Автор Тема: Как Дубай питьевую воду из моря извлекает  (Прочитано 708 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Tortilla

  • Редакция
  • Hero Member
  • *****
  • Сообщений: 10579
Как Дубай питьевую воду из моря извлекает
« : Среда 6 Сентября 2017 20:55:47 »

Перевод: Tortilla
Страна: Германия
Издание: Sueddeutsche Zeitung
Автор: Кристоф Беренс
Датат опубликования статьи: 22 August 2017


Опреснение морской воды

Как Дубай питьевую воду из моря извлекает


Огромные трубы проводят горячий пар сквозь "Джабал Али" чтобы разогреть морскую воду (Фото Spencer Lowell)

Электростанция "Джабал Али" ежедневно добывает миллионы литров питьевой воды из Персидского залива. Опреснение морской воды - это спасение для арабских стран, и одновременно признак расточительства.

"We should go to the moon", "Мы полетим к Луне" - звучит одна из известнейших фраз Джона Ф. Кеннеди. Предложение ещё можно дополнить в рифму: "We will see the deserts bloom", "Мы увидим пустыню в цвету". Это Кеннеди говорил в 1961 перед иссохшими от зноя техасцами, в год своей "лунной речи". Кеннеди был увлечён не только полётами на Луну. Молодой президент был большим поклонником опреснения морской воды. Добычу пресной воды из солёной морской он считал едва ли не самой древней мечтой человечества. Работы над этой технологией, по его словам, во многих отношениях важнее, чем другие научные предприятия, к которым стремится страна. 75 миллионов долларов направило в начале 60-х правительство Кеннеди на исследования вопросов опреснения морской воды, по тем временам огромная сумма. 

Сегодня эта мечта воплотилась в реальность, к слову большей частью вдали от берегов США. Хотя опреснённая вода и покрывает часть расходов потребления воды в США, однако, нигде в мире эти технологии не играют такой огромной роли, как в странах Ближнего Востока. Примерно 20 миллионов кубометров питьевой воды добывают ежедневно страны Персидского залива из моря. В Саудовской Аравии уже 70% всего объёма питьевой воды извлекают из Персидского залива и Красного моря. Всё побережье залива усеяно более чем 200-ми электростанциями, которые опресняют море, а местные обитатели хотят добавить к ним ещё и ещё больше. В одних только Арабских Эмиратах думают о том, чтобы увеличить мощности опреснения вдвое.

В Дубае в Арабских Эмиратах расположена крупнейшая на сегодняшний день опреснительная установка. Через комплекс Джабал Али, стоящий прямо на побережье, ежедневно протекает, чтобы превратиться в питевую, более двух миллиардов литров морской воды. Это объём примерно 800 олимпийских бассейнов. Всё происходит преимущественно в восемь этапов многоступенчатой флеш-дистилляции (испарения). Через эти камеры течёт очищенная от крупного мусора вода, с другой стороны сюда по огромным трубам направлены потоки горячего пара, который моментально испаряет морскую воду.


SZ-Grafik; Quelle: Bilfinger Magazin

Ядром установки являются восемь дистилляционных камер или "Evaporation Chambers", именно здесь извлекают из морской воды пресную. Прохладная морская вода течёт по трубам к нагревателю, где, отделённая лишь тонкой перегородкой, встречается с нагретым электроустановкой паром. Таким образом она нагревается до 115 градусов по Цельсию. Затем разогретая вода направляется обратно через несколько камер. В них установлено низкое давление, вследствие чего вода моментально испаряется. Очищенный пар конденсируется на холодных трубах по которым ранее текла морская вода. Затем конденсат (пресную воду) собирают. Если рассматривать процесс справа налево, то температура в каждой камере ступенчато понижается. Потому весь процесс называют флеш-дистилляцией. Одновременно рассол становится всё более солёным.


