第十一届上海国际泵阀展

上海国际泵管阀展览会

FLOWTECH CHINA (SHANGHAI) 2023

2023年6月5-7日

上海 | 国家会展中心(虹桥)

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我国海水淡化规模化利用发展概况及科学推进政策建议

鉴于海岛海水淡化有较好的经济性,近期有相关人士呼吁将海水淡化水作为新水源纳入国家水网工程。“十四五”期间,我国仅海岛地区就规划新增海水淡化规模20万t/d以上。有必要针对海水淡化规模化利用存在的现实问题,完善相关的政策要求。

  我国沿海地区水资源供需矛盾突出,制约了经济社会的发展。沿海11个省(自治区、直辖市)水资源总量仅占全国的27%,却创造了55%的国内生产总值。区域内55个沿海地级以上城市中有51个为缺水城市,12个海岛县全部为缺水县。海水淡化是重要的增量水源,对缓解沿海地区和海岛水资源短缺,保障水安全具有重要意义。

  海水淡化发展概况

  2010年以来,我国针对海水淡化行业先后设立了“十二五”至“十四五”三个阶段的发展目标,出台多项支持政策,大力推动行业发展。

  “十二五”时期,我国海水淡化行业尚处于初步发展阶段,国家政策从基础规划入手,先后出台了《关于加快发展海水淡化产业的意见》《海水淡化产业发展“十二五”规划》《海水淡化科技发展“十二五”专项规划》等文件,指导海水淡化技术创新体系的建立。

  “十三五”时期,为推动海水淡化产业向规模化、集成化方向发展,国家发展改革委和国家海洋局共同印发了《全国海水利用“十三五”规划》,海水淡化成为我国战略性新兴产业。

  “十四五”以来,国家政策更加侧重应用,国家发展改革委和自然资源部联合印发了《海水淡化利用发展行动计划(2021—2025年)》,以推动海水淡化的规模化利用。

  海水淡化已在全球范围内得到大规模利用。海水淡化水用于市政供水已有60余年历史,160多个国家的约3亿人长期饮用海水淡化水。全球海水淡化产能从2000年的不足3000万t/d增长到2020年的1亿t/d,年均增幅超过7%。海水淡化成本从20世纪70年代的10美元/t降至目前不足1美元/t,经济上逐渐可行。

  我国目前已建成海水淡化工程123个,海水淡化能力超过160万t/d。根据《海水淡化利用发展行动计划(2021—2025年)》,到2025年,我国海水淡化总规模将达到290万t/d以上,新增海水淡化规模125万t/d以上,其中沿海城市新增海水淡化规模105万t/d以上,海岛地区新增海水淡化规模20万t/d以上。该计划要求沿海缺水地区将海水淡化水作为生活补充水源、市政新增供水及重要应急备用水源,逐年提高海水淡化水在水资源中的配置比例;在海岛保护性开发基础上,适度超前布局建设海岛海水淡化设施,满足生产生活生态用水需求。

  海水淡化规模化利用存在的潜在风险

  目前我国还未建成海水淡化相关的国家标准体系。由于海水的特殊性,现有的国家标准难以解决生产、输送、饮用过程中出现的各种卫生安全问题。现有的一些海水淡化行业标准尚未得到卫生、水利等部门的认同。

  1.水质标准不健全

  一是对作为淡化水水源的海水水质尚无明确标准。现行国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)涵盖106项指标,仅规定了采用地表水或地下水为生活饮用水水源时的水质卫生要求,未涉及其他水源。2022年3月《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)发布,将于2023年4月1日起全部代替GB 5749—2006,新标准共涵盖97项指标未将海水淡化水作为饮用水水源。《海水水质标准》也未规定用作海水淡化水源的水质要求,导致将海水淡化水用于饮用水缺乏水源水质卫生标准。

  二是饮用水水质标准不能明确判定海水淡化水的卫生安全性。全球现行各类水质标准主要针对地下水或地表水等常规水源,对海水淡化水的水质卫生标准总体上处于“凭经验”摸索阶段。2011年,世界卫生组织(WHO)在《饮用水水质准则》(第四版,水质指标237项)中特别指出,现行的饮用水准则不能涵盖淡化水的全部方面,需关注其可能产生的化学性污染和生物性污染。2006年WHO出台的《海水淡化饮用水发展指南》介绍了海水淡化可能存在的问题,并在2007年和2011年公布了更加详尽的指南,全面介绍了海水淡化可能带来的健康问题及环境问题。2021年9月29日,国际标准化组织(ISO)发布《海洋技术—反渗透海水淡化产品水水质—市政供水指南》,这是首项由我国主导的ISO海水淡化领域国际标准,指南规范了饮用反渗透海水淡化水关键水质参数及其范围、监测频率和测试方法。但该标准能否得到水质卫生主管部门认可,还需要实践的检验。

