探秘海水淡化王牌企业——以色列IDE的核心技术

以色列IDE公司成立于1965年，作为以色列海水淡化领域的王牌企业，利用先进的热法和膜法技术，IDE为客户提供和运行各种淡化和水处理解决方案，是世界海水淡化的先驱者和领导者。IDE的代表作——以色列阿什克隆、海德拉和索莱克海水淡化工厂，这些世界最大的海水淡化水厂在全球反渗透领域具有里程碑的意义。

利伯曼(Boris Liberman)博士是IDE副总裁、膜法技术总监，从事海水淡化相关工作已超过了20年，他负责包括压力中心概念、直接渗透清洗、16英寸膜垂直排列、PRO和IDE PROGREENTM淡化技术在内的多项技术突破。本期《水工业市场》杂志采访了利伯曼博士，他将带领我们一起探秘IDE众多专利新技术，为我们展示淡化技术如何利用天然菌种，实施无需添加任何化学药剂的海水淡化绿色方案。

水工业市场：在全球水资源紧缺的大背景下，IDE有哪些最新的认识和理念?IDE核心技术的发展方向是什么?

利伯曼：水资源短缺一直困扰以色列，为此，政府始终致力于建设节水型社会，并强调生态平衡的理念，同时千方百计开拓新的淡水资源渠道，把海水淡化看作解决水资源问题的根本出路。自1999年起，在政府的大力鼓励下，以色列相关企业开始通过海水淡化彻底改变国家缺水的状态。目前以色列大约70%的饮用水来自海水淡化，未来在2020年计划整个以色列的海水淡化水源将完全替代水库水源，海水淡化将100%覆盖全国用水要求。

在全球水资源紧缺的大背景下，我们一直非常关注行业发展，目前海水淡化发展的关注点在于环保，因此，我们的注意力主要放在绿色的解决方案上。我们最新的研究方向是PROGREENTM绿色技术方案，也就是全程不使用化学品的“绿色解决方案”。我们所使用的方案，能够避免海水预处理过程中经常使用的药物，比如氯、化学药品和絮凝剂等等，而采用对环境友好的生物处理法。在海德拉水厂中，我们使用的正是这种PROGREENTM绿色方案，利用菌种进行海水淡化系统里的预处理。这些菌种来源于自然界，我们所需要做的只是把这些天然菌种提炼出来为我们所用，而不去破坏或杀灭它们，与大海同行所以不会产生毒素、引起海洋污染。

在技术与环保结合方面，我们的理念是利用海水里的细菌(细菌的种类非常非常多，每立方厘米海水里大约有3000个菌种)，我们挑选适合他们生长的条件进行培养，达到海水淡化预处理的目的，而不是消灭细菌。通过转变观念，给海水提供一种适合菌种生长的环境，从而达到技术和自然相协调的作用，让美好的自然界得以正常维持，而不会遭受破坏或改变。至于成本方面，伴随着全球的发展，需水量会越来越大，而海水淡化最关键的目标是降低水的成本。通过节约用水成本，为人们提供更便宜的水，提供更多的水。我们的目标是让人们拥有足够的水资源，而不需要辛苦地“省水”。

水工业市场：IDE新研发的海水淡化技术主要有哪些?请简单介绍IDE海水淡化的成功案例?

利伯曼：IDE的每一个水厂都有自己量身定制的特色，都是采用最新的技术。IDE核心技术，概况起来就是“三大技术和两个创新”。

1、压力中心：用于降低能耗;

2、绿色技术：用于防止污染;

3、16英寸膜：用于减少占地面积，减少膜用量，扩大产水量。当然，随着水厂规模的扩大，还会继续研制24英寸膜、智能膜等。

4、在线清洗DOC：污垢是膜法海水淡化过程中令人头疼的问题，污堵会堵塞膜，常规的做法是不定期的加药清洗，加药清洗会造成成本问题，还对膜的寿命产生影响。IDE发明的在线清洗DOC系统，无需添加任何化学药剂，当压力达到一定系数，自动启动系统中的压力对膜进行清洗的程序。这种清洗程序既对膜寿命没有损害，又不使用化学药品，节省成本又大大延长膜的寿命。在线清洗不需要停机，所有处理程序均可24小时如常运行。一般情况下海水淡化处理膜的更换率为15%，而IDE膜更换率控制在1%左右。

