专家观点 | 杨兴涛：青岛百发海水淡化项目分质供水技术实践与探索

在 中，青岛海水淡化有限公司副总工杨兴涛介绍了“青岛百发海水淡化项目分质供水技术实践与探索”。本报告立足青岛市海水淡化产业发展实际，从供水水质调配、管网配置、供水方式、水价和结算四方面，分享青岛百发20万立方米/日海水淡化项目的分质供水方案、经验和应用成效，为海水淡化厂运维管理和海水淡化产业发展提供经验借鉴。

杨兴涛

本文根据嘉宾发言内容整理。已经由专家本人审阅。

前言

在淡水资源短缺背景下，海水淡化技术的战略价值日益凸显。根据最新统计数据，全球产能高度集中于中东与北非地区，日产量突破1亿吨。而我国海水淡化技术发展仍显滞后，设施主要分布于大连、天津、河北、山东及浙江等沿海区域。截至2024年底，我国海水淡化日产量为252万吨，占全球总产量的比例不足2.5%，甚至可能更低。此外，淡化水在市政供水系统中的占比也相对较低，主要应用于工业领域。

针对目前海水淡化技术的核心质疑，我们系统分析表明：在技术成熟度方面，全球海水淡化产业经过数十年发展已形成稳定技术体系，且在未来数十年内出现颠覆性技术的可能性较低；在成本经济性方面，中东规模化项目通过市场竞争已实现0.3美元/吨的淡化成本，甚至低于部分区域自来水价格；在饮用水安全性方面，经中东、以色列等地长期实践验证，迄今未见明确健康风险报道；最后，在浓盐水排放的环境影响方面，虽存局部海域盐度升高争议，但全球监测及我国连续生态调查中均未证实其显著生态损害。

更关键的是，该技术的不可替代性源于其增量水源特性——区别于传统调水的水资源空间转移模式，海水淡化能直接创造新淡水资源。

青岛市海水淡化产业发展现状

青岛市作为我国沿海城市之一，尽管地理位置上紧邻海洋，却面临着淡水资源相对匮乏的问题。据统计，该市人均水资源占有量仅为全国平均水平的9.5%，这一现状严重限制了青岛市社会经济的可持续发展。为应对水资源短缺的挑战，青岛市实施了“四水四定”策略，但供水压力在高峰时段仍持续攀升。尤其是在夏季用水高峰期，过去几年中甚至出现了区域性供水中断的情况。尽管能够调用黄河水和长江水等外来水源，青岛市作为下游地区仍然面临水资源短缺的困境。因此，海水淡化技术的发展不仅迫在眉睫，而且对于保障青岛市的水资源安全具有重要意义。

在海水淡化政策支持层面，青岛市表现出积极态度。首先，该市将海水淡化纳入了“十四五”水资源配置发展规划，规划明确提出了至规划期末装机规模需达到52.4万立方米的目标，但遗憾的是，该目标尚未实现。其次，政策上对新建海水淡化项目给予一次性奖补，每个项目最高奖补额度不超过1,000万元。此外，青岛市还致力于相关海水淡化标准的制定与完善，目前已有多项标准制定并实施，例如《淡化海水纳入城市供水系统水质安全保障技术标准》。

青岛市海水淡化产业的发展历程如图1所示。2005年，青岛市被确定为海水淡化与综合利用示范城市及产业化基地。2006年，青岛市颁布了全国首个城市海水淡化产业发展规划。至2013年，百发一期10万吨海水淡化项目正式投入运营。2016年，董家口10万吨海水淡化工程，作为中国首个完全自主设计、自主建设并运营的大型海水淡化项目，开始运行。至2018年，青岛市发布了《青岛市海水淡化产业发展规划（2017-2030年）》。2022年，百发二期海水淡化项目建设完成。

