探秘IDE海水淡化的核心技術
以色列IDE公司成立于1965年，作為以色列海水淡化領域的王牌企業(yè)，利用先進的熱法和膜法技術，IDE為客戶提供和運行各種淡化和水處理解決方案，是世界海水淡化的先驅者和領導者。IDE的代表作——以色列阿什克隆、海德拉和索萊克海水淡化工廠，這些世界最大的海水淡化水廠在全球反滲透領域具有里程碑的意義。
利伯曼(Boris Liberman)博士是IDE副總裁、膜法技術總監(jiān)，從事海水淡化相關工作已超過了20年，他負責包括壓力中心概念、直接滲透清洗、16英寸膜垂直排列、PRO和IDE PROGREENTM淡化技術在內的多項技術突破。記者采訪了利伯曼博士，他將帶領我們一起探秘IDE眾多專利新技術，為我們展示淡化技術如何利用天然菌種，實施無需添加任何化學藥劑的海水淡化綠色方案。
水工業(yè)市場：在全球水資源緊缺的大背景下，IDE有哪些最新的認識和理念？IDE核心技術的發(fā)展方向是什么？
利伯曼：水資源短缺一直困擾以色列，為此，政府始終致力于建設節(jié)水型社會，并強調生態(tài)平衡的理念，同時千方百計開拓新的淡水資源渠道，把海水淡化看作解決水資源問題的根本出路。自1999年起，在政府的大力鼓勵下，以色列相關企業(yè)開始通過海水淡化徹底改變國家缺水的狀態(tài)。目前以色列大約70％的飲用水來自海水淡化，未來在2020年計劃整個以色列的海水淡化水源將完全替代水庫水源，海水淡化將100％覆蓋全國用水要求。
在全球水資源緊缺的大背景下，我們一直非常關注行業(yè)發(fā)展，目前海水淡化發(fā)展的關注點在于環(huán)保，因此，我們的注意力主要放在綠色的解決方案上。我們最新的研究方向是PROGREENTM綠色技術方案，也就是全程不使用化學品的“綠色解決方案”。我們所使用的方案，能夠避免海水預處理過程中經常使用的藥物，比如氯、化學藥品和絮凝劑等等，而采用對環(huán)境友好的生物處理法。在海德拉水廠中，我們使用的正是這種PROGREENTM綠色方案，利用菌種進行海水淡化系統(tǒng)里的預處理。這些菌種來源于自然界，我們所需要做的只是把這些天然菌種提煉出來為我們所用，而不去破壞或殺滅它們，與大海同行所以不會產生毒素、引起海洋污染。
在技術與環(huán)保結合方面，我們的理念是利用海水里的細菌（細菌的種類非常非常多，每立方厘米海水里大約有3000個菌種），我們挑選適合他們生長的條件進行培養(yǎng)，達到海水淡化預處理的目的，而不是消滅細菌。通過轉變觀念，給海水提供一種適合菌種生長的環(huán)境，從而達到技術和自然相協(xié)調的作用，讓美好的自然界得以正常維持，而不會遭受破壞或改變。至于成本方面，伴隨著全球的發(fā)展，需水量會越來越大，而海水淡化最關鍵的目標是降低水的成本。通過節(jié)約用水成本，為人們提供更便宜的水，提供更多的水。我們的目標是讓人們擁有足夠的水資源，而不需要辛苦地“省水”。
水工業(yè)市場：IDE新研發(fā)的海水淡化技術主要有哪些？請簡單介紹IDE海水淡化的成功案例？
利伯曼：IDE的每一個水廠都有自己量身定制的特色，都是采用最新的技術。IDE核心技術，概況起來就是“三大技術和兩個創(chuàng)新”。
1、壓力中心：用于降低能耗；
2、綠色技術：用于防止污染；
3、16英寸膜：用于減少占地面積，減少膜用量，擴大產水量。當然，隨著水廠規(guī)模的擴大，還會繼續(xù)研制24英寸膜、智能膜等。
4、在線清洗DOC：污垢是膜法海水淡化過程中令人頭疼的問題，污堵會堵塞膜，常規(guī)的做法是不定期的加藥清洗，加藥清洗會造成成本問題，還對膜的壽命產生影響。IDE發(fā)明的在線清洗DOC系統(tǒng)，無需添加任何化學藥劑，當壓力達到一定系數(shù)，自動啟動系統(tǒng)中的壓力對膜進行清洗的程序。這種清洗程序既對膜壽命沒有損害，又不使用化學藥品，節(jié)省成本又大大延長膜的壽命。在線清洗不需要停機，所有處理程序均可24小時如常運行。一般情況下海水淡化處理膜的更換率為15%，而IDE膜更換率控制在1%左右。
