sótalanítás: alapvető útmutatónk a sótalanításhoz és a globális vízválsághoz

sótalanítás: a növekvő szomjúság oltása szerte a világon

a világ több mint 20 000 növényével a sótalanítás lehetővé teszi az országok számára, hogy a növekvő éghajlati aggodalmak közepette vízbiztonságot nyújtsanak a jövő generációi számára. A sós víz átalakításával a folyamat édesvizet kínálhat olyan területeken, ahol nincs természetes talajvíz vagy felszíni vízellátás. A víz újrafelhasználásával együtt a sótalanítás megoldást jelenthet a vízhiányra, és egyes országokban a teljes vízellátás több mint 90% – át biztosítja. A víz újrafelhasználásának gyorsan növekvő előrehaladása, különösen a települési szennyvíz közvetlen és közvetett ivóvíz-újrafelhasználása, sótalanító membrán technológiát alkalmaz. Milyen folyamatok és technológiák vesznek részt a sótalanításban? Mi a különbség a med és az MSF hőkezelés között? Melyek a sótalanítás előnyei és hátrányai? Alapvető útmutatónk mélyebben belemerül a sótalanításba és a benne foglalt folyamatokba.

mi a sótalanítás?

a sótalanítás olyan folyamatra utal, amely magában foglalja a só kivonását a vízből, hogy ihatóvá váljon. A sótalanítás magában foglalja a tengeri vagy a sós víz kezelését azzal a céllal, hogy édesvizet hozzon létre. Ennek érdekében a sótalanító üzemek többféle technológiát alkalmaznak, az előkezeléstől a szivattyúkig és a membránokig.

az új nemzetközi sótalanító Szövetség (IDA) vízbiztonsági kézikönyve szerint a teljes globális telepített sótalanító kapacitás 97.4 millió köbméter naponta (m3/nap) míg a teljes globális kumulatív szerződéses kapacitás 104,7 millió m3/d.

30.Június 2018-ig több mint 20 000 sótalanító üzemet kötöttek szerte a világon. A nemzetközi Vízügyi Szövetség (Iwa) szerint a sótalanítás még mindig csak a világ ivóvízének egy százalékát biztosítja, de ez “évről évre”növekszik.A sótalanítás mellett szóló hír az, hogy a világ óceánjai a bolygó vízkészleteinek több mint 97,2 százalékát tartalmazzák, “szárazságálló és gyakorlatilag korlátlan”.

a Sótalanítási folyamat a sós vízre vagy a tengervízre összpontosíthat. A sós víz esetében a víz sótartalma kevesebb, mint 10 000 mg/L. eközben a tengervíz magasabb sótartalommal rendelkezik, 30 000-44 000 mg/L.

, valamint a sós és a tengervíz, más források lehetnek kutak, felszíni (folyók és patakok), szennyvíz és ipari takarmány-és technológiai vizek, az American Membrane Technology Association (AMTA) szerint.

a globális sótalanító kapacitás mintegy 44% – a A Közel-Keleten és Észak-Amerikában található, és a növekedés várhatóan évi hét-kilenc százalékos lesz. Az IWA szerint a felgyorsult Sótalanítási tevékenység “forró pontjai” Ázsiában, az Egyesült Államokban és Latin-Amerikában várhatók.

az ipari Sótalanítási piac szintén fontos a hivatkozáshoz. Az IDA szerint 2016-2017 között ez a piac önmagában 21 százalékkal nőtt. Az Upstream és downstream kőolaj & gáztevékenység 2017-ben szintén a szerződéses ipari kapacitás jelentős részét tette ki.

a bányászatban is több mint 200 000 m3/nap új kapacitás csökkent csak 2018 első felében. A mikroelektronika egy másik szomjas iparág, amely új lehetőségeket teremt a Sótalanítási technológiák számára, a szerződéses kapacitás több mint kétszeresére nő 2016-2017 között.

melyek a Sótalanítási folyamatok?

a Sótalanítási folyamatoknak két fő típusa van: membrán (reverz ozmózis (RO) és nanoszűrés (NF) és termikus, amely magában foglalja a többhatású desztillációt (MED), a többlépcsős gyors desztillációt (MSF) és a mechanikus gőzkompressziót (MVC). Egyéb technológiák és eljárások közé tartozik az elektrodialízis (ED), az előremenő ozmózis (FO) és a membranedesztilláció (MD).

