海水淡化(利用海水脱盐生产淡水的系统)

海水淡化（英文名：sea water desalination，又称：海水脱盐），是指除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程。全球海水淡化技术超过20种，包括反渗透法、低多效蒸馏法、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产等。其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和逆渗透膜法是全球主流技术。

1560年，世界上第一个陆基海水脱盐工厂诞生在突尼斯的一座海岛上。18世纪，人类提出了冰冻海水淡化技术。20世纪早期，英国、美国、法国、德国等少数国家掌握海水淡化装备制造技术。1920年前后，中国在山东省威海市刘公岛上有了一座海水淡化蒸馏塔。截至2003年，海水淡化已遍及全世界125个国家和地区，淡化水大约养活世界5%的人口。截至2025年8月底，中国海水淡化工程总规模超过290万吨/日，提前完成“十四五”规划目标；截至同年12月，中国海水淡化与综合利用业增加值年均增长5.6%。截至2026年6月，中国海水淡化日产能已突破300万吨，相当于1500万人口每日生活用水量。

海水淡化能够补充淡水资源，供给生活饮用、工农业生产用水，生产不受地域、气候条件制约，出水杂质少、水质稳定，生产过程还可副产食用盐。截至2020年8月，世界上超百个科研机构，都在进行着海水淡化相关研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作，一座现代化的大型海水淡化厂，单日产汽车公司淡水可达数万吨。

产生背景

地球上71%的面积被海洋覆盖，但人类生产生活所需的淡水资源却相对匮乏。从数据来看，地球上的水总体积约有13亿8600万立方千米，海洋约占地球总水量的96.53%，湖泊咸水和地下咸水占0.94%，淡水资源只有约3500万立方千米，只占总水量的2.53%，再除去无法取用的冰川和高山冰冠中的水，陆地上可利用的淡水湖、地下水和河流的水量不到地球总水量的 1%。因此，对资源丰富的海水加以开发和利用，使之变成淡水，一直是人们探索的方向。海水淡化作为海水资源的开源增量技术，已成为解决全球水资源危机的重要途径。

发展历程

世界大航海时代，英国王室曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。当时欧洲探险家在漫长的航海旅行中，用船上的火炉煮沸海水后冷却凝结，以制造淡水。这是日常生活的经验，也是海水淡化技术的开始。1560年，世界上第一个陆基海水脱盐工厂诞生在突尼斯的一座海岛上。1675年和1680年海水蒸馏淡化的专利在英国诞生。18世纪，人类提出了冰冻海水淡化技术。1872年，智利研发出了世界首台太阳能海水淡化装置，日产汽车公司2万立方米淡水；1884年，英国建成第一台船用海水淡化器；1898年，俄罗斯投产了本国第一家基于多效蒸发原理的海水淡化工厂，日产淡水达到1230立方米。20世纪早期，仅有少数几个国家如英国、美国、法国和德国掌握海水淡化设备制造技术，也只有在蒸汽轮船上和中东少数几个港口使用到海水淡化装备。1920年前后，中国在山东省威海市刘公岛上已有了一座海水淡化蒸馏塔。20世纪50年代后，现代意义上的海水淡化技术则是在第二次世界大战以后才发展起来的。1954年，电渗析海水淡化装置问世。同年，世界上第一座海水淡化工厂建于美国，仍在得克萨斯州的弗里波特运转着。1957年，多级闪急蒸馏法海水淡化技术（MSF）揭开了海水淡化发展历史上的新一页。1958年，国家海洋局第二海洋研究所首先在中国开展离子交换膜电渗析海水淡化的研究。

1960年，反渗透法海水淡化装置问世。1965年，中国海洋大学进行逆渗透CA不对称膜的研究。1970年，海水淡化会战主力汇集中国杭州，组织了中国第一个海水淡化研究室。1975年，低温多效海水淡化技术在原有多效蒸馏基础上进行改进后，得到一定规模的推广。20世纪80年代以来，反渗透技术不断取得突破，使其成为耗能最低、投资运行最快的海水淡化技术，得到迅速的发展。1981年，中国第一个日产汽车公司200吨的电渗析海水淡化站在西沙群岛建成。1982年，中国海水淡化与水再利用学会经中科协学会部批准在杭州水处理技术研究开发中心成立。1984年，中国国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所成立，开始蒸馏法海水淡化装置研究。1985年1月16日，中国第一座海水淡化工厂在西沙群岛永兴岛建成投产。