图1 青岛市海水淡化产业发展历程

鉴于青岛市在海水淡化领域所获得的政策扶持，以及该技术成本的持续降低、技术成熟度的提升，加之淡化后的水质能够稳定达到国家饮用水标准，海水淡化技术的大规模应用已成为解决青岛市水资源限制问题的优选方案。目前，青岛市的海水淡化日处理能力已达到34.13万立方米，占全国总工程规模的14%。累计供水量已突破3亿立方米，位居全国之首。

分质供水方案简介

百发海水淡化项目简介

百发海水淡化项目的设计总规模为20万立方米/日，分为两期建设。一期设计规模为10万立方米/日，占地65亩，采用“超滤+反渗透+矿化”工艺流程（如图2所示）。二期设计规模与一期相同，占地35亩，工程于2021年1月启动建设，2022年5月达到通水条件。二期工艺基于一期的建设经验，引入了气浮技术，并在智慧水厂的构建、国产化设备的应用以及节能降耗方面取得了显著进展。相较于一期，二期的节能效率提升了30%以上，同时在药剂消耗方面也实现了至少50%的节约。

图2 百发两期项目工艺流程图

分质供水方案

在供水方面，企业供水与市政供水采用分质供水策略。企业供水采取直接供水模式，即未经矿化处理的水直接注入清水池，随后供应给工业用户。由于避免了矿化过程，该供水方式提供的水质较为纯净，硬度较低，有助于简化企业的后续水处理流程，从而降低其用水成本。对于市政供水，则通过矿化处理后进入清水池，再经由泵站输送到城市管网。其主要优势在于能够有效弥补供水缺口，并改善饮用水的口感。

图3 海水淡化分质供水方案

城市市政供水系统主要采用恒流量供水模式，每日约7万吨经过矿化处理的水通过DN1200规格的碳钢衬里防腐涂层市政供水管网进行输送（如图4所示），输水量约占市区居民生活用水总量的10%，去年供水量最高达到了14万吨。企业供水则采用恒压力供水方式，向周边包括华电、青岛石化在内的6家工业企业提供每日2万吨的供水量，输水管网采的是DN400-600的高密度聚乙烯（HDPE）材质。

图4 分质供水管网配置

分质供水水质

针对市政供水水质标准，我们在国家标准《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2022）的基础上，对特定指标实施了更为严格的控制措施。具体而言，如图5所示，对于硼含量，我们规定经过处理后进入供水管网的硼浓度应不大于0.5mg/L，相较于国家标准的1mg/L限值更为严苛；对于水的碱度，我们要求其值不得低于80 mg/L，以防止供水管网中出现黄水现象，确保化学稳定性。此外，在企业供水方面，同样对某些指标提出了更为严格的要求，例如规定电导率值应小于360μs/cm。

图5 分质供水水质比较

在水价结算机制方面，针对市政供水领域，供水协议的签订主体为供水企业与市水务管理局。水费的计费模式采用固定费用+变动费用相结合的方式，政府与制水企业共同承担费用。具体而言，制水企业向用户供应水资源，当出现亏损时，即成本超出收入的部分，由政府进行补贴，以确保企业的基本盈亏平衡状态。对于工业企业供水，供水价格则通过合同双方的协商来确定。双方将对使用未矿化海水淡化水与自来水的处理成本进行比较，并依据用水所产生的经济效益来设定水价。当前的供水定价为每立方米6.18元（平均价格），鉴于当前提供的工业用水价格为每立方米5.4元，而海水淡化水因其水质优良，故能够以更高的价格向工业用户销售。

海水淡化水并网应用探索

海淡水并网探索历程

在实施海水淡化工程之前，我们早已着手于海水淡化水并入市政供水管网的相关研究工作。例如：2007年，原青岛市供水管理处组织开展《淡化海水与城市供水有机衔接技术与应用研究》（青岛市建设科技发展项目，课题编号JK07-12）；2012年，联合清华大学开展海水淡化水与自来水掺混研究；2018年，联合同济大学开展青岛市多水源条件下管网水质安全保障研究。

