆原理相似：将豆浆和豆渣的混合物倒进一个干净的麻袋里，拼命挤压，纯豆浆就会顺着麻袋的一个个小孔中流出，将豆渣隔离在麻袋里。“海水中需要提取出的淡水就好比豆浆，多余的盐分和杂质则好比豆渣。”要想让淡水从纳米级的膜组小孔中“挤”出，需要用高压泵给海水施加巨大的压力。国产化设备的一大创新，就在加压和能量回收装置上。
测试平台内，一个涂有超级防锈材料的空心钢管内，设备往返工作，犹如“打气筒”一般，实现了对海水的加压和能量回收再利用。朱荣辉说，这能够实现处理每立方米淡水耗能仅2.1度电，而成熟的进口技术能耗也要2.6度电。制约海水淡化的最大障碍就在于成本过高。在设备、原材料、耗能等各环节尽可能降低成本，增强可靠性，是未来推广海水淡化的基础。
专家组今年8月在对该示范项目进行验收时评价：基本达到处理规模，加压与能量回收一体化装置在第一阶段基础上进行了优化，项目采用太阳能发电结合低谷电作为能源输入，在降低系统运行能耗的同时降低运行费用，使单位产品成本降低，国产超滤膜在连续运行的基础上，进一步验证了其可靠性和经济性。
朱荣辉说，在此基础上，联合攻关小组正筹备建设日产淡水10000立方米的更大产量示范项目，推动国产化材料、设备和技术进一步成熟。
（小标题）“热法”：循环经济大幅降低成本
同样在曹妃甸，首钢京唐公司的“热法”海水淡化项目一期也经历了长时间实际运行，2013年产水1664万立方米，占企业新水补充量的54.27%，淡化水成本已接近城市自来水价格。
京唐公司厂区内的储水间，饮用水即来自海水淡化。储水间内一张水质检验合格证书分外显眼，职工们不仅自己日常饮用，也会劝说来客放心饮用。他们甚至还开玩笑：“喝这水，只补水，可不补盐。”因为“热法”制成的蒸馏水，每升含盐量仅为自来水的百分之一。
所谓“热法”，就是通过加热海水，使蒸发后的水蒸气冷凝下来获得淡水的一种方法。技术人员介绍，由于加热使水蒸气和原海水含盐物质分离，海水水质不影响蒸馏水水质。
钢铁厂是用水大户。首钢在石景山的老厂区基本依赖于市政供水，钢铁主流程搬迁至曹妃甸，首先面临的一大难题就是“生产用水从哪里来”？当地水源紧张、价格也高，首钢最终选择，结合曹妃甸的地理环境，“靠海吃海”，将海水淡化作为第二水源，并逐步增大份额。
2011年，京唐钢铁厂应用的海水淡化配套2×25兆瓦发电机组全部正式并网发电，同时为海水淡化主体设施供应负压蒸汽，海水淡化开始满负荷生产成品水。海水淡化为何配套发展机组？这是首钢的一大技术创新！瞄准“循环经济”，他们首创了海水淡化前置发电技术：在制水过程前，能源用于发电，发电后产生的余热直接参与制水，实现了能源梯级利用，直接降低成本。此前，生产一立方米的淡化海水，成本高于10元，而通过前置发电环节，成本可以降低到6元。
海水淡化产生的浓盐水如果直接排放，会形成污染。京唐公司将其销售给附近的盐化工企业，进一步降低淡化成本。技术人员介绍，目前浓盐水浓度尚不够高，售价较低，将来技术进一步完善，浓盐水浓度提高，售价提升，还将大大压减成本。
现在，京唐海水淡化工程1期日产5万吨项目已正常运行。30平方公里的厂区内，近55%的用水来自于海水淡化，既为工业生产服务，也可供职工生活实用。部分富余产能还能与曹妃甸地区市政污水勾兑后进行二次处理，产生低于地表水价格的再生水。
技术的成熟，成本的降低，意味着淡化海水不仅可以解决生产用水之困，还有更大的前景。首钢总公司董事长靳伟说，京唐公司的海水淡化项目，按照长远规划，不仅能满足本企业用水，还可向周边城市供水，规划日产达到280万立方米时，年供水可达13亿立方米，相当于南水北调一期工程向北京的供水量。“这有利于解决我国北方城市严重缺水的局面，不仅有可观的经济效益，更有明显的社会效益。”
据悉，根据京唐公司的海水综合利用总体规划，未来，项目建设二期后，将达到日产淡水20万立方米，实现外购新水为零；通过三期、四期建设，将达到日产280万立方米，向北京及周边城市供水。
