海水淡化方式与技术
海水淡化技术及其应用
海水淡化技术及其应用随着人类经济社会的不断发展，全球各地的水资源逐渐日益紧缺。
特别是在没有大规模水资源的区域，如沙漠、高山地区等等，供水已成为一项严峻的任务。
淡化海水将是解决水资源问题的一种重要举措。
本文将介绍海水淡化技术及其应用。
一、海水淡化的现状与需求世界上有20%的人口居住在没有大规模水资源的地区。
另外，在一些国家，如沙特阿拉伯、阿联酋、阿曼以及巴林等资源匮乏的国家，海水成为了当地唯一的水源。
而且由于气候变化等因素，全球水资源短缺这一情况日趋严重。
越来越多的国家和地区开始关注海水淡化。
海水淡化是将海水中的盐分、矿物质和其他杂质去除，从而得到可以直接用于生活、工业用途的淡水。
海水淡化技术是提供可靠、经济、安全的淡水的最有希望的途径之一，也是社会经济发展的一个重要关键。
二、海水淡化技术的类型及其原理目前，世界上应用较广泛的海水淡化技术有蒸馏法、反渗透法和电去离子法三种。
下面将对这三种方法进行简要介绍：1. 蒸馏法蒸馏法是一种传统的海水淡化技术，主要包括闪蒸、多效蒸馏、压力式闪蒸和气化溶剂蒸馏法等。
该技术利用加热海水使水变成蒸汽，然后将蒸汽冷却成水滴，再使水滴凝结变成淡水。
这种方法成本较高，但可以确保得到高纯度的淡水。
2. 反渗透法反渗透法是目前应用最广泛的海水淡化技术。
该技术利用高压将海水通过一种膜，膜上有微小孔洞，使水通过孔洞流出，而盐分、矿物质等其他杂质留在膜的另一侧，从而实现海水淡化的目的。
这种方法除成本低之外，还具有体积小、重量轻、使用寿命长等优点。
3. 电去离子法电去离子法又叫做电渗析法，是一种使用电场从海水中去除离子的方法。
该方法通过直流电压或是交流电压引起海水中的阳离子和阴离子通过离子交换膜分离出来，从而得到淡水。
这种方法成本较高，主要应用于工业领域中。
三、海水淡化技术的应用海水淡化技术广泛应用于国防、城市生活、工业生产、航运、石油开采、游轮旅游、面积广袤的温室等领域。
以下是几个海水淡化技术的应用：1. 城市生活供水在无水资源地区，海水淡化是一种主要的城市生活用水补给方式。
海水淡化技术
蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸馏法海水淡化技术是最早投人工业化 应用的淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，产水纯度高。与膜法海水淡化技术 相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大，是当前海水 淡化的主流技术之一。
国外海水淡化工程多采用投加液氯、NaCl和CuSO4等化学试剂来杀菌灭藻。考虑到交通等多方面的因素，投 加化学试剂杀菌灭藻有一定难度，在本工程设备研制过程中专门采用海水次氯酸钠发生器。海水取水泵后分出一 小股带压海水，进入次氯酸钠发生器，在直流电场作用下产生NaCl，靠位差直接注入海滩沉井，以杀灭海水中的 细菌、藻类和微生物。
环岛海域的海水受周边环境影响较大，海水化学耗氧量（COD）在 1.7～2.5m g/L，尤其在夏、秋季节有时 海水有较大的异臭异味。因此除添加NaClO进行氧化外，增设活性炭过滤器，选用具有较高机械强度的果型颗粒 活性炭能有效地吸附有机物和异臭异味，提高反渗透产水水质，同时能减轻对反渗透膜面污染，延长膜使用寿命。
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。
非加压渗透吸附：非加压吸附渗透海水淡化法，或称为“正向渗透法”，让水通过多孔膜进入一种超强吸水 的吸附剂的盐浓度甚至超过海水的溶液或固态物，但溶液里的特殊盐分很容易蒸发。分固态盐、液态盐方向。固 态盐解吸附耗能更小。
投加H2SO4调节海水pH值分解海水中的HCO3，以防止CaCO3沉淀，是海水淡化中最常用和最经济的方法。投加 （NaPO3）6（SHMP）是防止CaSO4沉淀的有效方法，但（NaPO3）6在阻垢的同时产生的副产品磷酸盐会助长微生 物、细菌和藻类的生长，使用有一定的局限性。而从西方国家进口的专用高分子聚合物阻垢剂价格较高，会直接 影响海水淡化工程的运转费用。本工程最终选用H2SO4作为阻垢剂，控制反渗透系统给水的pH值在 6.8～7.0之间， 同时控制海水淡化系统水回收率，以防止CaSO4沉淀析出。
海水淡化的方法和原理
