美國《技術(shù)評論》2015年十大技術(shù)突破之一:大規模海水淡化——全球最大且最廉價(jià)的反滲透(一種生產(chǎn)純凈水的方法,通過(guò)迫使鹽水或廢水流過(guò)半透膜,而鹽或廢物不能通過(guò)它)海水淡化工廠(chǎng)正在以色列運行。海水淡化的成本將大幅降低,能為一個(gè)國家源源不斷地提供凈水。
重要意義:目前,全球的潔凈水源已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足越來(lái)越多人口的需求。
主要參與者:以色列海水淡化公司(IDE Technologies)、Poseidon Water公司、Desalitech公司、Evoqua公司。
在以色列特拉維夫南部10公里的地中海海岸邊,一個(gè)大的工業(yè)設施正在有條不紊地運行著(zhù),這是世界上最大的現代化海水淡化工廠(chǎng),每年,以色列20%的飲用水由該工廠(chǎng)供應。這個(gè)工廠(chǎng)由以色列海水淡化公司建造,成本約為5億美元,它使用傳統的反滲透技術(shù)來(lái)對海水進(jìn)行淡化。然而,由于人們在工程學(xué)和材料學(xué)方面取得的巨大進(jìn)步,該工廠(chǎng)淡化海水的規模得以大幅提高而成本則急劇降低。
全球目前約有7億人無(wú)法獲得充足的凈水,而到了10年后的2025年,這一數字將飆升至18億。在很多地方,通過(guò)對海水進(jìn)行水處理從而獲取凈水將是增加供應量唯一可行的方式。
這個(gè)名為Sorek的工廠(chǎng)于2013年竣工,但直到現在才開(kāi)始卯足了馬力,發(fā)揮出全部的潛能。該工廠(chǎng)每天能生產(chǎn)出62.7萬(wàn)立方米水,向人們展示如此龐大的淡水工程是可以實(shí)現的。確實(shí),海水淡化目前是以色列水供應系統的中流砥柱。目前,以色列共有四個(gè)海水淡化工廠(chǎng)在運營(yíng),Sorek是其中最大的一個(gè)。這些工廠(chǎng)提供的水源占整個(gè)國家耗水量的40%。而到了2016年,當其他工廠(chǎng)開(kāi)始運轉時(shí),以色列50%的水源有望由海水淡化來(lái)提供。
以前,科學(xué)家們對于反滲透技術(shù)的挑剔主要集中在其成本太高,因為這個(gè)過(guò)程需要使用大量能源來(lái)迫使鹽水通過(guò)擁有很多小孔的高分子膜,這些小孔的主要任務(wù)是讓凈水通過(guò)而讓鹽離子留下。然而,Sorek公司賣(mài)給以色列水利部門(mén)的凈水售價(jià)比傳統的海水淡化工廠(chǎng)都低,而且,其能耗也是所有大規模海水淡化工廠(chǎng)中最低的。
主要原因在于,Sorek進(jìn)行了很多工程學(xué)方面的改進(jìn),使得其運行效率更高。比如,它是第一個(gè)使用直徑為16英寸而非8英寸壓力管的大型海水淡化工廠(chǎng),結果就是其僅僅需要四分之一的管道和其它硬件,因此,大幅削減了成本。該工廠(chǎng)也擁有高效的超高壓泵和能量回收設備,這顯著(zhù)提高了運行效率,降低了該工廠(chǎng)的能源消耗量。另外,該工廠(chǎng)也通過(guò)減少壓力容器、聯(lián)管箱、控件和檢測儀表的數量降低了成本,減少了能耗。此外,大口徑管道、污泥處理和對特殊許可區的處理等措施也顯著(zhù)減少了其對陸地和海洋環(huán)境所造成的影響。
目前,澳大利亞、新加坡和波斯灣附近的幾個(gè)國家都在大規模使用海水淡化技術(shù);美國加州也開(kāi)始擁抱這項技術(shù)。在那些水問(wèn)題特別突出的地區(即使這些地方遠離大海,可以利用地下水),可以建造一些能效適中且相對來(lái)說(shuō)比較便宜的小型反滲透工廠(chǎng)。而且,由石墨烯材料制成的高級膜有望進(jìn)一步降低海水淡化工廠(chǎng)的建造和運營(yíng)成本。