资源与环境问题是二十一世纪以来人们最关注的问题之一，其中水资源是各种资源中人类最不可或缺、无法替代的资源之一[1]。随着人口总量急剧增长、经济社会快速发展以及气候变化加剧，全球淡水资源短缺问题愈演愈烈。
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术[1]。该技术可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，能够保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水需求。
海水淡化处理技术是指将水中多余盐分和矿物质去除得到淡水的工序。目前世界上装机应用的海水淡化方法主要有多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)和反渗透法(RO)。半个世纪以来，这些技术已为全球1亿多人提供了饮用水，促进了干旱沙漠地区和发达国家沿海经济社会发展。
目前，海水淡化技术已在160多个国家应用。全球海水淡化产能从2000年的不足0.3亿t/d发展到2020年的1亿t/d，年均增幅超过7%。据文献统计，全球62%的淡化水用于市政供水（图1），解决了3亿多人的饮水问题，其余满足工业、农业、旅游业及军事等方面的需求。
全球海水淡化水用途分析
图1 全球海水淡化水用途分析（数据来源：华经产业研究院）
沙特作为国际上海水淡化产能最大的国家，占世界海水淡化量的20%，总规模已达约890万t/d，全国70%的饮用水来自海水淡化；以色列自2003年先后在地中海沿线建设了5个大型海水淡化厂，每年可提供约6亿t淡化水，相当于全国用水总量的30%、可饮用水供应量的70%。
当前全球运行的最大规模海水淡化工程分别是：沙特Shoaibah Ⅲ（MSF，88万t/d）、沙特Al Jubail（MED，80万t/d）和以色列Sorek（RO，62万t/d）。2019年10月启动的阿联酋90万t/d淡化厂是全球在建最大的反渗透海水淡化项目，2021年3月阿联酋又启动了阿布扎比Mirfa大型反渗透海水淡化项目，规模约68.2万t/d。
随着技术进步和应用规模扩大，海水淡化投资和运行费用显著下降：40年前制水成本高于10美元/m³，如今已降至0.32美元/m³，但下降趋势逐渐变缓。
全球海水淡化技术应用占比
图2 全球海水淡化技术应用占比（数据来源：行业研究报告）
多效蒸馏(MED)通过串联多个蒸发器以节省热量。上世纪60年代出现的低温多效蒸馏(LT-MED)技术解决了多效蒸馏技术的结垢和腐蚀两大难题，推动该技术持续发展。其主要优点包括：
• 系统操作弹性较大，可适应不同负荷需求
• 出水水质优良，含盐量低
• 结垢情况显著减轻，维护成本降低
但低温余热不稳定、热效率较低等因素导致其运行成本较高。因此，LT-MED更适用于大规模项目，尤其适合与电厂、市政设施结合，以提高能源综合利用效率。
多级闪蒸系统由多个蒸发容器串联而成，串联容器内压力逐级递减，实现闪蒸汽化，进一步解决了结垢问题。MSF技术特点包括：
• 操作灵活性较低，难以适应水量快速变化
• 初期建设工程量大，投资成本高
• 产水水质优异，适合高纯度用水需求
由于需要大量海水循环，消耗大量动力，多级闪蒸海水淡化工艺多与发电站等相邻建设，为工业企业提供优质淡化水。
热法淡化技术虽然发展较早，但存在易结垢、高能耗、高成本等问题。21世纪以来，反渗透海水淡化技术市场占比不断提升（图2）。反渗透技术利用半透膜分离淡水与其他物质，具有以下优势：
• 装置紧凑，占地面积少
• 操作简便，自动化程度高
• 能耗相对较低，建设成本适中
然而，反渗透技术仍面临能量消耗较大及浓盐废水处理等挑战。为此，研发更高效环保的海水淡化膜集成技术成为当前研究热点。
在产业规模上，我国目前的海水淡化产能保有量约为全球产能的2%，占比较低。由于我国海水淡化规模化应用起步较晚，此时RO技术已在成本和工艺上表现出明显优势，因此我国海水淡化工程主要以膜法为主，热法淡化技术则主要采用能源利用效率更高的MED，这一情况与全球除中东地区以外的其他区域类似。
在用途上，我国海水淡化水用于市政饮用的比例较低。随着我国海洋强国建设推进和社会经济发展，未来我国海水淡化产业将进一步增长，技术创新和应用规模有望实现新突破。
[1] 引用来源：海水淡化技术研究文献及行业报告