5、渗透延迟PRO：目前还处于研发阶段。

历经50年的研发，以色列海水淡化技术的安全性、经济性、稳定性等都经受住了时间和实践的检验，我们为全球各国提供了多个成功的大型海水淡化工厂，比如阿什科隆、海德拉和索莱克等等。这些海水淡化工厂在当时以至今日，都具有里程碑的意义。

首先，阿什科隆是世界第一个超大产水量海水反渗透 (SWRO) 淡化厂，每日产水量40万立方米。阿什科隆的水价仅为0.53 美元/m3，同时专门定制工厂的每个要素，使在当地环境中实现性能最大化和成本最低化，为海水淡化成本设定了新的起点。阿什科隆使用的海水淡化技术主要是RO反渗透技术，主要系统包括 IDE 专有的压力中心设计、三根管路取水、能量回收系统 (ERS) 和独特的脱硼系统。

其次，海德拉每日产水量52.6万立方米，曾是世界最大的海水反渗透 (SWRO) 淡化厂。2010 年 5 月海德拉的竣工，确认了其在大型脱盐淡化市场上明确的领导地位，是脱盐淡化行业的里程碑事件。IDE 在海德拉工厂的设计中采用了专有的三中心(泵中心、膜中心和能量回收中心)、串联的硼处理和其他技术以降低能量需求和提高整体效率。

索莱克水厂每日产水量62.4万立方米，于2013年开始运行，是继海德拉之后世界上规模最大的又一个反渗透海水淡化厂。索莱克水厂采用创新设计的突破性技术，在大型水厂中引入 16 英尺膜组件垂直布局;同时，利用 IDE 专有的压力中心设计、双管式取水、ERS(能量回收系统)以及独特的除硼系统，确保水厂中的每一个因素都是根据需要特制的“量身定制”方式，以达到最大的性能、最低的成本。

水工业市场：自1965年成立至今，IDE最注重的技术核心(特点)是什么?鉴于中国在引进外国先进技术的过程中，常常遇到一些设备在质量或使用效果上，难以达到进口设备的技术水准的情况。如果中国企业引进IDE的技术或设备，应该注重借鉴和学习的地方是什么?

利伯曼：我认为技术或者说技术核心，最主要的关键点在于细节，特别细节的方面，也就是通常所说的“细节决定成败”。IDE技术的关键点“不在原料，而在技术”。在一般人看来，海水淡化要达到经济、高效、稳定，确保投资无风险、运行安全，保证水厂的高利用率包括可接受的水价，需要大量的“高科技”投入。但这些复杂的科学技术均来源于对“细节”的追求和研究。根据不同的项目条件，合理地选择工艺，无论是热法还是膜法，而绝非一提到海水淡化就要么是膜法要么是热法。

比如对于“膜”的认识。荣获“2014年度海水淡化水厂”奖项的索莱克水厂与其他大型海水反渗透设施的革命性区别，正是在全球首次应用了16英寸的膜并且垂直布置。与常规的8英寸膜相比，这种创新方式减少了大量占地面积，节省了大量膜件部件、膜壳和联管管件的数量规格，且易于快速安装维护。

对比而言，中国不乏制造高水平的泵、阀门、控制系统以及膜等设备产品的厂商，即便IDE在国内推广的项目中，80%的设备也是就地取材、国内制造，但这并不意味着“国产化”的成功。如何把这些部件有机地组合在一起，确保经济、高效、稳定运行和低水价，才是一个成功的海水淡化厂最需要的技术和经验，而这恰恰是IDE的核心竞争力。海水淡化厂是一个整体，不是部件，这就好比买汽车，不能一味地追求发动机，而是要看整体配置、综合成本。比如膜组件的规模和数量，并非越大越好、越多越好。膜组件规模太小、太少，会影响产能和投资，但规模太大、太多，反而会增加成本和故障率，严重影响稳定运行和效率。因此，膜组件的使用数量和规模应选取一个平衡点，不能太大，在实际设计中都有特定的计算公式。单个比较膜组件，差别也许很细微，但当成万个膜组件集成在一起时，效果就会非常明显。