a membrán alapú sótalanítás továbbra is biztosítja a telepített Sótalanítási kapacitás túlnyomó részét. 2017-ben a membrántechnológia az éves lekötött kapacitás 95,6% – át tette ki, míg a termikus folyamatok csupán 4,4% – ot tettek ki.

 sótalanítás-ozmózis grafikon

  • a membrán sótalanítása
  • az AMTA szerint: a fordított ozmózis (RO) és a Nanoszűrés (NF) a vezető nyomásvezérelt membránfolyamatok. A membránkonfigurációk közé tartozik a spirális seb, az üreges rost és a spirális lap a legszélesebb körben használt. A kortárs membránok elsősorban polimer anyagokat tartalmaznak cellulóz-acetáttal, amelyeket még sokkal kisebb mértékben használnak. Az egyik figyelemre méltó példa a vékonyréteg-kompozit (TFC) membrán, amely aktív rétegként poliamidot tartalmaz. A tápvíz sótartalmától függően az RO és az NF üzemi nyomása 50-1000 PSIG (3,4-68 bar, 345-6896 kPa) tartományban van. A tengervíz RO 3,0-3,5 kWhr/m3 villamos energiát igényel.

  • Multi-effect distillation (med)
  • alacsony hőmérsékletű termikus eljárás, a med édesvizet nyer a forró tengervíz gőzének visszanyerésével egy edénysorozatban, amelyet többszörös hatásnak neveznek. Az egyik edényben felforralt gőz ezután felhasználható a következő melegítésére, mivel a víz forráspontja a nyomás csökkenésével egyidejűleg csökken. Ennek eredményeként Sidem szerint csak az első edény igényel külső hőforrást. Röviden: az elsőtől az utolsó edényig mind a nyomás, mind a hőmérséklet melegről hidegre csökken. A MED folyamat hőbevitelt és 0,9-1,5 kWhr/m3 villamos energiát igényel.

  • többlépcsős vaku desztilláció (MSF)
  • az 1950-es évek óta kereskedelmi használatban, mint a MED, a többlépcsős vaku (MSF) számos szakaszból áll. A csövek belsejében áramló tengervizet vagy újrahasznosított sóoldatot a turbinákból kimerült gőzzel melegítik hőcserélő, az úgynevezett sós fűtés. Ez a fűtött tengervíz átfolyik a sós fűtőberendezésen az elpárologtató szakaszaiba, amelyek mindegyike alacsonyabb hőmérsékleten és nyomáson működik. Ennek eredményeként a sóoldat villogása vízgőzt generál, amely a csöveken kondenzálódik, és minden szakaszban desztilláló termékként gyűlik össze. A kondenzációs vízgőz előmelegíti a csövekben áramló tengervíz sóoldatot, és visszanyeri a hőt. A hővisszanyerési szakaszokban az MSF utolsó néhány szakaszát, a sóoldat lefújását és a desztillátumot lehűtjük, a fennmaradó hőt pedig az MSF hővisszanyerő szakaszában elutasítjuk. Az MSF folyamat hőbevitelt és 3,5-45 kWhr/m3 villamos energiát igényel.

  • mechanikus gőzkompresszió (MVC)
  • az MVC-eljárás során a tengervíz belép az előmelegítő egységbe, ahol hőenergiát cserél a koncentrátummal és a termékvíz kifolyásával. Az előmelegített tengervizet hőcserélő csövek kötegeire permetezik, amelyek magasabb hőmérsékleten vannak, mint a tengervíz. Itt a tengervíz részben elpárolog. A vízgőzöket mechanikus kompresszorral összenyomják,és a hőcserélő kötegek csövébe pumpálják. A sűrített gőz kondenzálódik a cső belsejében, felszabadítva az energiát, amely a cső fölé permetezett tengervízbe kerül, és elpárolgást okoz.

