据端科技网2018年12月2日讯 在过去二十年中，海水淡化厂迅速发展，从海中提取淡水。目前，约有150个国家依靠海水淡化来满足其淡水需求。在全球范围内，超过17000个海水淡化厂每天生产约8000万立方米的饮用水，其中50%以海水为源。

　　虽然中东的大多数国家都拥有丰富的化石能源，但水是该地区的一种稀有商品。根据2005年发布的AQUASTAT报告，世界上4.4%的人口居住在中东，但它只占全球可再生水资源的1.1%。
　　因此，开发有效的技术和可扩展的基础设施以满足饮用水需求是地方政府的主要优先事项。来自阿拉伯海和海湾海的淡盐水的淡化是该问题的明显解决方案，中东的研发重点和世界上70%的海水淡化厂位于中东。仅沙特阿拉伯就生产了世界上20%的淡化水。
　　有两种成熟的海水淡化技术：热法脱盐和反渗透(RO)脱盐。两者都在中东地区使用，沙特阿拉伯运行着世界上最大的海水淡化厂，每天生产64万立方米。
　　自20世纪60年代以来，中东的水务当局一直将热脱盐作为生产饮用水的主要工艺。然而，热脱盐的高能量需求已将焦点转移到能源密集度较低的海水淡化技术，如反渗透(RO)法。
　　在全球范围内，70%的热脱盐工厂已经转移到RO脱盐，但在中东，只有50%的脱盐水以这种方式进行处理，因为用于RO工艺的膜尚未完全针对高盐度进行定制红海和海湾海水。另一个限制是该地区的高温影响了RO膜装置的运行能力。
　　该技术目前的大多数研究都集中在开发新的高通量膜上，该膜可以在低压和高温下操作并且能够抵抗污垢污染。但考虑到波斯湾和阿拉伯海水的高盐度，研究人员还需要进一步关注预处理过程的发展。
　　未来的技术
　　目前正在开发几种新的海水淡化技术，以减少消耗，并基于可再生能源生产可持续的海水淡化工艺。
　　吸附脱盐(AD)被认为是最节能的工艺之一。阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的一个研究小组进行了一次成功的试点，第一个工业规模的AD试验已经获准在沙特阿拉伯建造。AD可以使用直接太阳能或工业废热来淡化高盐度水，但其初始资本成本仍存在问题，需要通过建模和调查其回收周期来解决。
　　膜蒸馏(MD)是一种热驱动的低能量工艺，利用疏水微孔膜通过液－气平衡分离淡水。该方法基于传统蒸馏和涉及传热和传质的膜技术的组合。
　　初步研究表明，在较高通量下，疏水膜可以在热流和冷流之间的温度梯度低至10℃时产生优质水。然而，几个主要障碍，包括MD模块的低渗透通量和低热效率，阻碍了其大规模商业化。需要更多的研究来开发具有高通量的新型MD膜，以通过使用工业废热或通过结合直接使用太阳能来增加渗透通量和热效率。
　　正向渗透(FO)过程可以直接或间接使用，使脱盐过程更加节能。间接FO海水淡化过程使用低盐度进料溶液(如废水)稀释较高盐度的海水并产生部分淡化水，可用于灌溉。正在进行的研究表明，膜表面的污垢较低，同时可以完全去除污染物，如微污染物，天然有机物，痕量金属和来自给水的养分。然而，在将该技术应用于中东的商业生产之前，仍有许多方面需要探索。高通量FO膜的开发将成为工艺规模扩大和商业化的突破。
　　随着中东淡水需求的增长，海水淡化的未来将取决于既有技术和新兴技术的结合。研究人员需要关注正向渗透(FO)，膜蒸馏(MD)和吸附脱盐(AD)的组合，以及常规脱盐过程(如热脱盐和反渗透)。
　　这种组合将有助于开发节能和可再生能源驱动的海水淡化技术。除了开发节能和环保的海水淡化技术外，良好的水资源规划和管理至关重要。可再生水技术具有巨大潜力，可提高经处理的家庭和工业废水的利用率，从而生产充足的淡水供应。
　　本文作者：费萨尔·瓦利（Faisal Wali）是沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)海水淡化和再利用中心的运营经理