1992年，中国国家海洋局组建国家液体分离膜工程技术研究中心，开始研制国产反渗透膜，努力摆脱国外反渗透膜技术垄断。1997年，中国第一套500m3/d逆渗透海水淡化装置在舟山市嵊山县投产建成，开创了中国海水淡化规模化应用的历史先河。2000年，中国在山东长岛和嵊泗县建成1000吨/日反渗透海水淡化示范工程,产水能耗下降到4kWh/m3，达到国际先进水平，该项目成果获得国家海洋局海洋创新成果二等奖。到2003年止，世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂，其生产能力达到日产汽车公司淡水3600万吨。海水淡化已遍及全世界125个国家和地区，淡化水大约养活世界5%的人口。2003年11月21日，由威海荣成市石岛水产集团投资4000万建设的大型反渗透技术的海水淡化工程建成并投入试运行。该工程可日产5000吨淡水，是当时中国较大的海水淡化机组，并开始试水民用领域。2004年，首台中国自主知识产权的3000m3/d低温多效蒸馏海水淡化工程在山东黄岛。2005年，中国《海水利用专项规划》作为第一个指导性纲领文件正式发布。

2016年12月28日，中国国家发展改革委、国家海洋局共同出台《全国海水利用“十三五”规划》，规划中明确提出：“以水定产、以水定城”和“推动海水淡化规模化应用”，推动海水利用技术应用于西部苦咸水地区，促进海水利用走进“一带一路”沿线国家。到2020年，中国海水淡化总规模达到220万吨/日以上，沿海城市新增海水淡化规模105万吨/日以上，海岛地区新增海水淡化规模14万吨/日以上。2022年，中国有海水淡化工程150个，工程规模2357048吨/日，比2021年增加了500615吨/日。海水淡化工程分布在辽宁省、天津市、河北省、山东省、江苏省、浙江省、福建省、广东省、广西壮族自治区、海南省10个沿海省（区）市。海水淡化水的主要用途以工业用水和生活用水为主。2023年，中国海洋生产总值99097亿元，从内部结构看，海水淡化与综合利用业总量327亿元，增速4.5%。2024年，中国有海水淡化工程158个，工程规模285.6万吨/日，比2023年增加了33.3万吨/日。10月31日，国家海洋中国专利信息中心在2024中国海洋经济博览会上发布了《2024中国海洋经济发展指数》，报告显示，2023年，海水淡化工程规模和海水冷却用水量分别比上年增长7.0%和4.7%。2025年2月，《2024年中国海洋经济统计公报》发布，其中提及海水淡化与综合利用业稳步增长，已建成海水淡化项目规模超280万吨/日，海水直接利用量持续稳定增长。

工艺流程

一个大型的海水淡化项目往往是一个非常复杂的系统工程。就主要工艺过程来说，包括海水预处理、淡化（脱盐）、淡化水后处理等。其中，预处理是指在海水进入起淡化功能的装置之前对其所作的必要处理，如杀除海生物、降低浊度、除掉悬浮物（反渗透法)或脱气(对蒸馏法）、添加必要的药剂等。淡化(脱盐)则是指除掉海水中的盐分，是整个淡化系统的核心部分。这一过程除要求高效脱盐外，往往需要解决设备的防腐与防垢问题，有些工艺中还要求有相应的能量回收措施。后处理则是指对不同淡化方法的产品水，针对不同的用户要求所进行的水质调控和储运等。海水淡化过程无论采用哪种淡化方法，都存在着能量的优化利用与回收、设备防腐和防垢，以及浓盐水的正确排放等问题。

提炼方法

全球海水淡化技术超过20余种，包括反渗透法、低多效蒸馏法、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。

从大的分类来看，主要分为蒸馏法（热法）和膜法两大类，其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和逆渗透膜法是全球主流技术。一般而言，低多效具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点；反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高；多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点，但能耗偏高。一般认为，低多效蒸馏法和反渗透膜法是未来方向。

冷冻法

冷冻法是在低温条件下将海水中的水分冻结为冰晶并与浓缩海水分离而获得淡水的一种海水淡化技术。冷冻海水淡化法原理是利用海水三相点平衡原理，即海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若改变压力或温度偏离海水的三相平衡点，平衡被破坏，三相会自动趋于一相或两相。

真空冷冻法海水淡化技术利用海水的三相点原理，以水自身为制冷剂，使海水同时蒸发与结冰，冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。真空冷冻海水淡化工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸气冷凝等步骤。冷冻海水淡化法腐蚀结垢轻，预处理简单，设备投资小，并可处理高含盐量的海水，是一种较理想的海水淡化技术。海水淡化法工艺的温度和压力是影响海水蒸发与结冰速率的主要因素。冷冻法在淡化水过程中需要消耗较多能源，获取的淡水味道不佳，该方法在技术中还存在一些问题，影响到其使用和推广。

多效蒸馏法

把适当加温的海水放入真空或接近真空的蒸馏室，海水便会在瞬间急速蒸发为蒸汽。利用这一原理，人们成功研制出多级闪急蒸馏海水淡化装置。将这种淡化装置建造得更大些，再多建造一些真空蒸发室，然后使之连接起来，就成了大型海水淡化工厂。这种海水淡化工厂，又可以与热电厂建在一起，利用热电厂的余热来加热海水。水电联产，就大大降低了生产成本。现行的大型海水淡化厂，大多采用这种方法。