Метод испарения морской воды самый дорогой способ добычи пресной

Более прохладные трубы собирают очищенный от соли конденсат у потолка, в то время как солёный раствор остаётся внизу и позже снова стекает в море. Химикатов здесь практически не используют, разделение базируется только на принудительном разогревании. Однако тепло сначала необходимо воспроизвести, потому опреснители соединены с электростанцией, в отопительном котле которой сгорают нефть и газ, приводя в движение паровые турбины. Они производят два гигаватта электричества - это мощность двух атомных электростанций и ещё лишний пар, которым можно было бы опреснить море. Можно сказать, что пресная вода является побочным продуктом этого процесса, и, безусловно, весьма дорогим. Испарение морской воды - это явно самый дорогой способ получения из неё пресной, так как весь процесс требует задействования огромной электростанции, работающей на ископаемых энергоносителях, таких как нефть и газ.

И всё же большей части арабского мира не остаётся иного выбора. Государства Аравийского полуострова и Северной Африки занимают 10% от общей поверхности Земли, но осадков в виде дождя получают всего 2%. На Аравийском полуострове почти нет запасов грунтовой воды, а там где они есть, их безжалостно выкачивают, так что они исчезают. Большинство арабских стран с их истощёнными природными водными ресурсами уже находятся ниже установленного ВОЗ уровня минимального водообеспечения.

Изменение климата драматично обостряет дефицит воды на Ближнем Востоке

Глобальное изменение климата ещё больше осложняет ситуацию. Число эксремально жарких дней на Ближнем Востоке и в Северной Африке с 1970-х удвоилось. Институт химии им. Макса Планка в Майнце рассчитал, что волны горячего воздуха в регионе к концу столетия будут появляться в 10 раз чаще, чем сегодня, если изменения климата будут происходить так же, как сейчас. Уже к середине столетия экстремальная жара в этих регионах будет стоять в среднем 80 дней в году. "В обширных частях Ближнего Востока климат может так поменяться в ближайшие десятилетия, что жить там станет просто опасно" - делает вывод автор исследования Джос Леливельд. В городе Касаб в Омане был зафиксирован мировой рекорд - ночная температура в июне не опустилась ниже 44,2 градусов Цельсия. Это самая высокая "прохладная" температура в течение одного дня.

Нигде в мире граждане не платят за воду меньше, чем в Саудовской Аравии

В следующие десятилетия дефицит воды в регионе может увеличиться. Согласно климатическим моделям сравнительно влажные области в плодородном полумесяце вокруг Тигра и Евфрата также могут высохнуть. Всемирный институт ресурсов (WRI) предупреждает о том, что к 2040 году может возникнуть экстремальный дефицит водных ресурсов в некоторых странах.

"Потому опреснение морской воды - это "технологическая судьба" региона" - говорит Хуссейн Амери, исследователь Ближнего Востока и эксперт по ресурсам из университета Колорадо. Это также следствие более высокого уровня расхода воды в арабских странах. Население их растёт так быстро, как мало где в мире. К этому надо добавить и роскошный образ жизни, требующий больше воды, возросшее потребление которой диктуется, например, выросшим аппетитом к мясу. Для производства одного килограмма говядины нужно затратить примерно 15 000 литров воды, что несравнимо с 1500 литров, потребных для получения одного килограмма зерновых.

"Ввиду ограниченности водных ресурсов, казалось бы, вода в странах залива должна быть дорогой" - говорит Амери. Однако в действительности это не так . Вода здесь практически даром. Нигде в мире граждане не платят за воду меньше, чем в Саудовской Аравии. Королевство, как и другие страны Персидского залива, субсидирует стоимость литра воды примерно на 90%, так что потребители фактически оплачивают лишь малую часть издержек, или вообще не платят ничего. Например в Катаре жители получают воду бесплатно. "Такой щедростью правительство покупает у граждан согласие на авторитарное государственное руководство" - уверен Амери. Однако это же способствует и расточительству. Потребление воды в расчёте на душу населения в странах Персидского залива составляет до 750 литров в день - это наивысший показатель в мире.

