全球海水淡化市場的發(fā)展
海水淡化市場日益興旺，不論經(jīng)濟(jì)狀況如何，世界各地都有海水淡化的重大項(xiàng)目開工，技術(shù)日新月異。這也反映出推動(dòng)市場發(fā)展背后的一些基本因素，如氣候變化、干旱和傳統(tǒng)水源的日益緊缺。
勝科集團(tuán)
人們經(jīng)常將新加坡視為水技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)應(yīng)用的成功典型，該國的勝科集團(tuán)便是很好的例證。2012年5月，該公司位于阿曼的塞拉萊獨(dú)立水電廠竣工，水流量達(dá)到15MGD（57MLD），通過反滲透技術(shù)（RO），為阿曼南部的佐法爾地區(qū)供水。
勝科執(zhí)行副總裁兼集團(tuán)業(yè)務(wù)發(fā)展和商業(yè)總監(jiān)Tan Cheng Guan解釋說，該公司早在20世紀(jì)90年代就開始專注于水務(wù)領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)，他們抓住了一次機(jī)會，為裕廊島的石化產(chǎn)業(yè)提供水處理解決方案，包括工業(yè)用水和廢水的處理。他說：“多年來，新加坡一直缺水，所以現(xiàn)在關(guān)注的重點(diǎn)不僅僅只是水的有效利用，還包括如何進(jìn)行水的回收再循環(huán)。我們在裕廊島首次嘗試進(jìn)行水回收，將城市廢水凈化成高等級的工業(yè)用水，這是我們第一次采用反滲透膜技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)需要的市政污水中的TDS（總?cè)芙夤腆w）遠(yuǎn)低于海水，所以我們使用了一個(gè)微咸水反滲透膜。在進(jìn)行反滲透處理之前，為了生產(chǎn)高質(zhì)量的工業(yè)用水，處理廠利用重力砂過濾器和雙介質(zhì)過濾器對城市廢水進(jìn)行了預(yù)先處理。” 在勝科集團(tuán)后來興建的50MGD（190MLD）新生水回收廠中，該技術(shù)得到了進(jìn)一步完善，能生產(chǎn)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(jìn)的微濾和反滲透系統(tǒng)，以及紫外線技術(shù)，對污水作進(jìn)一步純化處理。
“多年來，我們在水處理上的領(lǐng)先地位已經(jīng)發(fā)展為我國的一項(xiàng)出口優(yōu)勢，涉及領(lǐng)域包括工業(yè)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(lián)酋，阿曼，智利和英國。”Tan Cheng Guan補(bǔ)充道。他還指出：“公司的發(fā)展重點(diǎn)將集中于快速增長的新興經(jīng)濟(jì)體，尤其是新加坡的鄰國，我們在中國的第一個(gè)項(xiàng)目在南京，目前在中國境內(nèi)有14個(gè)項(xiàng)目，其中有七個(gè)位于化學(xué)工業(yè)用地以滿足石化區(qū)的用水需要，另外七個(gè)則是提供市政水處理服務(wù)。”Tan Cheng Guan補(bǔ)充說：“我們的業(yè)務(wù)增長相當(dāng)迅速。我們投資的第一個(gè)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(biāo)并在2006年中標(biāo)。”
位于阿聯(lián)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(jià)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(quán)，并接手富查伊拉水廠的運(yùn)營和維護(hù)工作。
根據(jù)私有化協(xié)議，勝科隨后將富查伊拉1水廠的功率容量增加了225MW，達(dá)到目前的760MW（凈額），該擴(kuò)建項(xiàng)目于20 0 9年完工。20 1 3年，勝科又與阿布扎比水電局（ADWEA）合作，計(jì)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(kuò)建該水廠的成本總計(jì)達(dá)到19億美元左右。
Tan Cheng Guan指出：“我們剛剛開始實(shí)施該擴(kuò)建項(xiàng)目，該項(xiàng)目預(yù)期到2015年6月完工。通過RO系統(tǒng)處理的水流量將達(dá)到67.5MGD（255.5MLD），而采用熱能海水淡化技術(shù)處理的水流量將達(dá)到62.5MGD（236.6MLD）。這將使富查伊拉1水廠成為中東地區(qū)最大的反滲透海水淡化廠。”
安永實(shí)事務(wù)所
