afsaltning: vores essentielle guide til afsaltning og den globale vandkrise

afsaltning: slukning af voksende tørst rundt om i verden

med mere end 20.000 planter, der nu er kontraheret over hele verden, gør afsaltning det muligt for lande at yde vandsikkerhed for fremtidige generationer midt i voksende klimaproblemer. Ved at omdanne saltvand kan processen tilbyde ferskvand i områder, der mangler naturligt grundvand eller overfladevandforsyninger. Sammen med genbrug af vand kan afsaltning tilbyde løsninger på vandknaphed og i nogle lande, giver over 90 procent af den samlede vandforsyning. Det hurtigt voksende fremskridt inden for genbrug af vand, især direkte og indirekte genbrug af drikkevand af kommunalt spildevand, bruger afsaltningsmembranteknologi. Hvilke processer og teknologier er involveret i afsaltning? Hvad er forskellen mellem MED og MSF termisk behandling? Hvad er fordele og ulemper ved afsaltning? Vores vigtige guide dykker dybere ned i afsaltning og de processer, den inkluderer.

Hvad er afsaltning?

afsaltning henviser til en proces, der involverer at tage saltet ud af vandet for at gøre det drikkeligt. Afsaltning involverer enten behandling af hav eller brakvand med det formål at skabe ferskvand. For at gøre dette involverer afsaltningsanlæg flere teknologier, fra forbehandling til pumper og membraner.

ifølge den nye internationale Afsaltningsforening (IDA) Vandsikkerhedshåndbog ligger den samlede globale installerede afsaltningskapacitet på 97.4 millioner kubikmeter om dagen (m3/dag) mens den samlede globale kumulative kontraherede kapacitet er 104,7 millioner m3/d.

fra 30.juni 2018 var mere end 20.000 afsaltningsanlæg blevet kontraheret over hele verden. Ifølge den internationale Vandforening leverer afsaltning stadig kun en procent af verdens drikkevand, men dette vokser “år-til-år”.Nyheden til fordel for afsaltning er, at verdens oceaner indeholder over 97,2 procent af planetens vandressourcer, er “tørkesikker og er praktisk talt ubegrænset”.

afsaltningsprocessen kan fokusere på enten brakvand eller havvand. For brakvand har vandet et saltindhold mindre end 10.000 mg/L. I mellemtiden har havvand et højere saltholdighedsindhold i området fra 30.000 til 44.000 mg/L.

samt brakvand og havvand kan andre kilder omfatte brønde, overflade (floder og vandløb), spildevand og industrielt foder-og procesvand, ifølge American Membrane Technology Association (AMTA).

omkring 44 procent af den samlede globale afsaltningskapacitet ligger i Mellemøsten og Nordamerika, med en vækst på syv til ni procent om året. De forventede “hot spots” for accelereret afsaltning aktivitet omfatter i Asien, USA og Latinamerika.

det industrielle afsaltningsmarked er også vigtigt at henvise til. Mellem 2016-2017 voksede dette marked alene med 21 procent, ifølge IDA. Opstrøms og nedstrøms olie & gasaktivitet tegnede sig også for en betydelig del af den kontraherede industrielle kapacitet i 2017.

minedrift oplevede også over 200.000 m3/dag af ny kapacitet, der blev kontraheret i første halvdel af 2018 alene. Mikroelektronik er en anden tørstig industri, der fører til nye muligheder for afsaltningsteknologier, med kontraheret kapacitet mere end fordoblet mellem 2016-2017.

Hvad er afsaltningsprocesserne?

der er to hovedtyper af afsaltningsprocesser: membran (omvendt osmose (RO) og nanofiltrering (NF) og termisk, som omfatter multi-effekt destillation (MED), multi-trins flashdestillation (MSF) og mekanisk dampkomprimering (MVC). Andre teknologier og processer omfatter elektrodialyse (ED), fremad osmose (FO) og membranedestillation (MD).

Membranbaseret afsaltning leverer fortsat langt størstedelen af den installerede afsaltningskapacitet. For at sætte dette i perspektiv tegnede membranteknologi sig i 2017 for 95,6 procent af den årlige kontraherede kapacitet, mens termiske processer kun tegner sig for 4,4 procent.

afsaltning-osmose graf

  • membran afsaltning
  • ifølge AMTA: omvendt osmose (RO) og nanofiltrering (NF) er de førende trykdrevne membranprocesser. Membrankonfigurationer inkluderer spiralsår, hul fiberog ark med spiral er den mest anvendte. Moderne membraner inkluderer primært polymere materialer med celluloseacetat, der stadig anvendes i meget mindre grad. Et bemærkelsesværdigt eksempel er tyndfilmkompositmembranen (TFC), som inkluderer polyamid som et aktivt lag. Afhængigt af fodervandets saltholdighed ligger driftstrykket for RO og NF i området fra 50 til 1.000 PSIG (3,4 til 68 bar, 345 til 6896 kPa). Havvand RO kræver elektrisk strøm på 3,0 til 3,5 kh/m3.

