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全球海水淡化市场的发展

浏览次数:2938来源:中国海洋工程装备网编辑:庞晓宇时间:2015-05-25

  海水淡化市场日益兴旺,不论经济状况如何,世界各地都有海水淡化的重大项目开工,技术日新月异。这也反映出推动市场发展背后的一些基本因素,如气候变化、干旱和传统水源的日益紧缺。

  胜科集团

  人们经常将新加坡视为水技术创新和商业应用的成功典型,该国的胜科集团便是很好的例证。2012年5月,该公司位于阿曼的塞拉莱独立水电厂竣工,水流量达到15MGD(57MLD),通过反渗透技术(RO),为阿曼南部的佐法尔地区供水。

  胜科执行副总裁兼集团业务发展和商业总监TanChengGuan解释说,该公司早在20世纪90年代就开始专注于水务领域,当时,他们抓住了一次机会,为裕廊岛的石化产业提供水处理解决方案,包括工业用水和废水的处理。他说:“多年来,新加坡一直缺水,所以现在关注的重点不仅仅只是水的有效利用,还包括如何进行水的回收再循环。我们在裕廊岛首次尝试进行水回收,将城市废水净化成高等级的工业用水,这是我们第一次采用反渗透膜技术。这项技术需要的市政污水中的TDS(总溶解固体)远低于海水,所以我们使用了一个微咸水反渗透膜。在进行反渗透处理之前,为了生产高质量的工业用水,处理厂利用重力砂过滤器和双介质过滤器对城市废水进行了预先处理。”在胜科集团后来兴建的50MGD(190MLD)新生水回收厂中,该技术得到了进一步完善,能生产出饮用级的回收水,该回收厂也是世界上最大的再生水处理厂之一。该水厂使用最先进的微滤和反渗透系统,以及紫外线技术,对污水作进一步纯化处理。

  “多年来,我们在水处理上的领先地位已经发展为我国的一项出口优势,涉及领域包括工业废水处理到大型海水淡化和水回收,出口范围遍及世界各地,如中国,阿联酋,阿曼,智利和英国。”TanChengGuan补充道。他还指出:“公司的发展重点将集中于快速增长的新兴经济体,尤其是新加坡的邻国,我们在中国的第一个项目在南京,目前在中国境内有14个项目,其中有七个位于化学工业用地以满足石化区的用水需要,另外七个则是提供市政水处理服务。”TanChengGuan补充说:“我们的业务增长相当迅速。我们投资的第一个大型海水淡化处理厂是富查伊拉水厂,我们参加了富查伊拉1水厂的投标并在2006年中标。”

  位于阿联酋的富查伊拉水厂是世界上最大的混合式多级闪蒸/反渗透海水淡化厂之一。这座价值12亿美元的大型工厂于2004年由斗山重工和建筑公司建成竣工。2006年,胜科取得阿曼Sogex公司40%的股权,并接手富查伊拉水厂的运营和维护工作。

  根据私有化协议,胜科随后将富查伊拉1水厂的功率容量增加了225MW,达到目前的760MW(净额),该扩建项目于2009年完工。2013年,胜科又与阿布扎比水电局(ADWEA)合作,计划将该厂海水淡化能力从100MGD(380MLD)提升到130MGD(494MLD)。最后,建造以及扩建该水厂的成本总计达到19亿美元左右。

  TanChengGuan指出:“我们刚刚开始实施该扩建项目,该项目预期到2015年6月完工。通过RO系统处理的水流量将达到67.5MGD(255.5MLD),而采用热能海水淡化技术处理的水流量将达到62.5MGD(236.6MLD)。这将使富查伊拉1水厂成为中东地区最大的反渗透海水淡化厂。”

  安永实事务所

  世界知名的安永实律师事务所也开始关注海水淡化的重要市场——中东,他们为卡塔尔通用水电公司(Kahramaa)和卡塔尔水电公司(QEWC)之间的购水协议提供法律咨询,该协议价值5亿美元,期限长达25年。

  安永实律师事务所的合伙人TimArmsby解释说,Kahramaa正在大规模扩张水电容量,并积极采取节能和节水措施。这些项目包括卡塔尔第一座发电和反渗透联合厂,该厂能够生产2100MW的电力并具备40MGD(152MLD)的水处理能力。该厂位于多哈南部麦赛义德附近的经济区。Kahramaa技术事务部主任艾哈迈德˙纳赛尔在一次会议上表示,该项目将发展为一个独立的水电项目(IWPP)。此外,卡塔尔正在拉斯拉凡兴建第一座独立的海水淡化厂,专门生产工业用水,处理能力至少将达到40MGD(152MLD)。TimArmsby指出:“卡塔尔电力市场中有相当数量的盈余,刚刚超过8GW的产量,但是,在供水方面,他们则没有过剩的产量”。

  安永实律师事务所原来是作为普华永道(PwC)的对口公司参与进来的,共同研判如何在短期内提高水产量以确保该国的正常运转。他们研究了所有可用的设施发现,所有的电力和供水设施都是私人所有,要么是政府转手给QEWC,要么是在BOT(建设——拥有——转让)或BOOT(建设——拥有——运营——移交)的基础上新开发的工厂。

  安永实接洽现有的水厂,咨询他们能否提高水生产能力以满足政府的需求。最终,安永实与QEWC达成协议建造一个相对独立的海水淡化厂,尽管它还是要连接到现有的电厂,以利用一些设施如蒸汽生产。在建造新的独立水电厂之前,采取这套方案增加水产量更加经济。

