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全球海水淡化市場的發展

瀏覽次數:13331來源:中國海洋工程裝備網編輯:龐曉宇時間:2015-05-25

  海水淡化市場日益興旺,不論經濟狀況如何,世界各地都有海水淡化的重大項目開工,技術日新月異。這也反映出推動市場發展背后的一些基本因素,如氣候變化、干旱和傳統水源的日益緊缺。

  勝科集團

  人們經常將新加坡視為水技術創新和商業應用的成功典型,該國的勝科集團便是很好的例證。2012年5月,該公司位于阿曼的塞拉萊獨立水電廠竣工,水流量達到15MGD(57MLD),通過反滲透技術(RO),為阿曼南部的佐法爾地區供水。

  勝科執行副總裁兼集團業務發展和商業總監TanChengGuan解釋說,該公司早在20世紀90年代就開始專注于水務領域,當時,他們抓住了一次機會,為裕廊島的石化產業提供水處理解決方案,包括工業用水和廢水的處理。他說:“多年來,新加坡一直缺水,所以現在關注的重點不僅僅只是水的有效利用,還包括如何進行水的回收再循環。我們在裕廊島首次嘗試進行水回收,將城市廢水凈化成高等級的工業用水,這是我們第一次采用反滲透膜技術。這項技術需要的市政污水中的TDS(總溶解固體)遠低于海水,所以我們使用了一個微咸水反滲透膜。在進行反滲透處理之前,為了生產高質量的工業用水,處理廠利用重力砂過濾器和雙介質過濾器對城市廢水進行了預先處理。”在勝科集團后來興建的50MGD(190MLD)新生水回收廠中,該技術得到了進一步完善,能生產出飲用級的回收水,該回收廠也是世界上最大的再生水處理廠之一。該水廠使用最先進的微濾和反滲透系統,以及紫外線技術,對污水作進一步純化處理。

  “多年來,我們在水處理上的領先地位已經發展為我國的一項出口優勢,涉及領域包括工業廢水處理到大型海水淡化和水回收,出口范圍遍及世界各地,如中國,阿聯酋,阿曼,智利和英國。”TanChengGuan補充道。他還指出:“公司的發展重點將集中于快速增長的新興經濟體,尤其是新加坡的鄰國,我們在中國的第一個項目在南京,目前在中國境內有14個項目,其中有七個位于化學工業用地以滿足石化區的用水需要,另外七個則是提供市政水處理服務。”TanChengGuan補充說:“我們的業務增長相當迅速。我們投資的第一個大型海水淡化處理廠是富查伊拉水廠,我們參加了富查伊拉1水廠的投標并在2006年中標。”

  位于阿聯酋的富查伊拉水廠是世界上最大的混合式多級閃蒸/反滲透海水淡化廠之一。這座價值12億美元的大型工廠于2004年由斗山重工和建筑公司建成竣工。2006年,勝科取得阿曼Sogex公司40%的股權,并接手富查伊拉水廠的運營和維護工作。

  根據私有化協議,勝科隨后將富查伊拉1水廠的功率容量增加了225MW,達到目前的760MW(凈額),該擴建項目于2009年完工。2013年,勝科又與阿布扎比水電局(ADWEA)合作,計劃將該廠海水淡化能力從100MGD(380MLD)提升到130MGD(494MLD)。最后,建造以及擴建該水廠的成本總計達到19億美元左右。

  TanChengGuan指出:“我們剛剛開始實施該擴建項目,該項目預期到2015年6月完工。通過RO系統處理的水流量將達到67.5MGD(255.5MLD),而采用熱能海水淡化技術處理的水流量將達到62.5MGD(236.6MLD)。這將使富查伊拉1水廠成為中東地區最大的反滲透海水淡化廠。”

  安永實事務所

  世界知名的安永實律師事務所也開始關注海水淡化的重要市場——中東,他們為卡塔爾通用水電公司(Kahramaa)和卡塔爾水電公司(QEWC)之間的購水協議提供法律咨詢,該協議價值5億美元,期限長達25年。

  安永實律師事務所的合伙人TimArmsby解釋說,Kahramaa正在大規模擴張水電容量,并積極采取節能和節水措施。這些項目包括卡塔爾第一座發電和反滲透聯合廠,該廠能夠生產2100MW的電力并具備40MGD(152MLD)的水處理能力。該廠位于多哈南部麥賽義德附近的經濟區。Kahramaa技術事務部主任艾哈邁德˙納賽爾在一次會議上表示,該項目將發展為一個獨立的水電項目(IWPP)。此外,卡塔爾正在拉斯拉凡興建第一座獨立的海水淡化廠,專門生產工業用水,處理能力至少將達到40MGD(152MLD)。TimArmsby指出:“卡塔爾電力市場中有相當數量的盈余,剛剛超過8GW的產量,但是,在供水方面,他們則沒有過剩的產量”。

  安永實律師事務所原來是作為普華永道(PwC)的對口公司參與進來的,共同研判如何在短期內提高水產量以確保該國的正常運轉。他們研究了所有可用的設施發現,所有的電力和供水設施都是私人所有,要么是政府轉手給QEWC,要么是在BOT(建設——擁有——轉讓)或BOOT(建設——擁有——運營——移交)的基礎上新開發的工廠。

  安永實接洽現有的水廠,咨詢他們能否提高水生產能力以滿足政府的需求。最終,安永實與QEWC達成協議建造一個相對獨立的海水淡化廠,盡管它還是要連接到現有的電廠,以利用一些設施如蒸汽生產。在建造新的獨立水電廠之前,采取這套方案增加水產量更加經濟。