反渗透法

反渗透法使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是只让淡水通过，不让盐分通过。如果不施加压力，用这种膜隔开咸水和淡水，淡水就自动地往咸水那边渗透。我们通过高压泵，对海水施加压力，海水中的水分就透过膜到淡水那边去了，因此这种方法叫作“反渗透法”或“逆渗透法”。

太阳能法

人类早期利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能进行蒸馏，所以早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器，人们对它的应用有了近150年的历史。由于它结构简单、取材方便，仍被广泛采用。对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。

低温多效

多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。

多级闪蒸

所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急骤蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高，弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。

电渗析法

该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5~1毫米厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜)与阴离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。

压汽蒸馏

压汽蒸馏海水淡化技术，是海水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。

露点蒸发法

露点蒸发淡化技术是一种新的苦咸水和海水淡化方法。它基于载气增湿和去湿的原理，同时回收冷凝去湿的热量，传热效率受混合气侧的传热控制。此外，以上方法的其他组合也日益受到重视。在实际选用中，究竟哪种方法最好，也不是绝对的，要根据规模大小、能源费用、海水水质、气候条件以及技术与安全性等实际条件而定。实际上，一个大型的海水淡化项目往往是一个非常复杂的系统工程。就主要工艺过程来说，包括海水预处理、淡化（脱盐）、淡化水后处理等。其中预处理是指在海水进入淡化功能的装置之前对其所作的必要处理，如杀除海生物，降低浊度、除掉悬浮物（对反渗透法)，或脱气（对蒸馏法)，添加必要的药剂等；脱盐则是通过上列的某一种方法除掉海水中的盐分，是整个淡化系统的核心部分，这一过程除要求高效脱盐外，往往需要解决设备的防腐与防垢问题，有些工艺中还要求有相应的能量回收措施；后处理则是对不同淡化方法的产品水针对不同的用户要求所进行的水质调控和贮运等处理。海水淡化过程无论采用哪种淡化方法，都存在着能量的优化利用与回收，设备防垢和防腐，以及浓盐水的正确排放等问题。

真空冷冻

真空冷冻海水淡化法工艺包括脱气、预冷、蒸发结晶、冰晶洗涤、蒸汽冷凝等步骤，海水淡化水产品可达到国家饮用水标准，是一种较理想的海水淡化法。

新吸附法

非加压吸附渗透海水淡化法，或称为“正向渗透法”，20世纪90年代邓宇的发明。让水通过多孔膜正向渗透进入一种超强吸水的吸附剂或盐浓度甚至超过海水的溶液或固态物，不需要外界加压，但溶液里的特殊盐分“提取液”很容易蒸发，不需要加太多的热。分固态盐、液态盐方向，固态盐解吸附耗能更小。

关键技术

热膜耦合海水淡化及多种海水淡化的技术组合和集成已显现出发展的生命力，具有清洁、廉价等优势的核能有望在海水淡化能源中得到进一步应用。2010年，全世界有13座核电站和海水淡化装置联合建设，而且有逐渐增加的趋势。热法海水淡化的研发重点包括蒸汽喷射器、海水喷淋装置、传热材料、防腐材料、专用运行软件的改进和完善，这些工作使多级闪蒸的单机产量达到7万立方米/d以上，建成工程最大规模为46万m³/d，在建工程最大规模为100万m3/d；低温多效蒸馏的单机产量达到3.6万m3/d，建成工程最大规模为24万m³/d，在建工程最大规模为80万m³/d。规模扩大带来造价降低以及性能提高的双重优势，显示了良好的发展前景。各种海水淡化技术共存互补，并行发展海水淡化技术已基本成熟，但工艺技术的完善以及新材料、新工艺的应用研发仍空前活跃。低温多效蒸馏的研发重点是超大型蒸汽喷射器、三相流条件下的海水均匀喷淋布液系统、传热强化及材料优化、装备的腐蚀与防护、运行软件的改进和完善等。多级闪蒸的研发重点是新材料的应用、级间抽汽和其他新技术的应用。逆渗透海水淡化的研发重点是高性能反渗透膜、新型预处理技术的开发和传统预处理技术的完善、大型高压泵与能量回收系统的开发与完善等。这些研发形成了各种海水淡化技术共存互补的格局。

主要用途

海水淡化利用海水脱盐工艺生产淡水，以提供饮用水和工农业用水。这可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，不引入其他杂质，可保证水质优良，保障沿海居民饮用水和工农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。