  IDE公司

  在看到世界各地项目上马的同时,美国加利福尼亚州南部的卡尔斯巴德海水淡化厂终于在2012年12月完成融资后开工建设了。在此之前的11月,圣迭戈县水务局与私人开发商海神资源公司签署了水购买协议,这笔交易比原先预期的要好。以色列IDE公司位于圣地亚哥的美国总部,负责该厂的设计,为其提供设备,并全面负责该设施的运行和维护,合同期限长达30年。IDE将设计费用定价在1.5亿美元(CNY9.2亿)而运营和维护费用定在5亿美元(CNY30亿6500万)。

  IDE执行副总裁FrediLokiec提到,该公司从事海水淡化业务近50年,过去十年一直专注于大型BOT项目。FrediLokiec说:“世界各地都在兴建海水淡化项目。我们成功地赢得了其中一些最重要的项目的招标。”

  多年来,以色列的阿什凯隆工厂和规模稍大的哈代拉工厂都是由IDE负责运营,前者目前的产水量达到1亿2千万立方米/每年,后者目前的产水量是1亿2千7百万立方米/每年。如今,该公司负责的以色列最大海水淡化造价4亿美元(CNY24亿5千2百万)的索瑞克厂(Sorek),已经成为世界最大的海水淡化设施之一。而按照最初的设计,该厂规模仅次于阿联酋的杰贝尔˙阿里水厂,位于世界第二。

  NanoH2O公司

  众所周知,以色列是海水淡化领域的领导者,NanoH2O是个后起之秀,马里斯海水淡化公司与其签订合同以为该国帕尔马奇姆工厂的扩建提供QuantumFlux高反透性反渗透膜。扩建后通过3个反渗透组,该厂的日产饮用水量达到11万立方米/每天。

  负责全球销售和营销的副总裁NicholasDyner说:“在2011年5月,我们启动了一个试点项目,实际上是一个小的海水淡化厂,用了2到3个水罐进行膜的测试。我们从渗透性最高的膜开始,测试结果的确显示流量增加了,但并没有满足水质与压力平衡的要求”。他补充说,下一个步骤是要在保持相同的工作条件下,采用较低流量、反透性高的膜。测试从2011年10月开始,结果很令人满意,达到最好的渗透效果,水质提高的同时也减少了第二阶段的负担,增加灵活性,以产出更多的水。

  随着试验的成功,双方签订了第一笔购买合同,2012年6月,反渗透膜被安装在工厂现有的一个机组。另外两个使用NanoH2O模块的装置也委托制作,三个装置的容量达到11万立方米/每天。

  NicholasDyner指出,之所以要进行该不寻常的测试,是因为他们意识到作为一个新手,必须要首先获得顾客的信任。“此前,在开始卖反渗透膜之前,我们没有涉及商业应用。通过这次实验作为突破口,公司迄今已经销售超过100套系统,遍布大约34个国家和地区,最小的一单生意是向加勒比地区的一个客户出售了一台压力容器。”他补充说,该公司拥有一系列的海水反渗透膜产品,每个产品的流量和脱盐率都不同,因此客户可以选择水质和能源成本比较符合自己需要的产品。该公司的膜技术最初是在2005年由加州大学洛杉矶分校(UCLA)授权,随后的研究和开发进一步完善了产品。

  NicholasDyner进一步解释说:“当时,EricCook教授正在研究用聚酰胺薄膜封装纳米粒子的好处。在这过程中,他发明出更节能、更高渗透性的膜。”该公司还有意扩张到重要的苦咸水市场,将在未来12至20个月内,推出针对这个领域的产品。

  海水淡化技术的发展

  海水淡化技术创新的新闻司空见惯。军工巨头洛克希德˙马丁公司已经发明出原子级厚度的膜,原料是石墨烯——碳的一种形式。由于达到了令人难以置信的薄度,这种薄膜只需要很少的能量,就可以让海水通过,从而大幅度降低能源成本。

  石墨烯是一种非常敏感的材料,早在20多年前就被科学家们发现了,但在过去五年中,科学界才对这种材料表现出很大的兴趣,主要是因为其电子的属性。它的最主要特性是纯碳以及苯环形成的结构。“这种结构产生了极端强大的力量,”JohnStetson指出,“这是一个二维聚合物,所以非常薄和美丽。我们做一个比较,假设一片石墨烯相当于一张纸的厚度,那么一个人头发的厚度将相当于一个典型的建筑物的高度。”

  打个相同的比方,现有最接近的反渗透膜和它相比,相当于几层纸厚。JohnStetson补充说,科学家仍然在调整穿孔技术以确保孔是完美的大小。“像一个正常的膜的扩散,这是行不通的。对于我们来说,它就像一个筛子,孔的大小要刚好能过滤掉盐。”他指出,一旦压力正确,它就具有正常膜100倍的通透性,好像打开了大坝的闸门一样。一切才刚开始。“我们有信心,尽管我们必须证明,我们可以在非常接近渗透压的状态下正常运行。制造膜是一个复杂的过程,从非常薄的铜片开始,将其插入真空中的烘箱,向其中加入甲烷气体。在1000度左右,氢分子与碳分离,碳又与铜发生催化作用。”

  将石墨烯从铜上面移除的技术仍处于试验阶段。下一阶段是将石墨烯浮动到一个聚碳酸酯基片,从而增强刚度,再对整个合成物穿孔。JohnStetson预计,到2015年,这项新技术会臻于成熟,足以与其他膜系统相媲美。在此期间,该公司还会研究膜结垢问题。JohnStetson说:“石墨烯的优点是,不容易结污垢,因为它太薄了”。该材料在生物属性上属于中性,目前正在进行测试,以证明它不会结污垢。JohnStetson指出:“它的抗污性能比标准的膜更好。”

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