海水淡化的方法主要有以下几种：1. 蒸馏法：利用热能将海水加热，使其蒸发成为水蒸气，再通过冷凝将水蒸气转化为淡水。
这是一种传统的淡化技术，但是能耗较高。
2. 反渗透法：利用一种薄薄的具有多孔结构的“反渗透膜”作为核心部件，在加压条件下，薄膜只能让水通过，把盐类物质拒绝于薄膜外，这样淡水和盐类就分开了。
3. 电解法：通过电化学原理，将海水分解成氢氧离子，然后利用离子交换膜将离子分离，从而得到淡水。
4. 太阳能蒸馏法：利用太阳能将海水蒸发，通过加热和冷却系统收集蒸发后的水蒸气，得到淡水。
5. 冷凝法：通过利用海水中的热能，将大气中的水蒸气凝结成水滴，再收集凝结后的水滴得到淡水。
6. 电渗析法：利用电场作用，将海水中的离子和水分开。
这种方法需要消耗电能，但可以处理含盐量较高的海水。
7. 反渗透+蒸馏组合法：这是一种组合技术，将反渗透和蒸馏两种技术结合起来，以提高海水淡化的效率和降低能耗。
8. 膜蒸馏法：利用热能将海水加热，使其蒸发成为水蒸气，再通过膜蒸馏技术将水蒸气转化为淡水。
膜蒸馏技术能够有效地去除海水中的盐分和其他有害物质。
9. 压汽蒸馏法：利用压缩机将海水加压，使其蒸发成为水蒸气，再通过冷凝将水蒸气转化为淡水。
这种方法能耗较低，但需要处理压缩过程中产生的热量。
10. 核能淡化法：利用核能将海水加热，使其蒸发成为水蒸气，再通过冷凝将水蒸气转化为淡水。
这种方法能够为大规模的淡化工厂提供足够的能源，但需要处理核废料和安全问题。
以上是几种常见的海水淡化方法和原理，每种方法都有其优缺点，需要根据实际需求和应用场景选择合适的技术。
随着科技的不断进步，未来还可能出现更多新型的海水淡化技术。
海水淡化与利用技术
1.海水淡化过程需要大量的能源，因此会产生高额的运营成本和高碳排放量。这既 不符合经济效益，也不符合环保原则。关键要解决的是研发更高效、更环保的能源 利用技术。 2.目前大部分海水淡化厂都依赖于化石燃料，但随着全球能源结构的转变，未来需 要更多地利用可再生能源，如风能、太阳能等，以降低碳排放。
反渗透淡化技术原理
1.反渗透技术是利用渗透压的原理，通过施加压力使海水通过 半透膜，实现盐和水的分离。 2.半透膜的选择性透过性能是实现反渗透的关键，需要具有高 脱盐率、高通量、长寿命等特点。 3.反渗透过程中需要保持适当的压力、流速和温度等参数，以 确保系统的稳定性和可靠性。
反渗透淡化技术
▪ 反渗透淡化技术发展现状
▪ 农业灌溉
1.海水淡化技术为沿海地区的农业发展提供了可靠的淡水资源 ，有助于提高农作物产量和品质。 2.海水淡化后的浓盐水可用于土壤改良，提高土壤盐碱地的利 用价值。 3.结合现代农业技术，海水淡化技术有望进一步提高农业灌溉 的效率和可持续性。
海水利用技术的应用
▪ 城市供水
1.海水淡化可作为沿海城市供水的重要补充，减轻城市对陆地 淡水资源的压力。 2.通过合理规划和建设，海水淡化项目可以与城市供水系统有 机结合，提高供水安全和稳定性。 3.海水淡化技术的发展有助于提高城市供水的自给能力，促进 沿海城市的可持续发展。
海水淡化技术的发展趋势
海水淡化技术的发展趋势
▪ 海水淡化技术的能源效率提升
1.研究和开发能源效率更高的海水淡化技术，降低淡化过程中 的能源消耗。例如，利用太阳能、风能等可再生能源，减少对 传统能源的依赖。 2.优化现有海水淡化设备的运行和维护，提高设备的可靠性和 稳定性，降低故障率和维修成本。 3.加强不同领域之间的合作与交流，将最新的科技成果应用于 海水淡化领域，推动海水淡化技术的不断创新和发展。
海水利用的技术与应用
海水利用的技术与应用海水是蓝色的，但并不是所有的蓝色都相同。
在我们的生活中，海水是一种丰富的资源。
海水的盐度和化学成分都不同于淡水，在许多方面都存在着潜在的利用价值。
随着技术的不断进步，海水利用正在成为一种重要的技术和行业。
在本文中，我们将探讨一些关于海水利用的技术和应用。
1.海水淡化技术海水淡化是将海水中的盐和杂质去除，生产出淡水的过程。
目前，海水淡化是全球范围内应对淡水短缺的主要方法之一。
在海水淡化技术中，最常用的方法是反渗透（RO）。
RO 是利用半透膜对海水进行过滤的过程。
半透膜可以让水分子通过，但是不允许盐和其他大分子通过。
RO 的优点是处理过程简单、效率高，且使用寿命长。
此外，还有许多其他的海水淡化技术，如电渗析、多级闪蒸等。
海水淡化技术已经在全球范围内得到广泛应用。
在伊朗和以色列这样的干旱地区，海水淡化技术已经成为主要的水资源来源。