5、滲透延遲PRO：目前還處于研發(fā)階段。
歷經50年的研發(fā)，以色列海水淡化技術的安全性、經濟性、穩(wěn)定性等都經受住了時間和實踐的檢驗，我們?yōu)槿蚋鲊峁┝硕鄠成功的大型海水淡化工廠，比如阿什科隆、海德拉和索萊克等等。這些海水淡化工廠在當時以至今日，都具有里程碑的意義。
首先，阿什科隆是世界第一個超大產水量海水反滲透 (SWRO) 淡化廠，每日產水量40萬立方米。阿什科隆的水價僅為0.53 美元/m3，同時專門定制工廠的每個要素，使在當?shù)丨h(huán)境中實現(xiàn)性能最大化和成本最低化，為海水淡化成本設定了新的起點。阿什科隆使用的海水淡化技術主要是RO反滲透技術，主要系統(tǒng)包括 IDE 專有的壓力中心設計、三根管路取水、能量回收系統(tǒng) (ERS) 和獨特的脫硼系統(tǒng)。
其次，海德拉每日產水量52.6萬立方米，曾是世界最大的海水反滲透 (SWRO) 淡化廠。2010 年 5 月海德拉的竣工，確認了其在大型脫鹽淡化市場上明確的領導地位，是脫鹽淡化行業(yè)的里程碑事件。IDE 在海德拉工廠的設計中采用了專有的三中心（泵中心、膜中心和能量回收中心）、串聯(lián)的硼處理和其他技術以降低能量需求和提高整體效率。
索萊克水廠每日產水量62.4萬立方米，于2013年開始運行，是繼海德拉之后世界上規(guī)模最大的又一個反滲透海水淡化廠。索萊克水廠采用創(chuàng)新設計的突破性技術，在大型水廠中引入 16 英尺膜組件垂直布局；同時，利用 IDE 專有的壓力中心設計、雙管式取水、ERS（能量回收系統(tǒng)）以及獨特的除硼系統(tǒng)，確保水廠中的每一個因素都是根據(jù)需要特制的“量身定制”方式，以達到最大的性能、最低的成本。
水工業(yè)市場：自1965年成立至今，IDE最注重的技術核心（特點）是什么？鑒于中國在引進外國先進技術的過程中，常常遇到一些設備在質量或使用效果上，難以達到進口設備的技術水準的情況。如果中國企業(yè)引進IDE的技術或設備，應該注重借鑒和學習的地方是什么？
利伯曼：我認為技術或者說技術核心，最主要的關鍵點在于細節(jié)，特別細節(jié)的方面，也就是通常所說的“細節(jié)決定成敗”。IDE技術的關鍵點“不在原料，而在技術”。在一般人看來，海水淡化要達到經濟、高效、穩(wěn)定，確保投資無風險、運行安全，保證水廠的高利用率包括可接受的水價，需要大量的“高科技”投入。但這些復雜的科學技術均來源于對“細節(jié)”的追求和研究。根據(jù)不同的項目條件，合理地選擇工藝，無論是熱法還是膜法，而絕非一提到海水淡化就要么是膜法要么是熱法。
比如對于“膜”的認識。榮獲“2014年度海水淡化水廠”獎項的索萊克水廠與其他大型海水反滲透設施的革命性區(qū)別，正是在全球首次應用了16英寸的膜并且垂直布置。與常規(guī)的8英寸膜相比，這種創(chuàng)新方式減少了大量占地面積，節(jié)省了大量膜件部件、膜殼和聯(lián)管管件的數(shù)量規(guī)格，且易于快速安裝維護。
對比而言，中國不乏制造高水平的泵、閥門、控制系統(tǒng)以及膜等設備產品的廠商，即便IDE在國內推廣的項目中，80％的設備也是就地取材、國內制造，但這并不意味著“國產化”的成功。如何把這些部件有機地組合在一起，確保經濟、高效、穩(wěn)定運行和低水價，才是一個成功的海水淡化廠最需要的技術和經驗，而這恰恰是IDE的核心競爭力。海水淡化廠是一個整體，不是部件，這就好比買汽車，不能一味地追求發(fā)動機，而是要看整體配置、綜合成本。比如膜組件的規(guī)模和數(shù)量，并非越大越好、越多越好。膜組件規(guī)模太小、太少，會影響產能和投資，但規(guī)模太大、太多，反而會增加成本和故障率，嚴重影響穩(wěn)定運行和效率。因此，膜組件的使用數(shù)量和規(guī)模應選取一個平衡點，不能太大，在實際設計中都有特定的計算公式。單個比較膜組件，差別也許很細微，但當成萬個膜組件集成在一起時，效果就會非常明顯。
