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以色列IDE企业海水淡化之核心“三大技术和两个创新”
《水工业市场》杂志 谢群莹 / 时间:2014-06-13 12:31:06
  据焦点水网2014年6月5日讯 利伯曼(Boris Liberman)博士是以色列IDE企业副总裁、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 PROGREEN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,他将带领大家一起探秘IDE众多专利新技术,为大家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,大家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,大家的注意力主要放在绿色的解决方案上。大家最新的研究方向是PROGREEN绿色技术方案,也就是全程不使用化学品的“绿色解决方案”。大家所使用的方案,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,大家使用的正是这种PROGREEN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,大家所需要做的只是把这些天然菌种提炼出来为大家所用,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,大家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),大家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。大家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?请简单先容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,概述起来就是“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,大家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 美金/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。大家经过分析研究,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,更希翼能将成果直接拿来,“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,企业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撑和设计优化,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,常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;没有积累过程的常识就像新雪一样很容易融化,是不牢固的。希翼IDE与中国企业通过战略合作,可以达到双赢局面,大家对此也抱以很大的希翼和信心。
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