在全球范围内，目前有超过1亿人口依赖海水淡化技术来获得淡水。
2.海水温差发电技术另一种海水利用技术是海水温差发电。
这种技术是利用海面蓝色与深处黑色海水温度的差异来产生能量。
温差发电器通常使用两个水箱，一个带有暖水，另外一个带有冷水。
暖水和冷水之间的温差被利用来产生电能。
这种技术的优点在于相对其他海水利用技术而言是非常环保和可持续的。
同时，它也具有其它技术所没有的优点，如在海洋中不会产生噪声和污染等。
虽然海水温差技术在可持续性方面取得了显著进展，但实际应用仍相当有限。
原因之一是，这种技术在现有市场中不具有足够的竞争力。
同时，由于产生的电能相对较小，也不适用于大规模的用电需求。
3.海水中的能源提取技术海水中的能源提取是一种新兴技术，目的是从海水中提取各种形式的能源。
最常见的是潮汐能和海浪能。
潮汐是由海水流动产生的动能，可以通过涡轮等设备转化为电能。
相比之下，海浪能的转化更加复杂，需要利用浪动产生的机械波动。
目前，海水中的能源提取技术仍处于早期发展阶段，大规模的生产仍然有待探索。
海水淡化方法分类
海水淡化方法分类
海水淡化是为了解决世界范围内缺水的问题而发展出来的一种技术。
根据不同的物理、化学和生物学原理，海水淡化方法可以分为以下三类。
一、蒸馏法
蒸馏法是一种利用物理原理去除水中离子的方法。
它通过将海水加热，产生蒸汽，然后使蒸汽冷凝，将水分离出来。
利用蒸发和冷凝的过程，去除海水中的盐分和杂质。
蒸馏法技术已经应用于工业和日常生活中，例如：生产饮用水、食品加工、酒精生产等。
二、反渗透法
反渗透法是指通过一种特殊的海绵状膜，将海水压力下渗到另一侧，
并过滤掉其中的固体颗粒和部分溶解的物质。
反渗透法采用的膜通常
由多层膜制成，可以过滤掉比蒸馏法更小的离子，同时更经济、更易
于操作。
反渗透法常常被用来制造饮用水和其他重要用途的水。
三、电渗析法
电渗析法是一种通过电化学的方式去除水中溶解的离子的方法。
它利用离子在电场中运动的特性，将被分解的离子分离到两个电极上。
电渗析法是理论上最完美的一种淡化方法，可以去除更多的离子，但由于其设备复杂、操作也更加困难，所以目前较少应用。
总的来说，以上三种方法都有其优缺点，应根据特定的使用环境及需求综合考虑。
海水淡化将会成为未来很多国家及地区缓解缺水的重要手段，带来巨大的经济和社会效益。
海水淡化的方法
海水淡化的方法（建议让学生自主设计实验）一、蒸馏法（可实施）蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。
蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。
根据所用能源、设备、流程不同主要可分设备蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。
二、冷冻法（可实施）冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。
冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。
三、反渗透法（介绍）通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。
该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。
在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。
此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。
如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。
反渗透法的最大优点是节能。
它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。
因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。
反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。
四、太阳能法（可实施）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。
