沙特阿拉伯國(guó)際電力(ACWA Power)與全球供水公司(Water Global Access)簽訂了一項(xiàng)工業(yè)發(fā)展協(xié)議,旨在開(kāi)發(fā)和推廣水力射流脫鹽(HID)技術(shù)。
探索替代反滲透的方法
在沙特達(dá)成協(xié)議后,一種新型熱法海水淡化技術(shù)的開(kāi)發(fā)工作正在被持續(xù)推進(jìn)。
沙特海水淡化與綠氫開(kāi)發(fā)商沙特國(guó)際電力(ACWA Power)已經(jīng)與全球供水公司(Water Global Access)簽署了一項(xiàng)工業(yè)發(fā)展協(xié)議,以大規(guī)模發(fā)展水力射流脫鹽技術(shù)。
該組織表示,相較于大多數(shù)現(xiàn)代海水反滲透(RO)脫鹽技術(shù)與傳統(tǒng)熱法淡化技術(shù),HID技術(shù)的能耗分別是前兩者的2/3和1/10。
該協(xié)議是今年于沙特阿拉伯利雅得舉行的未來(lái)海水淡化技術(shù)國(guó)際會(huì)議上簽署的。
來(lái)自全球水務(wù)智庫(kù)的Christopher Gasson在評(píng)論該公告時(shí)說(shuō):“這很有意義,因?yàn)锳CWA電力公司是世界上最大的私人海水淡化開(kāi)發(fā)商,并且我相信它能夠開(kāi)發(fā)出反滲透的替代技術(shù)。”
“利用具有成本效益的低碳密集型技術(shù)進(jìn)行淡水生產(chǎn)之潛力確實(shí)是指數(shù)級(jí)的?!?/p>
這一合作將從實(shí)施一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目開(kāi)始,包括將在海灣合作委員會(huì)(GCC)地區(qū)實(shí)施HID。
ACWA研究表明,該技術(shù)可能會(huì)突破海水淡化2 kWh/m3的能耗瓶頸。
ACWA電力公司首席執(zhí)行官Paddy Padmanathan說(shuō):“隨著工業(yè)化和人口持續(xù)增長(zhǎng),全球水消耗量快速上升的問(wèn)題急需解決?!?/p>
他補(bǔ)充道:“利用具有成本效益的低碳密集型技術(shù)進(jìn)行淡水生產(chǎn)之潛力確實(shí)是指數(shù)級(jí)的,并且我們?yōu)閲L試開(kāi)創(chuàng)性的HID技術(shù)感到自豪?!?/p>
HID技術(shù)結(jié)果表明,它與高能效商業(yè)海水反滲透(SWRO)脫鹽設(shè)施相比,有了一定進(jìn)步。
SWRO設(shè)施平均能耗為3 kWh/m3,但HID技術(shù)與目前吉尼斯紀(jì)錄中SWRO試驗(yàn)工廠所需2.271 kWh/m3能耗相比,有了至少10%以上的改善。
一種萌芽中的友誼
從ACWA電力公司和WGA在今年早些時(shí)候首次開(kāi)展的綠色海水淡化技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的合作中可以看出,ACWA對(duì)WGA的HID技術(shù)頗感興趣。
“技術(shù)正準(zhǔn)備測(cè)試,以證實(shí)HID有能力突破2 kWh/m3海淡能耗瓶頸?!?/p>
這是因?yàn)锳CWA電力公司想擺脫化學(xué)處理過(guò)程,這也正是HID所避過(guò)的,這樣與現(xiàn)有海淡技術(shù)相比可以節(jié)省能量。
WGA首席執(zhí)行官Eusebi Nomen說(shuō):“技術(shù)正準(zhǔn)備測(cè)試,以證實(shí)HID有能力突破2 kWh/m3海淡能耗瓶頸,這將為行業(yè)效益水平建立新典范?!?/p>
“WGA的產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃目標(biāo)是在2023年底達(dá)到先進(jìn)技術(shù)準(zhǔn)備水平,并在2024年實(shí)現(xiàn)HID商業(yè)化運(yùn)行?!?/p>
ACWA電力公司目前經(jīng)營(yíng)著16個(gè)海水淡化廠,其中50%位于沙特阿拉伯,包括該國(guó)最大的獨(dú)立水項(xiàng)目和世界最大一個(gè)SWRO海淡廠。
沙特對(duì)海水淡化的巨大依賴
盡管97%的人口可以獲得飲用水,但沙特仍被列為地球上最缺水的國(guó)家之一。
絕對(duì)缺水水平是每年人均500 m3,而沙特阿拉伯每年人均只有89.5 m3。
除此之外,該國(guó)一半以上的用水超過(guò)可持續(xù)水平,并且82%的污水沒(méi)有經(jīng)過(guò)凈化處理,不能被重復(fù)利用。
沙特阿拉伯,像中東和北非許多國(guó)家一樣,正在尋找投資和改善現(xiàn)有海水淡化廠。在吉達(dá)等城市,海水淡化供應(yīng)了98%的所有用水。
在2019年,該國(guó)啟動(dòng)了一項(xiàng)名為Qatrah(在阿拉伯語(yǔ)中為水滴的意思)的國(guó)家計(jì)劃,到2030年將減少約43%的水消耗量,達(dá)到每天人均150 L。
非反滲透(RO)淡化知識(shí)
熱法海水淡化基本原理:基于鹽水分離過(guò)程中熱量輸入與輸出所引發(fā)的水的相變過(guò)程。
快速噴霧蒸發(fā)海水淡化技術(shù)原理:將海水通過(guò)壓力式噴頭呈霧狀,噴入蒸發(fā)室內(nèi),同時(shí)蒸發(fā)室內(nèi)有空氣流通;懸浮在氣流中的水滴體積很小,直徑一般在100 mm以內(nèi),比表面積很大,便于與周圍空氣進(jìn)行熱量傳遞,海水中的水分迅速蒸發(fā)成為水蒸氣,海水由此被濃縮;蒸發(fā)過(guò)程結(jié)束后,水蒸氣被空氣流帶出蒸發(fā)室,隨后再被冷凝為淡水并予以回收。
降膜蒸發(fā)工作原理:需要濃縮物料進(jìn)入降膜蒸發(fā)器加熱管,使其在內(nèi)壁形成薄膜,從而繼續(xù)向下流動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中,由于管外是加熱的,所以,加熱管內(nèi)的薄膜溫度升高,甚至沸騰,部分水分開(kāi)始進(jìn)行蒸發(fā)。加熱管內(nèi)壁液膜之所以繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),開(kāi)始是因重力作用,后因管內(nèi)蒸汽不斷生成向下流動(dòng)便帶動(dòng)了液膜向下流動(dòng),且運(yùn)動(dòng)速度不斷加快。由此,蒸汽與液體一起由加熱管下端引出,經(jīng)氣液分離后得到濃縮液。
機(jī)械式蒸汽壓縮蒸發(fā)器原理:利用高能效蒸汽壓縮機(jī)壓縮蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽,提高二次蒸汽的壓力和溫度,被提高熱能的二次蒸汽打入加熱器對(duì)原液再進(jìn)行加熱,受熱原液繼續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽,從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)的蒸發(fā)狀態(tài)。
水力射流(HID)工作原理:環(huán)境溫度下以非常低的壓力運(yùn)行,與機(jī)械式蒸汽壓縮和降膜蒸發(fā)相類似的一種蒸發(fā)技術(shù)。