  • multi-effekt destillation (med)
  • en lavtemperatur termisk proces, MED opnår ferskvand ved at genvinde dampen fra kogende havvand i en sekvens af kar, kendt som de mange ‘effekter’. Damp kogt i en beholder kan derefter bruges til at opvarme den næste, da vandets kogepunkt falder samtidig med, at trykket falder. Som følge heraf kræver kun det første fartøj ifølge Sidem en ekstern varmekilde. Kort sagt: fra den første til den sidste beholder falder både tryk og temperatur fra varmt til koldt. MED-processen kræver varmeindgang og elektrisk effekt på 0,9 til 1,5 hk/m3.

  • multi-stage flash destillation (MSF)
  • i kommerciel brug siden 1950 ‘ erne, som MED, multi-stage flash (MSF) involverer en række faser. Havvand eller genanvendt saltvand, der strømmer inde i rørene, opvarmes af damp, der er udtømt fra turbiner i varmeveksler, kaldet Saltvandvarmer. Dette opvarmede havvand strømmer gennem saltvandsvarmeren til fordamperfasen, der hver arbejder ved en lavere temperatur og tryk. Som et resultat blinker saltopløsningen og genererer vanddamp, som kondenserer på rørene og opsamles i hvert trin som destillationsprodukt. Den kondenserende vanddamp opvarmer saltvand, der strømmer i rørene, og genvinder varmen. I varmegenvindingsstadierne afkøles de sidste par faser af MSF, saltvandsafblæsning og destillat, og den resterende varme afvises i varmeafvisningssektionen af MSF. MSF-processen kræver varmeindgang og elektrisk effekt på 3,5 til 4 5 kh/m3.

  • mekanisk dampkomprimering (MVC)
  • i MVC-processen kommer havvand ind i forvarmerenheden, hvor det udveksler termisk energi med koncentrat og produktvandsudløb. Forvarmet havvand sprøjtes over bundter af varmevekslingsrør, som har en højere temperatur end havvand. Her fordampes havvandet delvist. Vanddampe komprimeres ved hjælp af en mekanisk kompressor, og de pumpes inde i slangen af varmevekslerbundter. Den komprimerede damp kondenserer inde i slangen, frigive energi, der overføres til havvand sprøjtes over slangen og forårsager dens fordampning.

  • elektrodialyse (ED)
  • elektrodialyse (ED) og elektrodialyse reversering (EDR) processer drives af jævnstrøm (DC), hvor ioner strømmer gennem ion-selektive membraner til elektroder med modsat ladning, ifølge AMTA. Dette er det modsatte sammenlignet med vand i trykdrevne processer som beskrevet ovenfor. I EDR-systemer vendes polariteten af elektroderne periodisk. Ion-overførsel (perm-selektiv) anion-og kationmembraner adskiller ionerne i fødevandet. Disse systemer anvendes primært i farvande med lave totale opløste faste stoffer (TDS).

  • fremad osmose (FO)
  • sammenlignet med RO, hvor saltvand skubbes gennem en membran, bruger i stedet fremad osmose (FO) osmotisk tryk genereret fra en naturlig saltkoncentrationsgradient som drivkraft gennem en membran. Til dette arbejde er der fødevandet-ofte havvand-på den ene side og membranen og derefter en trækopløsning på den anden side. AMTA sagde, at dette betyder uden at anvende noget eksternt tryk, vil vandet fra foderopløsningen naturligt migrere gennem membranen til trækopløsningen. Den fortyndede opløsning behandles derefter for at adskille produktet fra den genanvendelige trækopløsning.

Afsaltningsomkostninger

afsaltningsomkostningerne kan opdeles i følgende elementer: faste omkostninger (37%), arbejdskraft (4%), membranudskiftning (5%), Vedligeholdelse og dele(7%), forbrugsstoffer (3%) og elektrisk energi (44%).

afsaltning er historisk set blevet opfattet som en dyrere løsning sammenlignet med traditionel behandling af overflade-eller grundvand med priser på ca.US$1 pr. kubikmeter ($/m3). Et af de seneste gennembrud inden for afsaltning har imidlertid været en forbedring af de samlede omkostninger, herunder driftsudgifter og startkapitaludgifter. I løbet af de sidste 20 år er dette blevet reduceret med 80 procent som følge af fremskridt inden for teknologi og udstyr.

for nylig har projektudbud i Abu Dhabi, Saudi-Arabien og Israel set prisen falde til under $0.50/m3 for første gang. “Efter et årti, hvor prisen drev opad som følge af høje materialomkostninger og højere energikostnader, er dette meget gode nyheder. Faktisk forventer vi, at 2019 bliver det bedste år nogensinde på afsaltningsmarkedet,” siger Christopher Gasson.

