海水淡化：我们的海水淡化指南和全球水危机

海水淡化：淬火世界各地日益增长的口渴

目前，全球已有2万多家海水淡化厂签约，在气候问题日益严重的情况下，海水淡化技术使各国能够为子孙后代提供水安全保障。通过转化盐水，这个过程可以在缺乏天然地下水的地区提供淡水，或地表水供应。再加上水的再利用，海水淡化可以为水资源短缺提供解决方案，在一些国家，它提供了总供水的90%以上。海水淡化涉及哪些过程和技术?MED和MSF热处理的区别是什么?海水淡化的利弊是什么?我们的基本指南深入了解海水淡化及其包括的过程。

什么是海水淡化？

脱盐是指涉及将盐从水中取出的过程使其饮用。脱盐涉及治疗海或咸水，目的是产生淡水。为了做到这一点，海水淡化植物涉及多种技术，从预处理到泵和膜。

根据最新的国际海水淡化协会（IDA）水安全手册全球海水淡化装机容量为9740万立方米/天，全球累计合同装机容量为1.047亿立方米/天。

截至2018年6月30日，超过20,000个海水淡化厂已在全世界签约。根据这一点国际水协会（IWA），海水淡化仍然只提供了世界上饮用水的百分比，但这正在增长“同比”。

支持海水淡化的消息是，世界上的海洋包含了全球超过97.2%的水资源，是“耐旱的，而且实际上是无限的”。

海水淡化过程可以专注于咸水或海水。对于咸水，水的盐含量小于10,000 mg / L.同时，海水具有较高的盐度含量，范围为30,000至44,000毫克/升。

除了咸水和海水，其他来源可能包括井，地表(河流和小溪)，废水和工业饲料和处理水亚博全网网页登录美国膜技术协会(AMTA)．

大约44％的全球海水淡化能力位于中东和北美，预期增长率为每年7至9％。IWA表示，加速海水淡化活动的预期“热点”包括在亚洲，美国和拉丁美洲。

工业海水淡化市场对引用也很重要。根据IDA的说法，在2016 - 2017年间，这个市场仅增长了21％。上游和下游石油和天然气活动也占2017年的大量合同产业能力。

矿业也是在2018年上半年签约的200,000 M3 /天的200,000 M3 /天。微电子是另一个口渴的行业，导致海水淡化技术的新机会，在2016 - 2017年间签订了超过一倍多的能力。

什么是脱盐过程？

海水淡化主要有两种类型:膜(反渗透(RO)和纳滤(NF)和热法，其中包括多效蒸馏(MED)和多级闪速蒸馏(MSF)。其他的技术和过程包括电渗析(ED)和正向渗透(FO)。

基于膜的脱盐继续提供绝大多数安装的脱盐能力。要将其置于视角，2017年，薄膜技术占年度合同能力的95.6％，而热流程占4.4％。

• 膜海水淡化

根据AMTA:反渗透(RO)和纳滤(NF)是领先的压力驱动膜工艺。膜结构包括螺旋缠绕膜、中空纤维膜和片状膜，其中螺旋膜应用最为广泛。当代的膜主要包括聚合物材料，醋酸纤维素仍然使用的程度要低得多。一个值得注意的例子是包含聚酰胺作为活性层的薄膜复合(TFC)膜。根据给水盐度的不同，RO和NF的操作压力范围为50至1,000 PSIG(3.4至68 bar, 345至6896 kPa)。


• 多效蒸馏(地中海)

低温热过程，MED通过在一系列血管中恢复沸腾海水的蒸汽获得淡水，称为多重“效果”。然后可以使用在一个容器中排出的蒸气热量加热下一个，因为随着压力降低，水的沸点同时减少。因此，据Sidem介绍，只有第一艘船需要外部热源。简而言之：从第一个到最后一艘船只，压力和温度都从热到冷。