再比如對能源的利用，要精打細算。能耗成本占據(jù)了海水淡化成本的30％到50％左右，這直接影響制水成本，許多海水淡化廠都自建電廠來“省錢”。但是以色列海德拉水廠因受地形限制，無法建設獨立的發(fā)電廠，只能從市政電網購電。我們經過分析研究，設計發(fā)明了錯峰運行技術，即白天電價高峰期，以基本滿足設備運行需求為目標；夜晚電價優(yōu)惠期，利用設備余量，滿負荷運行，確保全天產水量達到52.6萬噸。雖然只是一個細節(jié)優(yōu)化，卻解決了高成本的關鍵性問題。這種對細節(jié)的極致追求，讓IDE在海水淡化技術中不斷推陳出新，創(chuàng)造了諸多奇跡。
正是基于對細節(jié)的考慮，IDE始終秉承了量身定制的理念。索萊克水廠、海德拉水廠、阿什克隆水廠，作為反滲透(SWRO)水廠都是世界頂尖級的。但是，你或許想把圖紙拿過來，在中國的海邊建一個同樣的水廠，實際上并不會達到理想的效果，因為你的一系列自然和客觀條件并不相同。建設海水淡化廠絕不是“一張圖紙”，項目選址的地理位置、海水取水口的設定、當?shù)貧夂驐l件、可利用的能源、海水的溫度及水質等條件甚至取水口位置、輸水管線距離和高度等諸多細節(jié)都影響著水廠的效率和成本，應在設計之初優(yōu)先考慮。在設計過程中的復雜技術調整和優(yōu)化，更需要根據(jù)每一個水廠的各自條件需要而特制，以達到最大的性能，最低的成本。這就是IDE一貫的“量身定制”模式。
水工業(yè)市場：從全球范圍來看，IDE最引以為榮的成就有哪些？未來幾年在中國市場發(fā)展的規(guī)劃是什么？
利伯曼：40多年以來，IDE為全世界40個國家建設了400多個水廠，日產量達350萬立方米，這是IDE最為之驕傲的一份成績單。雖然IDE業(yè)務覆蓋全球，但仍將中國視為最大的、最重要的海水淡化市場，在中國配備了最完整的團隊，將中國的項目列為優(yōu)先等級，使用最先進的技術。但是，目前中國的海水淡化市場仍較為平靜，許多項目仍在醞釀之中。海水淡化投資巨大，如果在沒有充足的工程經驗和設計的前提下貿然進行，一旦出現(xiàn)問題，損失巨大。當然，除了關鍵技術外，還面臨水價和供水調度商業(yè)約定等問題，需要系統(tǒng)地考慮技術條件、行業(yè)背景、市場環(huán)境、政府需求和產業(yè)結構等多項因素和整體環(huán)境。
中國水資源短缺已迫在眉睫，加強對海水淡化的研發(fā)，提高技術實力固然重要，但對于用戶來說，更希望能將成果直接拿來，“短平快”地投入使用，解決局部缺水的狀態(tài)。從這一點看，IDE在海水淡化領域幾十年的豐富工程實踐和經驗，對于中國乃至世界的海水淡化產業(yè)尤為珍貴，這也是IDE存在的原因。實際上，IDE的業(yè)務涉及水處理行業(yè)的方方面面，公司80％的人為專業(yè)技術人員和世界級專家。最近，IDE還成立了“海水淡化醫(yī)院”，面向全世界上萬家海水淡化廠，針對其中的不安全、高耗能、低效率等問題提供技術支持和設計優(yōu)化，這在世界范圍內還是首次。目前IDE還研發(fā)了延遲滲透技術(PRO)，在冬季對水量需求少的情況下，通過反滲透水廠裝置余量與其他水源包括中水混合來發(fā)電，可以讓膜法海水淡化廠實現(xiàn)水電聯(lián)產。該技術預計2-3年內將投入市場。
IDE與中國企業(yè)除了承包式的合作之外，還有其他一些細節(jié)性的合作。在與國外先進企業(yè)合作的過程中，中國企業(yè)也可以學到很多東西。面臨行業(yè)的競爭，IDE不斷開發(fā)新的技術，知識的積累就像雪山的積雪一樣，要通過不斷的積累獲取，不斷地增加自己的高度；沒有積累過程的知識就像新雪一樣很容易融化，是不牢固的。希望IDE與中國企業(yè)通過戰(zhàn)略合作，可以達到雙贏局面，我們對此也抱以很大的希望和信心。
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