  三是现有放射性指标只能起到初筛作用,且国内标准偏低。现行《生活饮用水卫生标准》中放射性指标只有总α放射性、总β放射性两项,仅能作为饮用水放射性初筛指标,即低于此值的水可认为是适合饮用的,高于该值并不说明不适合生活饮用,应进行放射性核素分析,估算所致剂量,作出卫生学评价。WHO的推荐值是总α放射性为0.1Bq/L,总β放射性为1Bq/L,而我国现行《生活饮用水卫生标准》规定的总α放射性限值为0.5Bq/L,总β放射性限值为1Bq/L,总α放射性限值明显高于WHO的推荐值。

  四是《生活饮用水卫生标准》中水质指标没有下限值,不能直接套用于海水淡化水,无法满足规模化生产所需的质控要求。2010年,欧洲议会和欧洲理事会在《关于海水淡化条例的导则》中分析了海水淡化的健康、环境及政策问题,指出海水淡化水水质指南应设定钙、镁离子的最低含量。由于我国目前以地表水或地下水为原水的生活饮用水卫生标准对水的硬度以及所有的矿物质和化学元素未设定下限值,故无法对海水淡化水的水质卫生进行评价和监督,导致海水淡化水的水质卫生安全性难以得到保障,限制了规模化生产。

  2.长期饮用存在潜在风险

  海水淡化可去除部分有害物质,无论原水水质、处理方式、产品水水质,与传统以地表水或地下水为水源的饮用水都有很大的差异,长期饮用存在潜在风险。

  一是有害成分偏高,有益成分过低。一方面,岛礁和船舶反渗透海水淡化对于硼的截留率效率有限,水中硼浓度往往比较高,通常会高于0.5mg/L。0.5mg/L是《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)规定的硼浓度限值,《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)将该限值修改为1.0mg/L,WHO《饮用水水质准则》规定的准则值为2.4mg/L,但在世界大多数国家和地区,饮用水中硼的浓度多低于0.5mg/L。但对于有些地方而言,即使经过二级反渗透处理,水中硼的含量仍然还有1~2mg/L,长期饮用高硼水可能产生不良影响。另一方面,钙、镁、硫酸盐、重碳酸盐、氟等成分浓度往往低于《低矿化度饮用水矿化卫生标准》(GJB 1335—92)要求的浓度范围,属于典型的软水,长期饮用对人体健康不利。

  二是海岛居民长期饮用海水淡化水,患某些慢性病的风险更大。浙江省舟山市疾病预防控制中心和嵊泗县疾病预防控制中心曾以饮用海水淡化水的居民为淡化水观察组,饮用海水淡化水和其他水源的居民为混合水源观察组,饮用水库水和其他水源水的居民为淡水观察组,通过慢性病网络报告和居民健康档案系统进行慢性病发病现状调查分析,发现居民长期饮用海水淡化水与恶性肿瘤、冠心病、脑卒中之间有相关性。

  三是反渗透海水淡化过程所需阻垢剂可能具有遗传毒性。2018年中国疾病预防控制中心曾用体外彗星试验和流式细胞术体外微核试验,检测不同海水淡化阻垢剂对中国仓鼠卵巢细胞的遗传毒性效应,发现改性聚羧酸阻垢剂、聚丙烯酸阻垢剂和马来酸阻垢剂均具有遗传毒性。但与此相反,舟山市疾病预防控制中心于2011年12月至2012年9月采集嵊泗县菜园镇海水原水、海水淡化厂各工艺的出水18份,地表水原水和各工艺的出水5份,按照ISO—13829推荐的国际标准方法进行遗传毒性试验,结果表明海水淡化饮用水的遗传毒性明显低于以地表水为水源的饮用水。