• 多级闪蒸蒸馏（MSF）

自20世纪50年代以来，在商业应用中，像MED一样，多阶段闪速(MSF)涉及多个阶段。海水是在一个称为盐水加热器的热交换器中加热的盐水转换公司（SWCC）．蒸汽在通过热交换器的管道表面上凝结，这导致这些管道的海水加热。这种加热的海水通过盐水加热器流到低压蒸馏器，然后将水沸腾立即沸腾。通过快速引入水，它突然沸腾并突然蒸发。然后将该水的一小部分转化为水蒸气。然后继续蒸馏过程直至水冷却。

• 电渗析(ED)

电渗析(ED)和电渗析反转(EDR)过程是由直流电(DC)驱动，其中离子流过离子选择膜到极性相反的电极，根据AMTA。这与上面所述的压力驱动过程中的水相反。在EDR系统中，电极的极性周期性地逆转。离子转移(渗透选择性)阴离子和阳离子膜分离的离子在给水。这些系统主要用于总溶解固体(TDS)较低的水域。




• 前进渗透（FO）

相反，正渗透(FO)是利用天然盐浓度梯度产生的渗透压作为通过膜的驱动力。在这项工作中，一边是给水(通常是海水)，另一边是膜，然后是引出溶液。AMTA表示，这意味着在不施加任何外部压力的情况下，进料溶液中的水会自然地通过薄膜迁移到提取溶液中。稀释后的溶液进行处理，将产品从可重复使用的提取液中分离出来。

海水淡化成本

脱盐的成本可以在以下元素中分解：直接资本成本（30-40％）;间接资本成本（10-20％），权力（20-35％）和其他。

与传统的表面或地下水的传统治疗相比，海水淡化被视为更昂贵的选择，价格约为每立方米（$ / m3）。然而，海水淡化的最新突破之一一直有所改善，包括业务支出（OPEX）以及最初的资本支出（CAPEX）。在过去的20年中，由于技术和设备的进步，这已减少了80％。

最近，在阿布扎比和沙特阿拉伯的项目招标中，油价首次跌破0.50美元/立方米。“由于原材料成本和能源成本上涨，10年来价格一直在上涨，现在这是一个非常好的消息。事实上，我们预计2019年将是海水淡化市场有史以来最好的一年，”GWI的出版人Christopher Gasson说。

尽管有所改善，但0.50美元/立方米的成本仍然高于间接饮用重用，价格为0.30-0.40美元。

在IDA水安全手册中，玩家有多种因素为什么海水淡化成本最近达到历史上市。这包括“施工过程的成本效益优化”，之后承包商经过多年建设大型项目的经验。这是加上新的合同和金融模式，以及金融部门的较低利率，有助于“推动关税”。

此外，由于石油价格降低，海水淡化装置组件的成本降低，也有助于压低价格。

“另外，通过膜的进步实现了能量节约，这是需要较少的入口压力，节能回收装置和更大的反渗透培训以及能够更高效率的泵和电机的更大的反渗透训练，”阿尔马尔的IDA官员和首席执行官添加了较大的泵和电机水解决方案。

世界上最大的海水淡化厂有哪些?

据Aquatech全球活动报道Rabigh 3项目最近中标在沙特阿拉伯被认为是世界上最大的植物之一，容量为60万立方米/天。

然而，在世界各地的运作中存在更大的脱盐植物。以下是世界上最大的五个项目的列表。

1. ras al Khair，沙特阿拉伯：1,036,000 m3 /天

通常被视为世界的脱盐重量级，大规模的Ras Al-Khair是一种混合项目，使用热量多级闪光（MSF）和反渗透（RO）技术。该网站位于春船西北75公里西北，服务于Riyadh，还有一个大量发电元件，容量为2,400mW。工厂建设的主要承包商是斗山及其联盟合作伙伴沙特阿望群岛，庞泰作为该项目的顾问。

2. Taweelah，阿联酋 - 909,200 M3 /天

尽管该项目尚处于起步阶段，当完成Taweelah项目时，阿联酋将跻身前三名。到目前为止，有7家财团正在竞标这个大型项目。ACWA Power与EPC财团(由Sepco3和Abengoa组成)迄今开出的报价最低，电价为8.26伊迪拉姆(2.25美元)，每立方米电价为0.49美元。Taweelah水电项目一旦完成，预计到2022年，该酋长国RO所占淡化产出水的比例将从目前的13%提高到30%。

