根據(jù)世界資源研究所2019年發(fā)布的報告,全球有17個國家的近18億人正面臨水資源危機,未來幾年可能會出現(xiàn)更嚴重的短缺。在這17個國家中,有12個位于中東和北非,卡塔爾就是其中一個??ㄋ柟俜桨l(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,該國年均降水量不到100毫米,但年均蒸發(fā)量高達2000毫米,人均供水量低于每年人均1000立方米的國際貧水線。
不過,僅從2022卡塔爾世界杯期間的轉(zhuǎn)播來看,這里似乎沒什么缺水的跡象。且不談城市中大片的綠植以及偶爾閃過電視畫面的噴泉景觀,就說那一片片蔥綠的球場,就明顯帶著一副“我不渴”的傲嬌小表情。
(相關(guān)資料圖)
據(jù)媒體報道,為更好服務于本屆世界杯,卡塔爾精心培育了144塊綠地,其中包括8個球場和136個訓練場地。為應對突發(fā)狀況,卡塔爾還在首都多哈北部的農(nóng)場內(nèi)種植了42.5萬平方米的預備草坪,面積相當于40個標準足球場。
卡塔爾的水是從哪里來的?
這是“燒錢”?
長期以來,卡塔爾主要依賴三大“水源”:其一為淡化海水,其二為地下水,其三為凈化后循環(huán)再利用的再生水。不過,僅從規(guī)模來說,淡化海水是絕對的龍頭。目前,卡塔爾全國用水總量的六成均為淡化海水,其中生活用水幾乎全部來自于此。
不過,要大規(guī)模推廣海水淡化,并不是沒有條件的。
首先,位置上必須近海。這一點很好理解,無論對于什么產(chǎn)業(yè)來說,足夠多的原材料和足夠低的運輸成本都是重要的先決條件。目前,全世界大約有1.6萬個海水淡化廠,大多分布在世界各地的海岸線附近。
其次,要有豐富且廉價的能源。
目前,海水淡化的主流技術(shù)主要包括反滲透技術(shù)(也稱“膜法”或“膜技術(shù)”)、多級閃蒸技術(shù)和多效蒸餾技術(shù)。第一種的原理是,通過大型管道從海洋中汲水,將水噴射到允許水分子通過但能把鹽分子擋住的薄膜上,從而將海水里的鹽脫掉。后兩者則都屬于蒸餾法,即通過加熱方式脫鹽。無論采用哪種技術(shù)路線,其本質(zhì)都是以能源換取水資源。
而卡塔爾恰恰不缺能源??ㄋ柌粌H是OPEC組織第11大原油生產(chǎn)國,還是世界第一大液化天然氣生產(chǎn)和出口國,天然氣總儲量排名全球第三,那真是要油有油,要氣有氣。
再次,要有足夠多的資金。
海水淡化是個系統(tǒng)工程,涉及復雜的產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈。尤其是當這個系統(tǒng)工程需要服務全國時,資金需求只會呈指數(shù)級增長。
因此,建廠只是第一步。依據(jù)不同生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)路線,海水淡化廠的建設成本浮動極大,少則幾億元人民幣,多則上百億元。
不過,相比于水廠運營成本,這些投入只是“小頭”。
按照目前三種主流海水淡化技術(shù)中成本最低的反滲透技術(shù)測算,每噸水至少需要耗電4千瓦時,化學品費用約0.5元,再加上人工、維修、設備折舊與易耗品更換,成本至少為每噸淡水3元以上??ㄋ柸丝跀?shù)量為293萬,按人均供水量每年1000立方米的最低標準乘一下,90億元,沒了。
需要明確的是,這個簡陋的算式計算的只是最低成本、最低供水量。而實際情況是:大多數(shù)海水淡化廠的生產(chǎn)成本遠遠不止3元/噸淡水,5元/噸淡水已經(jīng)算國際領先水平了;卡塔爾人均實際用水量遠超國際貧水線要求,保守估計也要1.5倍以上;為確保國民經(jīng)濟穩(wěn)定運行和國民用水安全,淡水儲備是必須的,這部分費用還沒有算在內(nèi);此外,世界杯期間,有近200萬球迷與游客來到這里,約占卡塔爾全國人口的三分之二,他們也是要用水的……