世界知名的安永實(shí)律師事務(wù)所也開始關(guān)注海水淡化的重要市場——中東，他們?yōu)榭ㄋ柾ㄓ盟姽荆↘ahramaa）和卡塔爾水電公司（QEWC）之間的購水協(xié)議提供法律咨詢，該協(xié)議價(jià)值5億美元，期限長達(dá)25年。
安永實(shí)律師事務(wù)所的合伙人Tim Armsby解釋說，Kahramaa正在大規(guī)模擴(kuò)張水電容量，并積極采取節(jié)能和節(jié)水措施。這些項(xiàng)目包括卡塔爾第一座發(fā)電和反滲透聯(lián)合廠，該廠能夠生產(chǎn)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(jīng)濟(jì)區(qū)。Kahramaa技術(shù)事務(wù)部主任艾哈邁德·納賽爾在一次會議上表示，該項(xiàng)目將發(fā)展為一個(gè)獨(dú)立的水電項(xiàng)目（IWPP）。此外，卡塔爾正在拉斯拉凡興建第一座獨(dú)立的海水淡化廠，專門生產(chǎn)工業(yè)用水，處理能力至少將達(dá)到40MGD（152MLD）。Tim Armsby指出：“卡塔爾電力市場中有相當(dāng)數(shù)量的盈余，剛剛超過8GW的產(chǎn)量，但是，在供水方面，他們則沒有過剩的產(chǎn)量”。
安永實(shí)律師事務(wù)所原來是作為普華永道（PwC）的對口公司參與進(jìn)來的，共同研判如何在短期內(nèi)提高水產(chǎn)量以確保該國的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。他們研究了所有可用的設(shè)施發(fā)現(xiàn)，所有的電力和供水設(shè)施都是私人所有，要么是政府轉(zhuǎn)手給QEWC，要么是在BOT（建設(shè)——擁有——轉(zhuǎn)讓）或BOOT（建設(shè)——擁有——運(yùn)營——移交）的基礎(chǔ)上新開發(fā)的工廠。
安永實(shí)接洽現(xiàn)有的水廠，咨詢他們能否提高水生產(chǎn)能力以滿足政府的需求。最終，安永實(shí)與QEWC達(dá)成協(xié)議建造一個(gè)相對獨(dú)立的海水淡化廠，盡管它還是要連接到現(xiàn)有的電廠，以利用一些設(shè)施如蒸汽生產(chǎn)。在建造新的獨(dú)立水電廠之前，采取這套方案增加水產(chǎn)量更加經(jīng)濟(jì)。
IDE公司
在看到世界各地項(xiàng)目上馬的同時(shí)，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(shè)了。在此之前的11月，圣迭戈縣水務(wù)局與私人開發(fā)商海神資源公司簽署了水購買協(xié)議，這筆交易比原先預(yù)期的要好。以色列IDE公司位于圣地亞哥的美國總部，負(fù)責(zé)該廠的設(shè)計(jì)，為其提供設(shè)備，并全面負(fù)責(zé)該設(shè)施的運(yùn)行和維護(hù)，合同期限長達(dá)30年。IDE將設(shè)計(jì)費(fèi)用定價(jià)在1.5億美元（CNY9.2億）而運(yùn)營和維護(hù)費(fèi)用定在5億美元（CNY30億6500萬）。
IDE執(zhí)行副總裁Fredi Lokiec提到，該公司從事海水淡化業(yè)務(wù)近50年，過去十年一直專注于大型BOT項(xiàng)目。Fredi Lokiec說：“世界各地都在興建海水淡化項(xiàng)目。我們成功地贏得了其中一些最重要的項(xiàng)目的招標(biāo)。”
多年來，以色列的阿什凱隆工廠和規(guī)模稍大的哈代拉工廠都是由IDE負(fù)責(zé)運(yùn)營，前者目前的產(chǎn)水量達(dá)到1億2千萬立方米/每年，后者目前的產(chǎn)水量是1億2千7百萬立方米/每年。如今，該公司負(fù)責(zé)的以色列最大海水淡化造價(jià)4億美元（CNY24億5千2百萬）的索瑞克廠(Sorek)，已經(jīng)成為世界最大的海水淡化設(shè)施之一。而按照最初的設(shè)計(jì)，該廠規(guī)模僅次于阿聯(lián)酋的杰貝爾·阿里水廠，位于世界第二。
Nano H2O 公司
眾所周知，以色列是海水淡化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，Nano H2O是個(gè)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(kuò)建提供Quantum Flux高反透性反滲透膜。擴(kuò)建后通過3個(gè)反滲透組，該廠的日產(chǎn)飲用水量達(dá)到11萬立方米/每天。
負(fù)責(zé)全球銷售和營銷的副總裁Nicholas Dyner說：“在2011年5月，我們啟動(dòng)了一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，實(shí)際上是一個(gè)小的海水淡化廠，用了2到3個(gè)水罐進(jìn)行膜的測試。我們從滲透性最高的膜開始，測試結(jié)果的確顯示流量增加了，但并沒有滿足水質(zhì)與壓力平衡的要求”。他補(bǔ)充說，下一個(gè)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(jié)果很令人滿意，達(dá)到最好的滲透效果，水質(zhì)提高的同時(shí)也減少了第二階段的負(fù)擔(dān)，增加靈活性，以產(chǎn)出更多的水。