这些研究主要分为两大类，一类为矿化过程研究。如图6所示，依据不同滤料、浸泡时间及pH值进行一系列矿化实验，旨在为未来海水淡化厂的矿化工艺提供理论指导。

图6 海淡水矿化试验研究

第二类研究聚焦于海水淡化水与自来水的混合效果比较。该类研究综合考量了掺混比例、管材类型及管龄等关键变量，并通过静态与动态实验方法，得出结论：相较于矿化水，将淡化水与自来水混合后输配至管网系统，具有更高的经济效益。

图7 海淡水与自来水掺混中试试验研究

海水淡化水并入市政供水网络的演进过程可概述如下。2014年，百发公司取得青岛市卫生和计划生育委员会颁发的集中式供水卫生许可证。鉴于缺乏成熟的并网运行经验，公司选择将海水淡化水输送至自来水厂作为原水使用。至2016年，海水淡化水被输送至水厂的清水池，并与自来水进行混合处理后，实现联合供水。至2019年，海水淡化水已实现直接并入市政供水管网，标志着该过程的逐步完善。

严格把关供水安全

在2021年，百发项目针对海水淡化水作为城市供水水质的适应性进行了深入研究，并邀请了来自清华大学、中国疾病预防控制中心环境与健康安全研究所等机构的六位权威专家对研究报告进行了评审。随后，在2022年，我们进一步展开了海水淡化并网安全性与管网适应性的研究，并邀请了包括两院院士在内的七位行业顶尖专家对研究报告进行了评审。

经过专家们的严格评审，最终对海水淡化并网的整个过程给予了高度评价。专家们一致认为，海水淡化水作为一种优质的增量水源，能够有效保障城市供水的安全性。具体而言，青岛百发海水淡化项目的出厂水质以及并网掺混后的水质均满足《生活饮用水卫生标准》（GB 5749）的要求。此外，研究还对掺混比例进行了详细阐述，指出在1:2~3的掺混比例下，能够确保水质的安全与稳定。在整个并网过程中，未出现水质恶化导致的黄水现象。

分质供水应用成效

在青岛水务集团的统一管理与科学调度下，自来水与海水淡化水的生产运营及管网输送得以有效整合，从而形成了市区“自来水+淡化海水”双水源供水保障体系。此外，海水淡化水因其更优的水质特点，显著提升了城市饮用水品质。

将海水淡化水与自来水混合后，管网沿线的硬度由230 mg/L降低至200 mg/L，同时，出厂水的硫酸盐含量和浊度均有所下降（如图8所示）。此外，海水淡化水有效地缓解了市政供水的不足，自该水厂投入运行以来，累计供水量达到1.9亿立方米，其中市政供水量为1.5亿立方米。且自2013年起，供水量呈现逐年递增的趋势。

图8 自来水混掺前后水质对比图

其次，海水淡化技术与城市发展战略相契合。为配合产业结构调整，我们为周边六家企业提供了约3900万立方米的海水淡化水。工业用户采用海水淡化水后，其水处理工艺得以简化，同时水的回收率亦有所提升。这一改进有助于降低用水企业的用水成本，从而实现政府、制水企业与用水企业之间的多方共赢。

最后，采用自来水与海水淡化水混掺工艺，省略了矿化处理步骤，实现了显著的经济效益，自2022年项目实施以来，累计节省药剂成本约120万元。同时，通过为企业提供直供水，使得百发海水淡化有限公司年收入增加3000万元，供水用户每年节约成本1000万元。此外，该分质供水技术已获得9项发明专利，并参与了3项国家标准以及2项山东省地方标准的制定工作，形成了可复制、可推广的海水淡化厂运维管理模式。

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编辑整理：《净 水技术》编辑 杨洁

排版：《净水技术》编辑 李滨妤

审核：《净水技术》社长/执行主编 阮辰旼

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