海水淡化｜水力射流脫鹽（HID）技術(shù)取得進(jìn)展

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)?！?/p>

“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。”

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。”

“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)。