При этом большая часть пресной воды поступает в сельское хозяйство, где не видно никаких стимулов к хоть малейшей экономии, например путём создания более эффективной оросительной системы. "Плохой водный менеджмент это общемировая проблема, однако нигде в мире это не является столь очевидным, как в странах залива" - продолжает Амери. И как следствие - строительство всё новых и новых опреснительных станций.

Однако они одновременно являются и производителями проблем. Хотя здесь извлекается чистая питьевая вода, но в остатке от её производства - насыщенный рассол, который должен сливаться в море очень дозированно, чтобы не разрушить экосистемы. Ряд опреснителей располагается на реках и там слив рассола особенно сложен. Выделение углекислого газа при интенсивной работе опреснителей также растёт год от года. Несколько сотен миллионов тонн отправляются ежегодно в атмосферу в качестве платы за пресную воду и конца этому не видно. Таким образом добыча пресной воды из моря и сама способствует глобальному изменению климата.

К некоторой разрядке ситуации могла бы привести технология которая применяется всё чаще, так называемый обратный осмос. В принципе речь здесь идёт о фильтре с очень мелкими порами, которые способные задержать соль. Метод пропускания морской воды под давлением через полупроницаемую мембрану позволит добывать пресную воду более энергосберегающим образом, чем технологии выпаривания. И на Джабал Али уже применяют обратный осмос на некоторых установках, этим методом получают более 100 миллионов литров воды в день.

Затраты на производство мембран в последние годы сильно сократились, а техника в то же время становится всё более эффективной. К тому же у этой технологии есть ещё одно преимущество: здесь вместо тепла для испарения, для получения высокого давления используется электричество, что позволяет экспертам надеяться на возможность задействования на установках обратного осмоса возобновляемых источников энергии, таких как фотовольтайк. "Между тем уже происходит поворот во взглядах - говорит Александр Кройс, технолог из Технического университета в Мюнхене. - При опреснении всё чаще используют возобновляемые источники энергии".


Зависимость от одной-единственной технологии делает некоторые страны уязвимыми


Арабские страны подходят для этого особенно хорошо, так как солнце там вырабатывает электроэнергию почти круглый год. Разумеется, что естественным образом это позволяет производить электричество и питьевую воду только в дневное время. А водопроводные краны открываются на полную катушку в первую очередь рано утром или поздно вечером, то есть тогда, когда солнечного тока ещё мало. На кафедре термодинамики ТУ Мюнхена просчитали различные сценарии и пришли к выводу, что невзирая на суточные колебания, фотовольтайк наиболее приемлим для того, чтобы обеспечить дневное потребление. Ключом как к сглаживанию колебаний, так и к непрерывному производству питевой воды одинаково высокого качества должны стать аккумуляторы и местные распределительные сети. Другой возможностью было бы производство воды в изобилии в пиковые периоды потребления электроэнергии и хранение её в специальных канистрах. В настоящее время в ТУ разрабатывают пилотный проект для установки на Красном море в Израиле, где собираются объединить фотовольтайк и обратный осмос. Ряд учёных работает над тем, чтобы очищать морскую воду от соли в электрических полях.

Идея водоснабжения региона путём различных технологий хороша и с политической точки зрения. "Сильная зависимость от одной технологии делает некоторые государства уязвимыми" - говорит эксперт Амери. В одной из своих книг он описывает возможный дефицит воды как угрозу национальной безопасности для стран залива.  Снабжение питьевой водой в городах региона более чем наполовину зависит от работы опреснителей. "И эти установки в наше время уже относят к "критической инфраструктуре" Ближнего Востока -  говорит Амери. - А в случае крупного конфликта они станут лёгкими целями. С фатальными последствиями для всех".


Оригинал статьи

Прим. перв.

