蓝色“膜法”——记杭州水处理海水淡化技术的研发与应用

前不久，水处理专业分析机构国际水务智库（GWI）公布了2021海水淡化与水再利用项目开发商排名，位于浙江的中国中化杭州水处理技术研究开发中心有限公司（以下简称杭州水处理）位列第9。

此次杭州水处理能在众多竞争对手中跻身前十，靠的正是膜法反渗透海水淡化技术。作为目前海水淡化的主流技术，该技术具有通量大、无相变等优势，能够有效地去除海水中的无机盐、重金属离子、有机物、病菌等，将海水转化为符合国家生活饮用水标准的优质水。

从20世纪60年代我国首次研发成功高性能的醋酸纤维不对称反渗透膜至今，膜法反渗透海水淡化技术一路创新发展，已走过半个多世纪。作为海水淡化研发领域重要的技术成果，其成果转化的成功实践，凝结着杭州水处理几代“膜法师”们的心血和汗水，惠及了各行各业和千家万户。

神奇“膜法”让海岛不再“喊渴”

浙江的海水淡化之路起步于20世纪90年代。

1997年10月，由杭州水处理负责建设的海水淡化工程在浙江嵊山岛建成投产，这是我国座日产500吨淡水的海水淡化工程。海水经初滤、精滤、反渗透脱盐、后矿化等工序后变成饮用水，水质符合国家生活饮用水标准。该项目解决了嵊山岛上万居民没水喝的窘境，其中起到关键作用的正是膜法反渗透海水淡化技术。

此后，杭州水处理“膜法”从浙江走向全国，进而走出国门。苦涩的海水经“膜法”点化，变身汩汩甘泉，涌入寻常百姓家。

2017年12月底，杭州水处理牵头组织实施的“十二五”国家科技支撑计划“大型反渗透海水淡化关键技术及装备研究与示范”项目通过科技部验收。该项目在大型反渗透海水淡化工程取水与预处理技术、反渗透单机和关键装备、淡化水后矿化调质工艺、反渗透海水淡化工程运行管理等方面取得了创新性突破，形成了一批具有自主知识产权的技术和产品。

2018年12月，舟山六横岛海水淡化项目亮相庆祝改革开放40周年大型展览。该项目投资1.58亿元，一期日产两万吨海水淡化项目于2009年11月投产出水，缓解了岛上居民生活用水和工业生产用水困难的局面。之后的6年里，六横岛又先后建造了日产两万吨和日产1.25万吨的海水淡化项目，日产海水淡化水能力达到了5.25万吨，不仅满足了六横岛上的供水需求，还能为周边岛屿居民提供生活、生产用水。

除了舟山六横，玉环的海水淡化项目也是浙江海水淡化技术应用的一个成功案例。2019年10月，玉环市亚海水淡化（一期）抗旱应急工程成功通水，项目位于玉环市玉环湖畔，占地约40亩，总投资约为1.3亿元。作为国内亚海水淡化补充市政用水项目，该工程将亚海水资源持续开发利用，消除了当地供水危机，缓解了市民用水困难的局面，也为其他沿海地区非常规水源利用提供了示范。

随着海水淡化技术的逐渐成熟，杭州水处理利用万吨级反渗透海水淡化单机集成技术在浙江舟山、河北曹妃甸、山东海阳，以及印尼、菲律宾和中东、南美等国家和地区建立了总规模超日产100万吨的海水淡化示范工程，并实现了万吨级膜法海水淡化工程关键装备的全国产化。其中，反渗透膜元件、膜壳、高压泵、能量回收装置、海水预处理卧式滤器等关键设备全部应用在浙江的六横岛日产两万吨示范工程中，项目成果获得浙江省科技进步奖一等奖。

从无到有“膜法师”的研发之路

说起杭州水处理膜法反渗透海水淡化技术的研发背景和过程，离不开一位重要“膜法师”，他就是国内膜法水处理领域的位中国工程院院士——杭州水处理首席专家高从堦。

1967年，高从堦参加了国家科学技术委员会组织的全国海水淡化会战，与中国科学院、国家海洋局和部分高校的专家组成研发团队，专门开展电渗析、反渗透和蒸馏等多种海水淡化技术的研究。

经过不懈努力，高从堦在1968年初成功研制出了高性能的醋酸纤维不对称反渗透膜，脱盐率可以达到96%以上，实现了我国海水淡化反渗透膜从无到有的目标。经过反复实验后，他们又完成了反渗透法脱盐日产一吨淡水的板式海水淡化器的技术设计。

设计图纸有了，材料从哪里获取？在那个物资稀缺、供应紧张的特殊时期，寻找这些多孔板、承压板、橡胶圈、高压泵等材料极其困难。高从堦和团队成员费尽心思，终于在上海的一家小型泵厂找到了一台高压泵。还有一些材料，则全靠团队自己设计、加工。

凭着这股干劲，高从堦和同事们在1969年初研制出了日产一吨淡水的板式反渗透海水淡化样机，并在山东青岛的朝连岛上进行了半年多的现场运转试验。1969年12月，历时两年多的全国海水淡化会战，以制备出可以稳定产水的小型海水淡化器为标志，圆满地结束了。

20世纪70年代以后，高从堦转战杭州，在此扎根，把大半生都奉献给了我国膜分离技术的研究和开发。1984年，以海水淡化实验室为主体组建的国家海洋局杭州水处理技术开发中心正式成立，有着丰富科研经验的高从堦成为了杭州水处理的带头人，持续开展我国膜技术的创新与研究，力求把一张膜做深做透。

1997年，高从堦主持建成国内条反渗透复合膜生产线。这意味着反渗透复合膜成功实现了国产化，打破了国外产品价格壁垒和垄断地位，使进口膜价格大大降低。

走向世界国际合作结硕果

海水利用无国界。目前，我国的海水淡化技术及装备已出口至中东、东南亚、南美、非洲等20余个国家及地区。

印尼是我国“一带一路”国际合作的重要伙伴,也是“21世纪海上丝绸之路”的首倡之地。在此背景下，杭州水处理承建了印尼哥伦打洛燃煤电站海水淡化项目，为年上网发电量70080万千瓦·时的电站保障供水。

南美北部是世界主要产油地区之一，然而地理位置及气候决定了该地区干旱少雨，淡水资源匮乏，居民饮用水问题亟待解决。2018年2月，杭州水处理日产10560吨海水淡化项目在南美北部调试出水，并接入市政自来水管网，切实解决了当地居民生活用水质与量的问题，同时满足当地食品、饮料、制冰等行业专用水的要求，缓解了当地因水资源匮乏对经济社会产生的不利影响。

菲律宾是个岛国，四面环水但缺少淡水，工业生产用水极为紧张。2020年3月，杭州水处理在菲律宾承建的日产1.5万吨淡水的海水淡化系统顺利出水，保障了当地的淡水需求。2020年6月，杭州水处理“首战”远东市场，一举拿下两个项目，总供水量近两万吨/日。其采用的双膜法海水淡化技术，以整体模块化设计理念，为项目提供设计、采购、成套、供货、调试等服务。这两个项目的取得，抢占了远东水处理市场先机，不仅对杭州水处理具有里程碑式的意义，还对中国水处理企业在海外工程的实施起到示范作用。

此外，通过膜技术的应用与推广，我国已在电力、石化、印染、造纸、煤化工等行业领域建立了一批大中型废水资源化和工业零排放示范工程，取得了显著的经济效益、社会效益和生态效益。