再比如对能源的利用，要精打细算。能耗成本占据了海水淡化成本的30%到50%左右，这直接影响制水成本，许多海水淡化厂都自建电厂来“省钱”。但是以色列海德拉水厂因受地形限制，无法建设独立的发电厂，只能从市政电网购电。我们经过分析研究，设计发明了错峰运行技术，即白天电价高峰期，以基本满足设备运行需求为目标;夜晚电价优惠期，利用设备余量，满负荷运行，确保全天产水量达到52.6万吨。虽然只是一个细节优化，却解决了高成本的关键性问题。这种对细节的极致追求，让IDE在海水淡化技术中不断推陈出新，创造了诸多奇迹。

正是基于对细节的考虑，IDE始终秉承了量身定制的理念。索莱克水厂、海德拉水厂、阿什克隆水厂，作为反渗透(SWRO)水厂都是世界顶尖级的。但是，你或许想把图纸拿过来，在中国的海边建一个同样的水厂，实际上并不会达到理想的效果，因为你的一系列自然和客观条件并不相同。建设海水淡化厂绝不是“一张图纸”，项目选址的地理位置、海水取水口的设定、当地气候条件、可利用的能源、海水的温度及水质等条件甚至取水口位置、输水管线距离和高度等诸多细节都影响着水厂的效率和成本，应在设计之初优先考虑。在设计过程中的复杂技术调整和优化，更需要根据每一个水厂的各自条件需要而特制，以达到最大的性能，最低的成本。这就是IDE一贯的“量身定制”模式。

水工业市场：从全球范围来看，IDE最引以为荣的成就有哪些?未来几年在中国市场发展的规划是什么?

利伯曼：40多年以来，IDE为全世界40个国家建设了400多个水厂，日产量达350万立方米，这是IDE最为之骄傲的一份成绩单。虽然IDE业务覆盖全球，但仍将中国视为最大的、最重要的海水淡化市场，在中国配备了最完整的团队，将中国的项目列为优先等级，使用最先进的技术。但是，目前中国的海水淡化市场仍较为平静，许多项目仍在酝酿之中。海水淡化投资巨大，如果在没有充足的工程经验和设计的前提下贸然进行，一旦出现问题，损失巨大。当然，除了关键技术外，还面临水价和供水调度商业约定等问题，需要系统地考虑技术条件、行业背景、市场环境、政府需求和产业结构等多项因素和整体环境。

中国水资源短缺已迫在眉睫，加强对海水淡化的研发，提高技术实力固然重要，但对于用户来说，更希望能将成果直接拿来，“短平快”地投入使用，解决局部缺水的状态。从这一点看，IDE在海水淡化领域几十年的丰富工程实践和经验，对于中国乃至世界的海水淡化产业尤为珍贵，这也是IDE存在的原因。实际上，IDE的业务涉及水处理行业的方方面面，公司80%的人为专业技术人员和世界级专家。最近，IDE还成立了“海水淡化医院”，面向全世界上万家海水淡化厂，针对其中的不安全、高耗能、低效率等问题提供技术支持和设计优化，这在世界范围内还是首次。目前IDE还研发了延迟渗透技术(PRO)，在冬季对水量需求少的情况下，通过反渗透水厂装置余量与其他水源包括中水混合来发电，可以让膜法海水淡化厂实现水电联产。该技术预计2-3年内将投入市场。

IDE与中国企业除了承包式的合作之外，还有其他一些细节性的合作。在与国外先进企业合作的过程中，中国企业也可以学到很多东西。面临行业的竞争，IDE不断开发新的技术，知识的积累就像雪山的积雪一样，要通过不断的积累获取，不断地增加自己的高度;没有积累过程的知识就像新雪一样很容易融化，是不牢固的。希望IDE与中国企业通过战略合作，可以达到双赢局面，我们对此也抱以很大的希望和信心。