淡水海中来

2022-12-25 09:00:16    来源:中国经济网    

根据世界资源研究所2019年发布的报告,全球有17个国家的近18亿人正面临水资源危机,未来几年可能会出现更严重的短缺。在这17个国家中,有12个位于中东和北非,卡塔尔就是其中一个。卡塔尔官方发布的统计数据显示,该国年均降水量不到100毫米,但年均蒸发量高达2000毫米,人均供水量低于每年人均1000立方米的国际贫水线。

不过,仅从2022卡塔尔世界杯期间的转播来看,这里似乎没什么缺水的迹象。且不谈城市中大片的绿植以及偶尔闪过电视画面的喷泉景观,就说那一片片葱绿的球场,就明显带着一副“我不渴”的傲娇小表情。

据媒体报道,为更好服务于本届世界杯,卡塔尔精心培育了144块绿地,其中包括8个球场和136个训练场地。为应对突发状况,卡塔尔还在首都多哈北部的农场内种植了42.5万平方米的预备草坪,面积相当于40个标准足球场。


(相关资料图)

卡塔尔的水是从哪里来的?

这是“烧钱”?

长期以来,卡塔尔主要依赖三大“水源”:其一为淡化海水,其二为地下水,其三为净化后循环再利用的再生水。不过,仅从规模来说,淡化海水是绝对的龙头。目前,卡塔尔全国用水总量的六成均为淡化海水,其中生活用水几乎全部来自于此。

不过,要大规模推广海水淡化,并不是没有条件的。

首先,位置上必须近海。这一点很好理解,无论对于什么产业来说,足够多的原材料和足够低的运输成本都是重要的先决条件。目前,全世界大约有1.6万个海水淡化厂,大多分布在世界各地的海岸线附近。

其次,要有丰富且廉价的能源。

目前,海水淡化的主流技术主要包括反渗透技术(也称“膜法”或“膜技术”)、多级闪蒸技术和多效蒸馏技术。第一种的原理是,通过大型管道从海洋中汲水,将水喷射到允许水分子通过但能把盐分子挡住的薄膜上,从而将海水里的盐脱掉。后两者则都属于蒸馏法,即通过加热方式脱盐。无论采用哪种技术路线,其本质都是以能源换取水资源。

而卡塔尔恰恰不缺能源。卡塔尔不仅是OPEC组织第11大原油生产国,还是世界第一大液化天然气生产和出口国,天然气总储量排名全球第三,那真是要油有油,要气有气。

再次,要有足够多的资金。

海水淡化是个系统工程,涉及复杂的产业链供应链。尤其是当这个系统工程需要服务全国时,资金需求只会呈指数级增长。

因此,建厂只是第一步。依据不同生产规模和技术路线,海水淡化厂的建设成本浮动极大,少则几亿元人民币,多则上百亿元。

不过,相比于水厂运营成本,这些投入只是“小头”。

按照目前三种主流海水淡化技术中成本最低的反渗透技术测算,每吨水至少需要耗电4千瓦时,化学品费用约0.5元,再加上人工、维修、设备折旧与易耗品更换,成本至少为每吨淡水3元以上。卡塔尔人口数量为293万,按人均供水量每年1000立方米的最低标准乘一下,90亿元,没了。

需要明确的是,这个简陋的算式计算的只是最低成本、最低供水量。而实际情况是:大多数海水淡化厂的生产成本远远不止3元/吨淡水,5元/吨淡水已经算国际领先水平了;卡塔尔人均实际用水量远超国际贫水线要求,保守估计也要1.5倍以上;为确保国民经济稳定运行和国民用水安全,淡水储备是必须的,这部分费用还没有算在内;此外,世界杯期间,有近200万球迷与游客来到这里,约占卡塔尔全国人口的三分之二,他们也是要用水的……

储水也是吸金大户。2015年,作为重要战略民生工程,卡塔尔启动了又一轮供水工程建设。其中战略蓄水池项目共包含15座巨型蓄水池,每座水池长300米、宽150米、高12米,大约相当于9个足球场的面积,单体容量50万立方米。目前,这些蓄水池已被吉尼斯世界纪录认证为“世界最大饮用水水池”。为确保淡水不会被二次污染,相应的监测和再净化设备都要配套建好。

还有运输管网。没有合理布局的运输管网,就无法做到水资源的合理调配。因此,管网系统不仅要大建特建,还要提前规划。甚至于,这个规划要先于城市规划本身,才能避免重复建设和资源浪费。

这个投入规模有多大,目前还没有看到官方数据。但毫无疑问的是,很大,大到连富得流油的卡塔尔都挠头。据媒体报道,2015年,卡塔尔曾提出了一个修建24座蓄水池和相应管网的计划。不过后来因为国际油价下跌,国家财政收入受到影响,计划被迫“缩水”。

从建厂到运营再到储运,可以说,淡化海水每一个咕噜噜的水泡泡都是资金在舞蹈。也难怪业界普遍认为,海水淡化只有特别富庶的国家才有能力推广,并不适用于全球更多地区。

不如“双减”?

长期以来,海水淡化最受争议的就是其对环境的影响。

先来看消耗。

近年来,随着海水淡化技术发展,尤其是反渗透技术的发展,海水淡化的能耗已经大幅降低。根据韩国学者的研究,此前很多年里,大多数淡化水厂采用的都是热法海水淡化技术,淡化一吨水至少需要用电10千瓦时。现在最流行的反渗透技术也是从高耗能版本升级而来的,最初每吨水耗电超过20千瓦时,不过现在已大多降至8千瓦时以内。

同时,学界和产业界也在一直努力,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装置,对淡化后产生的高压浓海水进行“压力回收”,降低工作能耗。

再来看排放。

有学者指出,海水淡化过程中会向海洋排放高盐废液,其中可能包含淡化过程中添加的氯、重金属、消泡剂等化学成分,会危害近海生物及珊瑚等脆弱物种。

也有专家认为,海水淡化的规模再大,与海水总量相比依然是微不足道的。经过处理的废液只要不集中排放,就能很快扩散,对海洋环境的影响在可控范围内。

不过,排废这种事,毕竟还是越少越好。目前,有很多科研团队正在攻关,大体的思路主要集中在提升膜材料性能和减少化学添加剂两个方面。前者需要新材料科学的突破,后者则与化工产业密切相关。

一个很有意思的尝试来自中东本地的研究机构。其思路有些像分布式光伏电站:基于中东地区气温高、光照时间长的气候条件,将太阳照射带来的热能与小型海水淡化系统结合,利用太阳能“生产”淡水。在商用技术并没有质的提升的当下,这似乎也不失为一个不错的选择。

应该说,加大节能减排技术研发力度本质上是在投资未来,势在必行但过程不易。但仅仅把希望寄托在未来是不够的,从现在做起,提高用水效率,推广更加绿色的生产生活方式同样刻不容缓。

左手未来,右手当下。不如,考虑一下“双减”? (韩叙来源:经济日报)

(文章来源:中国经济网)

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