  • az elektrodialízis (ED)
  • az elektrodialízis (ED) és az elektrodialízis megfordítási (EDR) folyamatokat egyenáram (DC) vezérli, amelyben az ionok ionszelektív membránokon keresztül ellentétes töltésű elektródákba áramlanak, az AMTA szerint. Ez ellentétes a vízzel a nyomásvezérelt folyamatokban, amint azt fentebb vázoltuk. Az EDR rendszerekben az elektródák polaritása periodikusan megfordul. Az iontranszfer (Perm-szelektív) anion és kation membránok elválasztják az ionokat a betáplált vízben. Ezeket a rendszereket elsősorban olyan vizekben használják, ahol alacsony az összes oldott szilárd anyag (TDS).

  • előre ozmózis (Fo)
  • az RO-hoz képest, ahol a sós vizet egy membránon keresztül nyomják át, ehelyett az előre ozmózis (FO) a természetes sókoncentráció-gradiensből származó ozmotikus nyomást használja hajtóerőként a membránon keresztül. Ehhez a munkához az egyik oldalon van a tápvíz – gyakran tengervíz -, a membrán, majd a másik oldalon egy húzóoldat. AMTA szerint ez azt jelenti, hogy külső nyomás nélkül a tápoldatból származó víz természetesen a membránon keresztül vándorol a húzóoldatba. A hígított oldatot ezután feldolgozzuk, hogy elválasszuk a terméket az újrafelhasználható húzóoldattól.

Sótalanítási költségek

a sótalanítás költségei a következő elemekre bonthatók: állandó költség (37%), munkaerő (4%), membráncsere (5%), karbantartás és alkatrészek (7%), fogyóeszközök(3%) és elektromos energia (44%).

a Sótalanítást történelmileg drágább megoldásnak tekintették a felszíni vagy felszín alatti vizek hagyományos kezeléséhez képest, az árak körülbelül 1 USD / köbméter ($/m3). A sótalanítás terén azonban az egyik legutóbbi áttörés az összköltség javulása volt, beleértve az operatív kiadásokat (OPEX), valamint az indulótőke-kiadásokat (CAPEX). Az elmúlt 20 évben ez 80% – kal csökkent a technológia és a berendezések fejlődésének köszönhetően.

nemrégiben Abu-Dzabiban, Szaúd-Arábiában és Izraelben a projektpályázatok során először esett az ár 0,50 usd/m3 alá. “Egy évtized után, amikor az ár felfelé sodródott a magas anyagköltségek és a magasabb energiaköltségek miatt, ez nagyon jó hír. Valójában arra számítunk, hogy 2019 lesz a legjobb év a Sótalanítási piacon” – mondta Christopher Gasson, a GWI kiadója.

a tengervíz sótalanításával 0,40 USD/m3 áron a költségek megközelítik az ivóvíz közvetett újrafelhasználását, az árak 0,30-0,40 USD tartományban vannak.

az IDA vízbiztonsági kézikönyvében, több tényező játszik szerepet abban, hogy a sótalanítás költsége miért érte el a közelmúltban történelmileg alacsony szintet. Ez magában foglalja az “építési folyamat költséghatékony optimalizálását”, követve a vállalkozók tapasztalatait a nagyszabású projektek több éves építése után. Ez az új szerződéses és pénzügyi modellekkel, valamint a pénzügyi szektor alacsonyabb kamatlábaival együtt hozzájárul a “tarifacsökkentéshez”.

ezenkívül a sótalanító üzem alkatrészeinek alacsonyabb költsége az alacsonyabb kőolajárak miatt szintén hozzájárul az ár csökkentéséhez.

“emellett az energiamegtakarítás a kisebb bemeneti nyomást igénylő membránok, az energiahatékony visszanyerő eszközök és a nagyobb fordított ozmózisú vonatok, valamint a nagyobb szivattyúkkal és motorokkal, amelyek nagyobb hatékonyságot képesek elérni” – tette hozzá Carlos cos ons, IDA, az Almar Water Solutions vezérigazgatója.

melyek a világ legnagyobb sótalanító üzemei?

az Aquatech Global Events jelentése szerint a Szaúd-Arábiában nemrégiben odaítélt Rabigh 3 projektet a világ egyik legnagyobb üzemének tartották, 600 000 m3/nap kapacitással. A világon azonban sokkal nagyobb sótalanító üzemek működnek. Az alábbiakban felsoroljuk a világ öt legnagyobb projektjét.