隨著試驗(yàn)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(xiàn)有的一個(gè)機(jī)組。另外兩個(gè)使用Nano H2O模塊的裝置也委托制作，三個(gè)裝置的容量達(dá)到11萬立方米/每天。
Nicholas Dyner指出，之所以要進(jìn)行該不尋常的測試，是因?yàn)樗麄円庾R到作為一個(gè)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(yè)應(yīng)用。通過這次實(shí)驗(yàn)作為突破口，公司迄今已經(jīng)銷售超過100套系統(tǒng)，遍布大約34個(gè)國家和地區(qū)，最小的一單生意是向加勒比地區(qū)的一個(gè)客戶出售了一臺壓力容器。” 他補(bǔ)充說，該公司擁有一系列的海水反滲透膜產(chǎn)品，每個(gè)產(chǎn)品的流量和脫鹽率都不同，因此客戶可以選擇水質(zhì)和能源成本比較符合自己需要的產(chǎn)品。該公司的膜技術(shù)最初是在2005年由加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）授權(quán)，隨后的研究和開發(fā)進(jìn)一步完善了產(chǎn)品。
Nicholas Dyner進(jìn)一步解釋說：“當(dāng)時(shí)，Eric Cook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(fā)明出更節(jié)能、更高滲透性的膜。” 該公司還有意擴(kuò)張到重要的苦咸水市場，將在未來12至20個(gè)月內(nèi)，推出針對這個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品。
海水淡化技術(shù)的發(fā)展
海水淡化技術(shù)創(chuàng)新的新聞司空見慣。軍工巨頭洛克希德·馬丁公司已經(jīng)發(fā)明出原子級厚度的膜，原料是石墨烯——碳的一種形式。由于達(dá)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(xué)家們發(fā)現(xiàn)了，但在過去五年中，科學(xué)界才對這種材料表現(xiàn)出很大的興趣，主要是因?yàn)槠潆娮拥膶傩�。它的最主要特性是純碳以及苯環(huán)形成的結(jié)構(gòu)。“這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了極端強(qiáng)大的力量，”John Stetson指出，“這是一個(gè)二維聚合物，所以非常薄和美麗。我們做一個(gè)比較，假設(shè)一片石墨烯相當(dāng)于一張紙的厚度，那么一個(gè)人頭發(fā)的厚度將相當(dāng)于一個(gè)典型的建筑物的高度。”
打個(gè)相同的比方，現(xiàn)有最接近的反滲透膜和它相比，相當(dāng)于幾層紙厚。John Stetson補(bǔ)充說，科學(xué)家仍然在調(diào)整穿孔技術(shù)以確保孔是完美的大小。“像一個(gè)正常的膜的擴(kuò)散，這是行不通的。對于我們來說，它就像一個(gè)篩子，孔的大小要?jiǎng)偤媚苓^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(tài)下正常運(yùn)行。制造膜是一個(gè)復(fù)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(fā)生催化作用。”
將石墨烯從銅上面移除的技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段。下一階段是將石墨烯浮動(dòng)到一個(gè)聚碳酸酯基片，從而增強(qiáng)剛度，再對整個(gè)合成物穿孔。John Stetson預(yù)計(jì)，到2015年，這項(xiàng)新技術(shù)會臻于成熟，足以與其他膜系統(tǒng)相媲美。在此期間，該公司還會研究膜結(jié)垢問題。John Stetson說：“石墨烯的優(yōu)點(diǎn)是，不容易結(jié)污垢，因?yàn)樗×?rdquo;。該材料在生物屬性上屬于中性，目前正在進(jìn)行測試，以證明它不會結(jié)污垢。John Stetson指出：“它的抗污性能比標(biāo)準(zhǔn)的膜更好。”
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