3. 沙特阿拉伯舒亚3 - 880,000 M3 /天

通过ACWA电力选择涉及德国西门子的德国西门子和斗山，以提供工厂的项目工程，采购和建设。根据ACWA Power，一项扩展到工厂的扩展已经完成，一个扩张是在最终施工阶段，总共增加了400,000 M3 /天的RO容量。完成后，沭亚最终将超过RAS Al Khair作为最大的运行海水淡化厂，总容量为1,282,000 M3 /天。

4. Sorek，以色列 - 624,000 M3 /天

山脉可被认为是世界上的重量级膜厂，具有巨大的624,000 m3 /天容量。位于以色列特拉维夫特拉维夫南部15公里，由IDE技术开发，该项目是在使用16英寸海水反渗透膜的情况下独一无二的，但在垂直的形成中。进一步的发展 - SoRek 2 - 已被宣布的能力为548,000 M3 /天。总计最近七家当地和国际公司被遗憾地开发项目．一旦完成，Sorek 2将成为以色列Hadera, Ashkelon，第一个Sorek, Palmachim和Ashdod运营的第六个海水淡化工厂。

5. rabigh 3 iwp，沙特阿拉伯 - 600,000 m3 /天

Rabigh 3开发最近被授予ACWA POWER，他们提交了0.53美元/ M3美元的最低关税，并与沙特阿拉伯拉布里的沙特兄弟商业公司（SBCC）一起选择。

水电公司将作为该项目的承担者，最终为麦加穆卡拉玛和吉达提供脱盐水。Rabigh 3 IWP的采购是根据一份25年的建设自有运营(BOO)合同进行的，将于2021年12月31日开始商业运营。

海水淡化利弊

海水淡化缺点

与海水淡化相关的更广泛的环境挑战是管理盐水的副产品 - 在该过程中产生的高盐度废物。

2019年，联合国(UN)支持了一篇题为《海水淡化和卤水生产的状况:全球展望》的论文。

本文称为盐水作为“咸困境”，世界各地的海水淡化植物每天统称为14200万立方米的盐水。

四个中东国家,沙特阿拉伯、科威特、阿联酋和卡塔尔——负责发现超过一半的全球盐水输出,报告作者说中东植物产生“四倍每立方米盐水清洁的水,植物,河流的水膜过程主导”。但是需要注意的是，河水的含盐量不像海水那样高，所以这里的比较是不相等的。

另一个担忧是与海水淡化厂开放海洋入口的操作有关的潜在撞击和夹带(I&E)影响。

根据，当有足够大以避免通过流动的源水的力捕获到它们时，可能会发生冲击，根据流量水的力捕获环保局．

同时，当海洋生物进入脱盐厂进气时，会发生夹带，被吸入进气系统并通过处理设施。

然而，根据水重用协会，通过冲击和海水摄入量直接引起的海洋生物的环境影响程度是特异性的。它可以从一个项目到另一个和更多现代工厂的项目都可以显着变化，这些工厂维护环境标准的经验极低的I＆E。

海水淡化的利弊

全球有超过3亿人的部分或全部日常需求依赖于淡化水。总共，海水淡化在世界上150个国家进行，目前共有20,516家海水淡化厂签约。

在未来，淡水的需求将随着世界人口的增长而增加。然而，现有的淡水供应有限，分布也很差。

在气候变化加剧旱涝灾害的情况下，海水淡化技术可以提供有保障的海水饮用水来源，以保证水的供应充分满足水的需求。

随着水再利用，海水淡化为各国增加了可靠的解决方案，增加了其现有的水供应，并将其作为“保险政策”增加额外的能力，应当需要。

据IDA表示，“脱盐和水再利用是非常规的环境供水解决方案，并提供循环水经济，并提供水资源稀缺的解决方案。

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