联合生产

水电联产

水电联产主要是指海水淡化水和电力联产联供。由于海水淡化成本在很大程度上取决于消耗电力和蒸汽的成本，水电联产可以利用电厂的蒸汽和电力为海水淡化装置提供动力，从而实现能源高效利用和降低海水淡化成本。国际大部分海水淡化厂都是和发电厂建在一起的，这是大型海水淡化工程的主要建设模式之一。

热膜联产

热膜联产主要是采用热法和膜法海水淡化相联合的方式（即MED-RO或MSF-RO方式），满足不同用水需求，降低海水淡化成本。世界上较大的热膜联产海水淡化厂是阿拉伯联合酋长国富查伊拉海水淡化厂，日产汽车公司海水淡化水量为45.4万立方米，其中，MSF日产水28.4万立方米，RO日产水17万立方米。其优点是：投资成本低，可共用海水取水口。RO和MED/MSF装置淡化产品水可以按一定比例混合满足各种各样的需求。

发展现状

截至2012年，中国经过多年科技攻关和工程示范，在逆渗透、低温多效等主流海水淡化技术方面均取得重大突破。已掌握万吨级海水淡化装置成套制造技术，建成了具有自主知识产权的单套1.25万立方米/日低温多效和1万立方米/日反渗透海水淡化装置，主要技术和经济指标接近或达到国际先进水平。但总体看，中国具有自主知识产权的海水淡化关键技术和设备还比较少，成套装置及部件制造能力较弱，应用规模小，海水淡化产业发展还不平衡，但已具备全面快速发展的条件和基础。

截至2017年，海水淡化产业及装置已覆盖沙特阿拉伯、以色列、意大利、希腊等中东和地中海沿岸国家、以及美国、英国、中国、日本和澳大利亚等世界150多个国家和地区。其中，中东地区因水资源严重匮乏，同时又是石油资源富集地区，经济实力雄厚，对海水淡化技术和装置的迫切需求及海水淡化发展的经济基础使得该地区成为目前世界海水淡化装置的主要分布地区，仅这一地区的沙特、阿拉伯联合酋长国、科威特、卡塔尔和巴林五国的海水淡化装置总产水量，就占到全球总量的44.3%。在有些波斯湾沿岸国家，海水淡化量已占本国淡水使用量的80%～90%。与之形成对比的是，全球第一个现代海水淡化工厂的诞生地美国的海水淡化总量仅占到全球的15%，而技术相对发达的欧洲，占比也仅为12%。沙特阿拉伯仍然是全球第一大淡化海水生产国，其产量约占全球总产量的18%。2015年，以色列70%的水来自海水淡化，还产生了全球知名的海水淡化公司IDE。

截至2025年12月，中国海水淡化事业发展迅猛，全国海水淡化与综合利用业增加值年均增长5.6%，2024年达到337亿元。截至2025年8月底，中国海水淡化工程总规模超过290万吨/日，提前完成“十四五”规划目标。截至2026年6月，中国海水淡化日产能已突破300万吨，相当于1500万人口每日生活用水量。中国海水淡化产业持续深耕核心技术，逐步实现自主可控。在天津南港工业区建设的15万吨/日海水淡化工程中，建设了一条单机3万吨/日全国产化生产线，打破了国外技术垄断，实现了自主研发的万吨级能量回收设备的首次应用。中国逆渗透海水淡化工程规模占比达68.25%，设备国产化率稳步提升，吨水能耗已比肩国际同类先进设备。山东省、浙江省、海南省等多地普及海水淡化设施，仅这三省就有超过30座偏远海岛实现供水全覆盖，彻底告别了过去靠船运补水、限时供水的困境。

面临问题

世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、远程调水、海水淡化等。其中海水淡化水是高品质水，水质远高于其他供水水源。中国海水淡化多由企业自主投资实行全成本核算，相比于市政供水、远程调水等政府补贴性工程，成本自然较高。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，海水淡化单位成本具有一定竞争力。受价格因素制约，与城市自来水、再生水等其他水源相比，海水淡化水成本较高，缺乏竞争力，严重制约了中国海水淡化产品水纳入城市供水系统。

远程调水，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。20世纪80年代实施的引滦入津工程，每立方米成本仍达2.3元左右，距离天津市市民的用水价1.4元有0.9元的政府补贴。随着中国淡水资源总量的普遍短缺、污染的加剧和沿海地区经济的增长、人口的增长和集聚，远程调水也只能在中长期时间内缓解沿海地区的水资源短缺问题。另外，远程调水还存在被引水地区的环境危害和间接经济影响以及引水的质量等诸多问题。

在中国，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。截至2008年，自来水的价格一般为每立方米1.5~2元。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）淡化的成本会越来越低。中国需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。结合发展趋势，在不久的未来，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，两者越来越接近，自来水价格甚至高于苦咸水淡化的成本，海水淡化的成本问题得以解决。成本问题的解决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。

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