  1. Ras Al Khair, Szaúd-Arábia: 1 036 000 m3 / nap
  2. a világ sótalanító nehézsúlyának tekintett masszív Ras Al-Khair egy hibrid projekt, amely mind a termikus többlépcsős vaku (MSF), mind a fordított ozmózis (RO) technológiákat használja. A Jubailtól 75 km-re északnyugatra, Rijádot kiszolgáló telephely jelentős energiatermelő komponenssel is rendelkezik, 2400 MW kapacitással. Az üzem építésének fővállalkozója a Doosan és konzorciumi partnere, Saudi Archiro volt, Poyry pedig a projekt tanácsadójaként tevékenykedett.

  3. Taweelah, Egyesült Arab Emírségek – 909,200 m3/nap
  4. az Emirates Water and Electricity Company és az ACWA Power aláírta a vízvásárlási megállapodást a világ legnagyobb tengervíz fordított ozmózis sótalanító üzemének megépítésére a Taweelah Power and Water komplexumban, Abu Dhabitól 50 km-re északra. Az ACWA Power, a projekt vezető fejlesztőjével és 40 százalékos részvényesével, megerősítette a világ legnagyobb SWRO-erőművének sikeres pénzügyi bezárását, amelynek költsége 847 millió USD, a sótalanított víz tarifája 49,05 cent / m3. A projekt építése 2019 májusában kezdődött, a Befejezés várhatóan 2022 októberében várható. Az üzem várhatóan napi 909 200 köbméter vizet szállít. Miután elkészült, a Taweelah power and water fejlesztési várhatóan emelni az Emirátus aránya sótalanított termelt víz RO 13 százalék ma 30 százalék 2022.

  5. Shuaiba 3, Szaúd – Arábia-880 000 m3/nap
  6. az ACWA Power a németországi Siemens és a Doosan konzorciumot választotta ki az erőmű tervezésének, beszerzésének és építésének biztosítására. Az üzem egy bővítése befejeződött, egy bővítés pedig az utolsó építési szakaszban van, összesen további 400 000 m3/nap RO kapacitással, az ACWA Power szerint. Ha elkészül, Shuaiba végül megelőzi Ras Al Khair mint a legnagyobb működő sótalanító üzem, teljes kapacitása 1 282 000 m3 / nap.

  7. Sorek, Izrael – 624 000 m3/nap
  8. Sorek tekinthető a világ nehézsúlyú membrángyárának, amely hatalmas 624 000 m3/nap kapacitással működik. Az Izraeli Tel Avivtól 15 km-re délre található, az IDE Technologies által kifejlesztett projekt egyedülálló volt és továbbra is egyedülálló a 16 hüvelykes tengervíz fordított ozmózis membránok használatában, de függőleges képződésben. Egy további fejlesztés – a Sorek 2-IDE Technologies és a Bank Leumi nyerte az izraeli kormány PPP pályázatát a Sorek 2 víz sótalanító üzem megépítésére és üzemeltetésére. Az IDE az öt pályázatból négyet nyert Izraelben sótalanító üzemek üzemeltetésére. A soha nem látott, 0,41 USD / köbméter vízárú ajánlat 200 millió köbméter víz éves termelésére szólít fel (névleges kapacitása 548 000 m3/nap). Miután elkészült, a Sorek 2 lesz a hatodik sótalanító üzem Izraelben Hadera, Ashkelon, az első Sorek, Palmachim és Ashdod mellett.

  9. JUBAIL 3A IWP – 600 000 m3/nap
  10. ebben az évben 2020 áprilisában a 25 éves vízvásárlási megállapodást a Saudi Water Partnership Company-val (SWPC) írta alá az ACWA Power által vezetett konzorcium, beleértve a Gulf Investment Corporation-t (GIC) és az Al Bawani Water & Power Company-t (AWP). A partnerség feltételei szerint az ACWA Power által vezetett konzorcium fogja megtervezni, megépíteni, üzembe helyezni, üzemeltetni és fenntartani a sótalanító üzemet, valamint a kapcsolódó ivóvíztárolókat és elektromos speciális létesítményeket. Az ACWA konzorcium a legalacsonyabb, 0,41 USD / m3 szintű vízköltséget nyújtotta be. A Jubail 3a Independent Water Plant (IWP) 650 millió USD beruházási értékkel 600 000 m3 ivóvizet termel naponta. A zöldmezős tengervíz fordított ozmózis Sótalanítási projekt Jubailban lesz, Szaúd-Arábia királysága. A mérnöki közbeszerzési szerződést a Power China, a SEPCO-III és az Abengoa Konzorciumnak ítélték oda.