  3.福岛核废水排海,引发对海水淡化水潜在风险的担忧

  一是日本并未大规模直接饮用海水淡化水。日本《水道法》中的《饮用水卫生标准》没有设置放射性指标。本岛供水一般是以地表水和地下水为主,海水淡化水占比很小。对距本岛较近的离岛,大多采用敷设海底输水管道方式直接供水。而距本岛较远的离岛则自行采用小型海水淡化设备供水,与常规水混合后饮用。日本的海水淡化工程仅有少数作为市政公司设施,94%左右的海水淡化厂都是用于产业化实验。这一点应当引起我国注意。

  二是放射性核素无法被海水淡化过程完全去除,且有富集风险。2021年4月13日,日本政府批准了一项计划,预计福岛第一核电站核污染水将在30年内全部排入太平洋,引发了全球担忧。其排放的氚、碳14、氙、锶、铯、碘等放射性核素难以被海水淡化完全去除,特别是海水淡化对氚没有去除效果。

  科学推进海水淡化规模化利用的政策建议

  规模化推进海水淡化,还需科学论证,完善标准,开展健康风险评估,加强监测评估和国际合作。

  1.完善淡化用海水及海水淡化水卫生标准,保障规模化生产利用

  一是参考《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002),修订《海水水质标准》,增加“集中式生活饮用水用海水补充/特定项目标准限制”。

  二是加快制定《海水淡化水饮用卫生标准》。以《生活饮用水卫生标准》为指导,根据海水本身及其淡化工艺流程的特点选择适宜的卫生学指标,如海水淡化预处理过程应纳入相应微生物指标及一般化学指标;对海水淡化中不能完全去除的和新生成的对人体健康有害的各种物质,人体必需的钙、镁、铁、锌、硒等营养物质,以及消毒副产物、管道溶出物等设置合理的限值或范围;对海水淡化水设置必需的感官性状指标、放射性指标和毒理学指标要求。

  2.将海水淡化水主要作为备用水源纳入水资源统一管理

  一是将海水淡化水纳入水资源统一管理。建议修改水法,将海水淡化水等非常规水源纳入水资源并享受相关政策;对于沿海地区和海岛,明确海水淡化水的战略备用水源地位,将其纳入水资源统一配置体系。

  二是将海水淡化水主要作为生活水备用水源。截至2019年年底,我国海水淡化水主要用途中,工业用水占66.6%,生活用水占33.1%。在现有沿海城市水资源配置规划中,海水淡化水应仅作为战略备用水源或补充水源。但在海岛和船舶等特殊场所,可短期作为主要饮用水源。

  三是充分论证,稳妥推进。从已建项目来看,海水淡化项目利用率普遍较低,单位产水的能源消耗、运营成本较高。建议在项目建设前充分论证项目用水需求、政策条件和建设条件,争取先行签订供水意向协议,保障项目利用率;统筹规划淡化水与传统自来水的混合饮用。加强反渗透工艺,进一步去除硼等有害元素,尽量减少阻垢剂的残留;海水淡化水调质工艺采用食品级碳酸钙时,应增强水质的稳定性。

  3.加强海水及海水淡化水卫生监测与研究,开展风险评估

  一是加强海水淡化水水质监测和流行病学研究。鉴于生活饮用水卫生标准对于淡化水的适用性还需进一步评估,应建立长期海水淡化水水质监测系统,对产品水和管道末梢水中硼、消毒副产物、重金属等进行监测,继续加强相关流行病学研究,深入开展人群健康与饮用海水淡化水关系的调查。

  二是建立健康风险等级标准。对于海水淡化水矿物质不足、硬度低、氟含量过低等带来的人体健康风险,可参考国内外饮用水中钙、镁、氟等的适宜浓度,建立风险等级标准,再将监测结果与标准比对,定性分析海水淡化水对人体健康的风险。

  三是开展水质风险程度评价。海水淡化水供水全过程为海水淡化水—后处理—管网—用户,对全过程的风险评估可参考食品生产的危害分析与关键控制点(HACCP)体系,对海水淡化水的水质风险程度进行评价分析。

  四是开展海洋放射性监测评估和国际合作。未来30年甚至更长时期,建议与相关国际机构和国家建立长期合作研究交流机制,监测区域不仅要涵盖日本沿海区域特别是福岛海域,还应涵盖北太平洋海域及边缘海海域,以开展全面的海洋放射性及海水水质卫生预测—监测—评估工作,及早发现风险,确保我国海水淡化水的卫生安全性。

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