馏系统被动式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，至今仍被广泛采用。
目前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。
海水淡化技术及发展状况简析
一、海水淡化简介1、海水淡化的定义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，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。
从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。
2、海水淡化的主要用途海水淡化主要是为了提供饮用水和农业用水，有时食用盐也会作为副产品被生产出来。
海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也被使用。
3、海水淡化综合简介海水淡化是人类追求了几百年的梦想。
早在400多年前，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。
从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展,在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。
现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，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，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。
淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。
某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模，目前淡化水已经完全可用于农田灌溉。
4、海水淡化历史地球表面2/3的面积被水覆盖，但水储量的97％为海水和苦咸水，这些水是很丰富的。
但是，要利用海水必须经过淡化。
目前，全世界有一百二十多个国家和地区采用海水或苦咸水淡化技术取得淡水。
第一个海水淡化工厂于1954 年建于美国，现在仍在德克萨斯州的弗里波特（Freeport）运转着。
佛罗里达州的基韦斯特（Key West）市的海水淡化工厂是世界上最大的一个，它供应着城市用水。
表面看海水淡化很简单，只要将咸水中的盐与淡水分开即可。
最简单的方法，一个是蒸馏法，将水蒸发而盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。
这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的，只不过人类要攫取的是淡水。
另一个海水淡化的方法是冷冻法，冷冻海水，使之结冰，在液态淡水变成固态的冰的同时，盐被分离了出去。
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H+ OH-
Cl-
Na+
H+
OHH+
Na+
ClH+ OH-
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精选课件
15
多级闪蒸蒸馏 （MSF）
KMTX KMTXHB HB
多级闪蒸是利用不同温度和压力下海水的多次蒸发来 提高淡水的产量，主要利用了海水的显热，是目前技术最 成熟的海水淡化方法，适用于大型和超大型淡化装置。
8 437.2
6.7 146.7 2730.4 19270.
7 4.2 1.4
36000 416.2 1338.1 11003.
4 449.6
6.8 150.8 2808.4 19821.
2 4.3 1.4
39000 450.8 1449.6 11920.
4 487.1
7.4 163.4 3042.4
33000 381.5 1226.6 10086.
5 412.2
6.3 138.3 2574.3 18169.
5 4.0 1.3
34000 393.0 1263.8 10392.
1 424.7
6.5 142.5 2652.3 18720.
1 4.1 1.4
35000 404.6 1301 10697.