儲水也是吸金大戶。2015年,作為重要戰(zhàn)略民生工程,卡塔爾啟動了又一輪供水工程建設。其中戰(zhàn)略蓄水池項目共包含15座巨型蓄水池,每座水池長300米、寬150米、高12米,大約相當于9個足球場的面積,單體容量50萬立方米。目前,這些蓄水池已被吉尼斯世界紀錄認證為“世界最大飲用水水池”。為確保淡水不會被二次污染,相應的監(jiān)測和再凈化設備都要配套建好。
還有運輸管網(wǎng)。沒有合理布局的運輸管網(wǎng),就無法做到水資源的合理調(diào)配。因此,管網(wǎng)系統(tǒng)不僅要大建特建,還要提前規(guī)劃。甚至于,這個規(guī)劃要先于城市規(guī)劃本身,才能避免重復建設和資源浪費。
這個投入規(guī)模有多大,目前還沒有看到官方數(shù)據(jù)。但毫無疑問的是,很大,大到連富得流油的卡塔爾都撓頭。據(jù)媒體報道,2015年,卡塔爾曾提出了一個修建24座蓄水池和相應管網(wǎng)的計劃。不過后來因為國際油價下跌,國家財政收入受到影響,計劃被迫“縮水”。
從建廠到運營再到儲運,可以說,淡化海水每一個咕嚕嚕的水泡泡都是資金在舞蹈。也難怪業(yè)界普遍認為,海水淡化只有特別富庶的國家才有能力推廣,并不適用于全球更多地區(qū)。
不如“雙減”?
長期以來,海水淡化最受爭議的就是其對環(huán)境的影響。
先來看消耗。
近年來,隨著海水淡化技術(shù)發(fā)展,尤其是反滲透技術(shù)的發(fā)展,海水淡化的能耗已經(jīng)大幅降低。根據(jù)韓國學者的研究,此前很多年里,大多數(shù)淡化水廠采用的都是熱法海水淡化技術(shù),淡化一噸水至少需要用電10千瓦時?,F(xiàn)在最流行的反滲透技術(shù)也是從高耗能版本升級而來的,最初每噸水耗電超過20千瓦時,不過現(xiàn)在已大多降至8千瓦時以內(nèi)。
同時,學界和產(chǎn)業(yè)界也在一直努力,一方面提高膜的性能,提升淡化效率;另一方面采用能量回收裝置,對淡化后產(chǎn)生的高壓濃海水進行“壓力回收”,降低工作能耗。
再來看排放。
有學者指出,海水淡化過程中會向海洋排放高鹽廢液,其中可能包含淡化過程中添加的氯、重金屬、消泡劑等化學成分,會危害近海生物及珊瑚等脆弱物種。
也有專家認為,海水淡化的規(guī)模再大,與海水總量相比依然是微不足道的。經(jīng)過處理的廢液只要不集中排放,就能很快擴散,對海洋環(huán)境的影響在可控范圍內(nèi)。
不過,排廢這種事,畢竟還是越少越好。目前,有很多科研團隊正在攻關(guān),大體的思路主要集中在提升膜材料性能和減少化學添加劑兩個方面。前者需要新材料科學的突破,后者則與化工產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)。
一個很有意思的嘗試來自中東本地的研究機構(gòu)。其思路有些像分布式光伏電站:基于中東地區(qū)氣溫高、光照時間長的氣候條件,將太陽照射帶來的熱能與小型海水淡化系統(tǒng)結(jié)合,利用太陽能“生產(chǎn)”淡水。在商用技術(shù)并沒有質(zhì)的提升的當下,這似乎也不失為一個不錯的選擇。
應該說,加大節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)力度本質(zhì)上是在投資未來,勢在必行但過程不易。但僅僅把希望寄托在未來是不夠的,從現(xiàn)在做起,提高用水效率,推廣更加綠色的生產(chǎn)生活方式同樣刻不容緩。
左手未來,右手當下。不如,考慮一下“雙減”? (韓 敘 來源:經(jīng)濟日報)
關(guān)鍵詞: 技術(shù)路線 海水淡化技術(shù) 淡化海水
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