  IDE公司

  在看到世界各地項目上馬的同時,美國加利福尼亞州南部的卡爾斯巴德海水淡化廠終于在2012年12月完成融資后開工建設了。在此之前的11月,圣迭戈縣水務局與私人開發商海神資源公司簽署了水購買協議,這筆交易比原先預期的要好。以色列IDE公司位于圣地亞哥的美國總部,負責該廠的設計,為其提供設備,并全面負責該設施的運行和維護,合同期限長達30年。IDE將設計費用定價在1.5億美元(CNY9.2億)而運營和維護費用定在5億美元(CNY30億6500萬)。

  IDE執行副總裁FrediLokiec提到,該公司從事海水淡化業務近50年,過去十年一直專注于大型BOT項目。FrediLokiec說:“世界各地都在興建海水淡化項目。我們成功地贏得了其中一些最重要的項目的招標。”

  多年來,以色列的阿什凱隆工廠和規模稍大的哈代拉工廠都是由IDE負責運營,前者目前的產水量達到1億2千萬立方米/每年,后者目前的產水量是1億2千7百萬立方米/每年。如今,該公司負責的以色列最大海水淡化造價4億美元(CNY24億5千2百萬)的索瑞克廠(Sorek),已經成為世界最大的海水淡化設施之一。而按照最初的設計,該廠規模僅次于阿聯酋的杰貝爾˙阿里水廠,位于世界第二。

  NanoH2O公司

  眾所周知,以色列是海水淡化領域的領導者,NanoH2O是個后起之秀,馬里斯海水淡化公司與其簽訂合同以為該國帕爾馬奇姆工廠的擴建提供QuantumFlux高反透性反滲透膜。擴建后通過3個反滲透組,該廠的日產飲用水量達到11萬立方米/每天。

  負責全球銷售和營銷的副總裁NicholasDyner說:“在2011年5月,我們啟動了一個試點項目,實際上是一個小的海水淡化廠,用了2到3個水罐進行膜的測試。我們從滲透性最高的膜開始,測試結果的確顯示流量增加了,但并沒有滿足水質與壓力平衡的要求”。他補充說,下一個步驟是要在保持相同的工作條件下,采用較低流量、反透性高的膜。測試從2011年10月開始,結果很令人滿意,達到最好的滲透效果,水質提高的同時也減少了第二階段的負擔,增加靈活性,以產出更多的水。

  隨著試驗的成功,雙方簽訂了第一筆購買合同,2012年6月,反滲透膜被安裝在工廠現有的一個機組。另外兩個使用NanoH2O模塊的裝置也委托制作,三個裝置的容量達到11萬立方米/每天。

  NicholasDyner指出,之所以要進行該不尋常的測試,是因為他們意識到作為一個新手,必須要首先獲得顧客的信任。“此前,在開始賣反滲透膜之前,我們沒有涉及商業應用。通過這次實驗作為突破口,公司迄今已經銷售超過100套系統,遍布大約34個國家和地區,最小的一單生意是向加勒比地區的一個客戶出售了一臺壓力容器。”他補充說,該公司擁有一系列的海水反滲透膜產品,每個產品的流量和脫鹽率都不同,因此客戶可以選擇水質和能源成本比較符合自己需要的產品。該公司的膜技術最初是在2005年由加州大學洛杉磯分校(UCLA)授權,隨后的研究和開發進一步完善了產品。

  NicholasDyner進一步解釋說:“當時,EricCook教授正在研究用聚酰胺薄膜封裝納米粒子的好處。在這過程中,他發明出更節能、更高滲透性的膜。”該公司還有意擴張到重要的苦咸水市場,將在未來12至20個月內,推出針對這個領域的產品。

  海水淡化技術的發展

  海水淡化技術創新的新聞司空見慣。軍工巨頭洛克希德˙馬丁公司已經發明出原子級厚度的膜,原料是石墨烯——碳的一種形式。由于達到了令人難以置信的薄度,這種薄膜只需要很少的能量,就可以讓海水通過,從而大幅度降低能源成本。

  石墨烯是一種非常敏感的材料,早在20多年前就被科學家們發現了,但在過去五年中,科學界才對這種材料表現出很大的興趣,主要是因為其電子的屬性。它的最主要特性是純碳以及苯環形成的結構。“這種結構產生了極端強大的力量,”JohnStetson指出,“這是一個二維聚合物,所以非常薄和美麗。我們做一個比較,假設一片石墨烯相當于一張紙的厚度,那么一個人頭發的厚度將相當于一個典型的建筑物的高度。”

  打個相同的比方,現有最接近的反滲透膜和它相比,相當于幾層紙厚。JohnStetson補充說,科學家仍然在調整穿孔技術以確保孔是完美的大小。“像一個正常的膜的擴散,這是行不通的。對于我們來說,它就像一個篩子,孔的大小要剛好能過濾掉鹽。”他指出,一旦壓力正確,它就具有正常膜100倍的通透性,好像打開了大壩的閘門一樣。一切才剛開始。“我們有信心,盡管我們必須證明,我們可以在非常接近滲透壓的狀態下正常運行。制造膜是一個復雜的過程,從非常薄的銅片開始,將其插入真空中的烘箱,向其中加入甲烷氣體。在1000度左右,氫分子與碳分離,碳又與銅發生催化作用。”

  將石墨烯從銅上面移除的技術仍處于試驗階段。下一階段是將石墨烯浮動到一個聚碳酸酯基片,從而增強剛度,再對整個合成物穿孔。JohnStetson預計,到2015年,這項新技術會臻于成熟,足以與其他膜系統相媲美。在此期間,該公司還會研究膜結垢問題。JohnStetson說:“石墨烯的優點是,不容易結污垢,因為它太薄了”。該材料在生物屬性上屬于中性,目前正在進行測試,以證明它不會結污垢。JohnStetson指出:“它的抗污性能比標準的膜更好。”

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