日以下。
精选课件
19
低温多效(LTMED)流程图
热回收
加热 蒸汽 冷凝水
精选课件
进料
不凝汽 海水
排 热 冷 凝
冷却海水 淡水 浓海水
20
精选课件
低 温 多 效(LTMED) 实 景 图
21
反渗透 (RO)
反渗透法是将海水强制加压使淡水透过膜面进入另 一侧，从而实现海水的淡化，它具有投资省、能耗低 （无相变）、建设期短、占地少的特点，是海水淡化技 术中近二十年来发展最快的。除海湾国家外，美洲、亚 洲、和欧洲，大中生产规模的装置都以反渗透法为首选。
精选课件
2
KTXHBM
(一) 我国水资源形势
我国水资源总量28124亿立方米，居世界第六位，人均 2220立方米，为世界人均水资源占有量的四分之一，被联 合国列入13个贫水国之一，缺水地区主要分布在沿海城市、 岛屿和华北、西北地区。全国年缺水达400亿立方米，其中 城市缺水90亿立方米，因缺水造成的经济损失超过2000亿 元。
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16
KMTXHB
多级闪蒸（MSF）流程图
不凝汽
加热蒸汽
热回收部
循 环 盐 水 热排出部
预处理 冷 却 海 水
补给海水 海
淡水 水
防垢剂 浓盐水
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17
精选课件
多 级 闪 蒸 (MSF) 实 景 图
18
多效蒸馏 (MED)
多效蒸馏是利用前一效海水蒸发出的淡水蒸汽进一步蒸发后 一效的海水来降低能耗，提高产量，是蒸馏法中最节能的方法之 一，主要是利用了水蒸汽的汽化潜热；规模一般在10000立方米/
膜法 （无相变）
反渗透 (RO) 电渗析 (ED)
能量
热能+电能 热能+电能 热能+电能
电能 电能
精选课件
7
KMTXHB
60m3/h 自来水
60m3/h 原水箱
60m3/h 原水泵
60m3/h 吸吮式网 式过滤系 统
回收率90% 54m3/h
54m3/h
超滤系统
超滤水箱
6m3/h浓水排放
浓水10m3/h
5 投资及运行成本 6 工程建设管理
精选课件
3
KMTXHB
(二)
•世KMTXHB
界 各 地 缺 水 状 况
精选课件
4
(三) 典 型 海 水 水 质 分 析 表
含盐量 Ca Mg
Na
K Sr HCO3 SO4 Cl
SIO2 F
32000 369.9 1189.4
9780.8
399.7 6.1
134.1 2496.3 17618.
9 3.8 1.3
精选课件
12
KMTXHB
精选课件
13
KMTXHB
精选课件
14
KMTXHB
Feed
Feed Feed
CEM AEM CEM AEM
Na+
Na+ H+ OH-
Na+ Na+
H+ OH-
Na+
Cl-
OH-
Na+ H+ OHCl-
Cation Exchange Resin
Anion Exchange Resin
34m3/h 回收率85% 2级RO系统
40m3/h
40m3/h
2级RO高压泵
1级RO水箱
40m3/h 回收率75% 1级RO系统
54m3/h
54m3/h
1级RO高压泵
6m3/h浓水至超滤水箱
14m3/h浓水排放
34m3/h
34m3/h
2级RO水箱
34m3/h EDI供水泵
34m3/h UV杀菌器
34m3/h 0.45um精滤
FeCl3
Cl2
机械过滤或超滤 保安过滤
海水取水
混凝沉淀
高压泵 能量回收装 置 压力提升泵
清水池
浓海水综合利 用进入生态产 业链
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NaOH
淡水
28
过滤器产品之五
刷式
吸吮式
全自动过滤器
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29
海水淡化处理工程的几 个关键问题
1 海水预处理 2 淡化系统的选择
3 能量回收装置 4 防腐措施
回收率90% 30m3/h EDI系统
4m3/h浓水 至超滤水箱
30m3/h 终端过滤
30m3/h
抛光混床
30m3/h
30m3/h
TOC脱除器
超纯水泵
30m3/h 超纯水箱
30m3/h
30m3/h
用水点
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8
KMTXHB
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9
KMTXHB
精选课件
10
KMTXHB
精选课件
11
KMTXHB
精选课件
22
反渗透基本原理(渗透过程)
渗透过程
浓水
淡水
半透膜
水流方向
精选课件
23
KMTXHB
精选课件
24
TXHBKM
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25
反渗透基本原理(反渗透过程)
反渗透过程 压力
膜
水流方向
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26
（二）膜法海水淡 化技术介绍
精选课件
27
典型反渗透海水淡化工艺流程
H2SO4 NaHSO3
SWRO 装置
21473
4.7 1.6
43000 497.1 1598.3
13143
537.1 8.2
180.2 3354.4 23675.
4 5.2 1.7
精选课件
5
二、海水淡化技术简介
精选课件
6
（一）常用海水淡化淡化技术
过程类别
淡化技术
蒸馏法
多级闪蒸蒸馏 (MSF)
（液体 蒸汽） 多效蒸馏 (MED)
压气蒸馏 (TVC)
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一、前 言
水资源是基础性自然资源和战略性经济资源，是经济社会发展的命 脉，淡水资源短缺已成为制约我国经济和社会可持续发展的重要因 素之一。海水利用已成为世界许多临海国家新水源开发的战略决策, 也是缓解我国水资源短缺、促进经济可持续发展的重要途径。