Обратный осмос - процесс, в котором с помощью давления принуждают растворитель (обычно вода) проходить через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор, то есть в обратном для осмоса направлении. При этом мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворённые в нём вещества.
Обратный осмос относится к наиболее перспективным и широко применяемым методам очистки и подготовки воды. Установка обратного осмоса способна удалять из воды частицы с размерами 0,001-0,0001 мкм. В этот диапазон попадают соли жёсткости, сульфаты, нитраты, ионы натрия, малые молекулы, красители.

Для получения пресной воды из морской требуется давление, превышающее создаваемое морской водой осмотическое давление. Эта величина достаточно высока — существующие установки развивают давление, в 20 раз превышающее давление обычного бытового водопровода.
В системах очистки воды обычно используются синтетические полупроницаемые мембраны. Мембрана задерживает высокомолекулярные загрязнители, но пропускает низкомолекулярные вещества.

Свойство практически полностью очищать воду от всех примесей лишает её важных микроэлементов (если они в ней были до опреснения). Поэтому добавление необходимых солей в опреснённую воду — следующий шаг в производстве качественной питьевой воды. Вода же для технических нужд, например для полива и мойки, может быть сразу получена на более простых и дешевых мембранах удалением лишь 95 % солей.

В отличие от перегонки, в процессе обратного осмоса вода практически не нагревается, затраты энергии только на работу насоса, однако насос при работе не только перекачивает воду (малая доля энергозатрат), но и преодолевает высокое осмотическое давление (основные энергозатраты). По оценке норвежских специалистов объединение опреснительных установок обратного осмоса и электростанций, использующих осмос, выглядит многообещающе. /По материалам Википедии/


Так работает опреснитель "Джабал Али"




В Дубае проживает 2,8 миллионов человек, однако, у города почти нет собственных природных водных ресурсов - геологических водоносных пластов, так называемых аквиферов (водоносных горизонтов). Вместо них воду городу поставляет море. Станция Джабал Али крупнейшая в своём роде. Вода из моря поставляется по широким каналам на установку, расположенную посредине между обоими Дубайскими искусственными островами в форме пальм.



Сначала грубые фильтры задерживают крупный мусор и водоросли.



Часть морской воды насосами продавливают сквозь трубы, в которых намотаны мембраны для обратного осмоса. Их поры настолько малы, что удерживают соль в то время как молекулы воды проникают беспрепятственно. В этом процессе используется давление до 70 бар.



Собственно опреснению отведена лишь малая часть Джабал Али. Наибольшую площадь занимает электростанция, работающая на нефти и газе. Весь комплекс производит посредством паровых турбин 7,2 гигавата электроэнергии. Избыток пара инженеры используют позже так же для получения питьевой воды. Пар из электростанции поступает в огромные трубы и транспортируется..



.. туда, где и добывают пресную воду.  Морская вода выпаривается в процессе многоступенчатой флеш-дистилляции.



Затем фильтры улавливают очищенную воду, она собирается и поступает дальше в трубопровод..



Для того, чтобы сделать воду пригодной для питья, её нужно насытить минеральными веществами.  Для этого техники обогащают воду двуокисью углерода и пропускают через содержащий кальций гравий.


После этого питевая вода содержит немного карбоната кальция. Это придаёт ей более приятный вкус и упрощает транспортировку, так как вода становится менее агрессивной для водопроводных труб. Контролёры проверяют качество воды примерно 900 раз в неделю.



До того, как вода потечёт по водопроводу в Дубай, она хранится в больших резервуарах.


Солёный рассол поступает обратно в море. При этом инженеры установки должны следить за тем, чтобы он равномерно распределялся и хорошо перемешивался с морской водой. Это необходимо для сохранения морской флоры и фауны.

Оригинал статьи
« Последнее редактирование: Среда 6 Сентября 2017 20:57:47 от Tortilla »
«Трагедия начнётся не тогда, когда некому будет написать статью в Nature, а когда некому будет прочитать статью в Nature»

 /Михаил Гельфанд/

 

Rating@Mail.ru
Portal Management Extension PortaMx v0.980 | PortaMx © 2008-2010 by PortaMx corp.
Яндекс.Метрика