特别策划丨王双成：IDE公司的海水淡化技术

Posted 2021-04-29 国际人才交流杂志

编者按

党的十九大报告明确提出要推进绿色发展，构建面向市场导向的绿色技术创新体系，壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业。推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。2018年10月12日，《国际人才交流》杂志与威海市环翠区经济合作局、羊亭镇政府、威海创新园节能环保装备研究中心等联合主办威海国际节能环保产业发展研讨会。在此基础上，本期“特别策划”介绍了环保产业的现状以及新能源汽车、氢能等新能源的发展前景。

文/王双成

IDE技术有限公司中国区总经理王双成

处于中东地区的以色列，曾常年严重缺乏淡水资源。凭借有限的水资源在这片干旱的地区生存和发展是非常困难的。20世纪60年代初期，以色列首任总理本古里安先生就提出了向大海要水的号召。期许着缓缓的淡化水流入干旱的土地，滋润苍生、繁育万物。经过几代人的努力，这一梦想终于通过他们自己开发的海水淡化技术实现了。今天，立足沙漠地区的以色列成为第一个不再为水发愁的中东国家。

目前以色列全国75%以上的饮用水来自海水淡化水。预计2020年，整个国家所有的饮用水全部来自海水淡化水。其中世界著名的以色列脱盐工程（IDE）公司功不可没。该公司成立于1965年，是全球海水淡化技术的开拓者和技术领先者。拥有热法和膜法两种最先进的技术。50多年来，IDE公司已开发了120多个海水淡化技术方面的专利。

50多年以来，IDE公司在全球40多个国家建造了400多个不同工艺的海水淡化水厂，每天产水能力350万立方米。位于以色列索莱克的水厂，是全世界最大的SWRO膜法海水淡化厂，每天产水62.4万立方米。仅仅这一个水厂便为以色列全国提供了20%的饮用水。根据其超大的规模和低廉的维护运行成本，美国麻省理工学院水利杂志把这个项目列为2015年全球全行业的十大科技突破之一。

IDE公司在中国也取得了骄人的成绩，国内最大的水电联产海水淡化项目是IDE公司和国家开发投资公司在天津建立的，采用热法技术，水厂每天生产20万吨高纯度的淡水，是国务院循环经济示范项目。

海水淡化技术说来容易，做起来却非常复杂。投入与产出的关系密切。

当今流行的海水淡化的技术工艺主要分为两种，热法和膜法。1960年以色列首任总理本古里安先生站在大沙漠里对应邀而来的科学家说，以色列要生存就要向大海要水。1964年低温淡化装置就研发了出来。这些从事研发海水淡化的科学家就是IDE公司的创立者。1965年，成立了IDE公司，技术上首先是从热法开始的。IDE公司的热法技术MED在20世纪70年代便在欧美国家获得热法（MED）专利，其工艺就是利用蒸汽通过蒸发冷凝的工艺产生淡水。

热法工艺的驱动依靠蒸汽。蒸汽成本在制水中占的份额高，换言之，廉价的能耗成本是制水成本的关键。余热、废热能源的利用是降低制水成本最主要的因素。海水淡化制水成本中，能耗通常占制水成本的一半。

IDE团队在2018新加坡国际水周的合影

膜法是根据渗透原理设计的。渗透现象在自然界是常见的，如将一根黄瓜放入盐水中，黄瓜就会因失水而变小。黄瓜中的水分子进入盐水溶液的过程就是渗透过程。如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分，在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。过一段时间就可以发现纯水液面降低了，而盐水的液面升高了。我们把水分子透过这个隔膜迁移到盐水中的现象叫作渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点。这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。

如果给盐水端液面上施加一定压力，水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程，这一现象被称为反渗透现象。如果将盐水加入以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，我们就可以在另一端得到纯水。这就是反渗透净水的原理。

该工艺是利用渗透的自然现象，通过对含盐溶液的半透膜使用高于其渗透压的压力进行的。膜材料通常是人工制造的聚合材料。通过施加于盐水上的压力作用使水通过膜逆流，水从浓溶液的一侧通过膜流向稀溶液一侧，即产品侧。

在设计以色列海德拉海水淡化项目（52.4万吨/天）时所面临的问题是，国家划拨的项目地为一个垃圾填埋场，长1200米，宽中最狭窄的地方仅为50米。由于现场条件的苛刻，成立自备电厂是不可取的。以色列国家电价复杂，依照一年中的季节，分成3个季节电价。每天的电价又细分为5个不同的电价。在这种特殊的情况下，IDE公司的科学家们利用压力中心技术开发了海水淡化反渗透的“柔性运行技术”，即在白天整个水厂的运行率仅仅保持在一种极低的水平，而当电价在傍晚时降到低谷时，整个水厂便全力生产，24小时内达到整个日产量，而吨水水价仅为56美分。

在以色列索莱克水厂建造一个日产水62.4万吨的反渗透水厂几乎不可能，设备装置无法布置。面临着严重的技术挑战，IDE公司的科学家再一次打破了传统工艺的桎梏，采用了16英寸反渗透膜立式布局。这个创举被美国麻省理工学院誉为2015年全球全行业十大科技突破之一。

技术的成功突破和长期的经验积累解决了以色列的各种水资源问题；时时创新，不断创造工程奇迹。经验就是技术，创新就是出路！

目前全球最大的海水反渗透水厂当属以色列索莱克水厂，每日产水62.4万吨

 

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责任编辑：张晓

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