med afsaltning af havvand til $0,40/m3 nærmer omkostningerne sig den indirekte genbrug af drikkevand med priser i intervallet $0,30-$0,40.

i IDA Vandsikkerhedshåndbog, der er flere faktorer på spil, hvorfor omkostningerne ved afsaltning nåede et historisk lavt for nylig. Dette inkluderer “omkostningseffektiv optimering af byggeprocessen” efter entreprenørers erfaring efter mange års opbygning af store projekter. Dette kombineret med nye kontraktlige og finansielle modeller sammen med lavere renter i den finansielle sektor hjælper med at “skubbe takstnedsættelser”.

desuden hjælper de reducerede omkostninger til afsaltningsanlægskomponenter på grund af lavere oliepriser også med at skubbe prisen ned.

“derudover er energibesparelser blevet realiseret gennem fremskridt inden for membraner, der kræver mindre indløbstryk, energieffektive genvindingsanordninger og større omvendt osmosetog med større pumper og motorer, der er i stand til højere effektivitet,” tilføjede Carlos Cos Larsn, IDA og Administrerende Direktør for Almar vandløsninger.

hvad er verdens største afsaltningsanlæg?

Rabigh 3-projektet, der for nylig blev tildelt i Saudi-Arabien, blev betragtet som et af verdens største anlæg med en kapacitet på 600.000 m3/dag. Der er dog meget større afsaltningsanlæg i drift rundt om i verden. Nedenfor er en liste over fem af verdens største projekter.

  1. Ras Al Khair, Saudi-Arabien: 1.036.000 m3/dag
  2. almindeligt betragtet som afsaltning tungvægt af verden, den massive Ras Al-Khair er en hybrid projekt, der bruger både termisk multistage flash (MSF) og omvendt osmose (RO) teknologier. Beliggende 75 km nordvest for Jubail og betjener Riyadh, har stedet også en betydelig elproduktionskomponent med en kapacitet på 2.400 MVH. Hovedentreprenøren for anlægskonstruktion var Doosan og dets konsortiepartner Saudi Archirodon, hvor Poyry fungerede som konsulent for projektet.

  3. Tavielah, De Forenede Arabiske Emirater – 909.200 m3/dag
  4. Emirates vand-og elektricitetsselskab har underskrevet vandopkøbsaftalen for verdens største afsaltningsanlæg til havvand med omvendt osmose, der skal bygges ved Tavielah-kraft-og vandkomplekset, 50 km nord for Abu Dhabi. Med hovedudvikleren af projektet og en aktionær på 40 procent bekræftede den vellykkede økonomiske lukning af verdens største SVRO-anlæg til en pris på 847 millioner dollars, har taksten for afsaltet vand 49,05 cent/m3. Opførelsen af projektet startede i maj 2019 med forventet afslutning i Oktober 2022. Anlægget forventes at levere 909.200 kubikmeter vand om dagen. Efter færdiggørelsen forventes emiratets andel af afsaltet produceret vand fra RO fra 13 procent i dag til 30 procent i 2022.

  5. Shuaiba 3, Saudi – Arabien-880.000 m3/dag
  6. et konsortium, der involverede Siemens fra Tyskland til kraftværket og Doosan til det termiske afsaltningsanlæg, blev udvalgt af ACVAS magt til at levere projektteknik, indkøb og opførelse af anlægget. En udvidelse til anlægget er afsluttet, og en udvidelse er i den endelige konstruktionsfase med i alt yderligere 400.000 m3/dag RO-kapacitet tilføjet ifølge ACVAS strøm. Når det er færdigt, vil Shuaiba til sidst overhale Ras Al Khair som det største driftssaltningsanlæg med en samlet kapacitet på 1.282.000 m3/dag.

  7. Sorek, Israel – 624.000 m3/dag
  8. Sorek kunne betragtes som verdens tunge membrananlæg i drift med en enorm kapacitet på 624.000 m3/dag. Beliggende 15 km syd for Tel Aviv i Israel og udviklet af IDE Technologies, var og fortsætter projektet med at være unikt i brugen af 16-tommer havvand omvendt osmose membraner, men i en lodret formation. En videreudvikling – Sorek 2-IDE Technologies og Bank Leumi har vundet den israelske regerings PPP-udbud om at bygge og drive Sorek 2-afsaltningsanlægget. IDE har nu vundet fire af de fem bud på at drive afsaltningsanlæg i Israel. Budet med en hidtil uset pris på USD 0,41 pr. kubikmeter vand kræver en årlig produktion på 200 millioner kubikmeter vand (nominel kapacitet på 548.000 m3/dag). Når Sorek 2 er færdig, vil det være det sjette afsaltningsanlæg, der opererer i Israel sammen med Hadera, Ashkelon, den første Sorek, Palmachim og Ashdod.