a sótalanítás előnyei és hátrányai

a sótalanítás hátrányai

a sótalanítással kapcsolatos egyik tágabb környezeti kihívás a sóoldat melléktermékének kezelése-a folyamat során keletkező magas sótartalmú hulladék.

az Egyesült Nemzetek Szervezete (ENSZ) 2019-ben támogatta a sótalanítás és sóoldat-termelés állapota: globális kilátások című dokumentumot.

a cikk sós dilemmának nevezte a sóoldatot, amelynek sótalanító üzemei világszerte együttesen 142 millió köbméter hipersalinos sóoldatot bocsátanak ki naponta.

négy közel – keleti ország-Szaúd-Arábia, Kuvait, az Egyesült Arab Emírségek és Katar – a globális sóoldat-termelés több mint feléért felelős, a jelentés szerzői szerint a Közel-keleti növények “négyszer annyi sós vizet termelnek köbméter tiszta vízben, mint azok a növények, ahol a folyóvíz membránfolyamatai dominálnak”. Meg kell azonban jegyezni, hogy a folyóvíz nem tartalmazza a só szintjét tengervízként, tehát az összehasonlítás itt nem egyenlő.

további aggodalomra ad okot a tengervíz sótalanító üzemek nyílt óceánba történő bevitelének működésével kapcsolatos potenciális ütköző és magával ragadó hatások (I& E).

ütközés akkor fordulhat elő, ha az EPA szerint az áramló forrásvíz ereje elég nagy ahhoz, hogy elkerülje a képernyőkön való áthaladást.

eközben a vonulás akkor következik be, amikor a tengeri élőlények belépnek a sótalanító üzem bevitelébe, beszívódnak a szívórendszerbe, és áthaladnak a kezelő létesítményeken.

azonban a tengeri élőlényekre gyakorolt környezeti hatások szintje, amelyet közvetlenül a tengervíz bevitelének ütközése és befogadása okoz, helyspecifikus, A Víz újrafelhasználási Egyesület szerint. Projektenként jelentősen eltérhet, és a környezetvédelmi normákat betartó modernebb üzemek rendkívül alacsony szintet tapasztalnak i& E.

a sótalanítás előnyei

világszerte több mint 300 millió ember támaszkodik sótalanított vízre napi szükségleteinek egy részében vagy egészében. A sótalanítást a világ 150 országában gyakorolják, jelenleg összesen 20 516 sótalanító üzem működik.

a jövőben az édesvíz iránti kereslet a világ növekvő népességével párhuzamosan növekszik. A rendelkezésre álló édesvízkészletek azonban korlátozottak és rosszul vannak elosztva.

mivel az éghajlatváltozás fokozza az aszályokat és az áradásokat, a sótalanítás garantált ivóvízforrást biztosíthat a tengervízből annak biztosítása érdekében, hogy a vízellátás megfelelően kielégítse a vízigényt.

a víz újrafelhasználásával együtt a sótalanítás megbízható megoldást kínál az országok számára meglévő vízkészleteik bővítésére, és szükség esetén kiegészítő kapacitással rendelkeznek, amely biztosítási kötvényként szolgál.

“a sótalanítás és a víz újrafelhasználása nem hagyományos, környezetkímélő vízellátási megoldások, amelyek összhangban vannak a körkörös vízgazdasággal, és megoldásokat kínálnak a vízhiányra” – állítja az IDA.

a fejlesztések felgyorsítják a Sótalanítási folyamatok összekapcsolását a megújuló energiával, például a fotovoltaikus napenergiával. A megújuló és Sótalanítási technológiák kombinálhatók a sótalanítás szénlábnyomának rövid távú csökkentése érdekében. Ezenkívül az akkumulátor-technológia fejlődését kulcsfontosságúnak tekintik egy beharangozott, 24/7-es, függetlenül működő sótalanító üzem eléréséhez. A 2020-2025-ös időszakra kitűzött cél az, hogy az új üzemek 20% – át megújuló energiaforrásokkal hajtsák végre a globális tiszta víz sótalanító Szövetség.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.