  9. JUBAIL 3A-600.000 m3 / dag
  10. i år i April 2020 blev den 25-årige vandkøbsaftale underskrevet med det saudiske Vandpartnerskabsselskab af et konsortium ledet af Gulf Investment Corporation (GIC) og Al Bavani vand & elselskab (av). I henhold til partnerskabets betingelser, konsortiet ledet af ACV vil designe, konstruere, provision, drive og vedligeholde afsaltningsanlægget samt tilhørende opbevaring af drikkevand og elektriske specielle faciliteter. Konsortiet indgav de laveste niveauerede vandomkostninger på 0,41 USD pr.m3. Med en investeringsværdi på USD $650 millioner vil Jubail 3a uafhængige vandanlæg generere 600.000 m3 drikkevand / dag. Greenfield havvand omvendt osmose afsaltning projekt vil være i Jubail, Kongeriget Saudi-Arabien. Byggekontrakten for Ingeniørindkøb er blevet tildelt et konsortium bestående af magt Kina, SEPCO-III og Abengoa.

fordele og ulemper ved afsaltning

ulemper ved afsaltning

en af de bredere miljømæssige udfordringer forbundet med afsaltning er at styre biproduktet af saltlage-et affald med høj saltholdighed produceret under processen.

i 2019 støttede De Forenede Nationer (FN) et papir med titlen ’tilstanden for afsaltning og saltvandsproduktion: et globalt perspektiv’.

papiret omtalte saltlage som et ‘salt dilemma’, hvor afsaltningsanlæg rundt om i verden kollektivt udleder 142 millioner kubikmeter hypersalinopløsning om dagen.

fire mellemøstlige nationer – Saudi – Arabien, UAE og katar-viste sig at være ansvarlige for over halvdelen af den globale saltvandsproduktion, hvor rapportforfattere sagde, at mellemøstlige planter producerede “fire gange så meget saltvand pr.kubikmeter rent vand som planter, hvor flodvandsmembranprocesser dominerer”. Det skal dog bemærkes, at flodvand ikke indeholder saltniveauerne som havvand, så sammenligningen her er ikke ens.

en anden bekymring er de potentielle impingement og medrivning (I& E) virkninger forbundet med driften af åbne havindtag for afsaltningsanlæg til havvand.

Impingement kan forekomme, når organismer, der er tilstrækkeligt store nok til at undgå at gå gennem skærmene, er fanget mod dem af kraften fra det strømmende kildevand, ifølge EPA.

i mellemtiden opstår medrivning, når marine organismer kommer ind i afsaltningsanlæggets indtag, trækkes ind i indsugningssystemet og passerer gennem behandlingsfaciliteterne.

imidlertid er niveauet for miljøpåvirkninger på marine organismer forårsaget direkte af påvirkning og medrivning af havvandindtag stedspecifik, ifølge Vandgenbrugsforeningen. Det kan variere betydeligt fra et projekt til et andet, og mere moderne planter, der opretholder miljøstandarder, oplever ekstremt lave niveauer af i&E.

fordele ved afsaltning

globalt er mere end 300 millioner mennesker afhængige af afsaltet vand til nogle eller alle deres daglige behov. I alt foregår afsaltning i 150 lande rundt om i verden med i alt 20.516 afsaltningsanlæg, der nu er kontraheret.

i fremtiden vil efterspørgslen efter ferskvand stige i takt med verdens voksende befolkning. Imidlertid, tilgængelige ferskvandsforsyninger er i begrænset forsyning og dårligt fordelt.

da klimaændringerne intensiverer tørke og oversvømmelser, kan afsaltning give en garanteret kilde til drikkevand fra havvand for at sikre, at vandforsyningen i tilstrækkelig grad imødekommer vandbehovet.

sammen med genbrug af vand giver afsaltning en pålidelig løsning for lande til at udvide deres eksisterende vandforsyning og have yderligere kapacitet, der fungerer som en ‘forsikringspolice’, hvis de har brug for det.

” afsaltning og genbrug af vand er ikke-konventionelle, miljøvenlige vandforsyningsløsninger i overensstemmelse med cirkulær vandøkonomi og tilbyder løsninger på vandknaphed,” ifølge IDA.

udviklingen accelererer også koblingen af afsaltningsprocesser med vedvarende energi, såsom solcelleanlæg. Vedvarende teknologier og afsaltningsteknologier kan kombineres for at reducere afsaltningens kulstofaftryk på kort sigt. Desuden ses udviklingen af batteriteknologi som afgørende for at opnå et indvarslet 24/7 uafhængigt drevet afsaltningsanlæg. Et mål for 2020-2025 er sat for, at 20 procent af de nye anlæg skal drives af vedvarende energi fra Global ren vand afsaltning Alliance.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.