IDE公司的海水淡化技術

文/王雙成

IDE技術有限公司中國區總經理王雙成

處于中東地區的以色列，曾常年嚴重缺乏淡水資源。憑借有限的水資源在這片干旱的地區生存和發展是非常困難的。20世紀60年代初期，以色列首任總理本古里安先生就提出了向大海要水的號召。期許著緩緩的淡化水流入干旱的土地，滋潤蒼生、繁育萬物。經過幾代人的努力，這一夢想終于通過他們自己開發的海水淡化技術實現了。今天，立足沙漠地區的以色列成為第一個不再為水發愁的中東國家。

目前以色列全國75%以上的飲用水來自海水淡化水。預計2020年，整個國家所有的飲用水全部來自海水淡化水。其中世界著名的以色列脫鹽工程（IDE）公司功不可沒。該公司成立于1965年，是全球海水淡化技術的開拓者和技術領先者。擁有熱法和膜法兩種最先進的技術。50多年來，IDE公司已開發了120多個海水淡化技術方面的專利。

50多年以來，IDE公司在全球40多個國家建造了400多個不同工藝的海水淡化水廠，每天產水能力350萬立方米。位于以色列索萊克的水廠，是全世界最大的SWRO膜法海水淡化廠，每天產水62.4萬立方米。僅僅這一個水廠便為以色列全國提供了20%的飲用水。根據其超大的規模和低廉的維護運行成本，美國麻省理工學院水利雜志把這個項目列為2015年全球全行業的十大科技突破之一。

IDE公司在中國也取得了驕人的成績，國內最大的水電聯產海水淡化項目是IDE公司和國家開發投資公司在天津建立的，采用熱法技術，水廠每天生產20萬噸高純度的淡水，是國務院循環經濟示范項目。

海水淡化技術說來容易，做起來卻非常復雜。投入與產出的關系密切。

當今流行的海水淡化的技術工藝主要分為兩種，熱法和膜法。1960年以色列首任總理本古里安先生站在大沙漠里對應邀而來的科學家說，以色列要生存就要向大海要水。1964年低溫淡化裝置就研發了出來。這些從事研發海水淡化的科學家就是IDE公司的創立者。1965年，成立了IDE公司，技術上首先是從熱法開始的。IDE公司的熱法技術MED在20世紀70年代便在歐美國家獲得熱法（MED）專利，其工藝就是利用蒸汽通過蒸發冷凝的工藝產生淡水。

熱法工藝的驅動依靠蒸汽。蒸汽成本在制水中占的份額高，換言之，廉價的能耗成本是制水成本的關鍵。余熱、廢熱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。

膜法是根據滲透原理設計的。滲透現象在自然界是常見的，如將一根黃瓜放入鹽水中，黃瓜就會因失水而變小。黃瓜中的水分子進入鹽水溶液的過程就是滲透過程。如果用一個只有水分子才能透過的薄膜將一個水池隔斷成兩部分，在隔膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度。過一段時間就可以發現純水液面降低了，而鹽水的液面升高了。我們把水分子透過這個隔膜遷移到鹽水中的現象叫作滲透現象。鹽水液面升高不是無止境的，到了一定高度就會達到一個平衡點。這時隔膜兩端液面差所代表的壓力被稱為滲透壓。滲透壓的大小與鹽水的濃度直接相關。

如果給鹽水端液面上施加一定壓力，水分子就會由鹽水端向純水端遷移。液劑分子在壓力作用下由稀溶液向濃溶液遷移的過程，這一現象被稱為反滲透現象。如果將鹽水加入以上設施的一端，并在該端施加超過該鹽水滲透壓的壓力，我們就可以在另一端得到純水。這就是反滲透凈水的原理。

該工藝是利用滲透的自然現象，通過對含鹽溶液的半透膜使用高于其滲透壓的壓力進行的。膜材料通常是人工制造的聚合材料。通過施加于鹽水上的壓力作用使水通過膜逆流，水從濃溶液的一側通過膜流向稀溶液一側，即產品側。

在設計以色列海德拉海水淡化項目（52.4萬噸/天）時所面臨的問題是，國家劃撥的項目地為一個垃圾填埋場，長1200米，寬中最狹窄的地方僅為50米。由于現場條件的苛刻，成立自備電廠是不可取的。以色列國家電價復雜，依照一年中的季節，分成3個季節電價。每天的電價又細分為5個不同的電價。在這種特殊的情況下，IDE公司的科學家們利用壓力中心技術開發了海水淡化反滲透的“柔性運行技術”，即在白天整個水廠的運行率僅僅保持在一種極低的水平，而當電價在傍晚時降到低谷時，整個水廠便全力生產，24小時內達到整個日產量，而噸水水價僅為56美分。

在以色列索萊克水廠建造一個日產水62.4萬噸的反滲透水廠幾乎不可能，設備裝置無法布置。面臨著嚴重的技術挑戰，IDE公司的科學家再一次打破了傳統工藝的桎梏，采用了16英寸反滲透膜立式布局。這個創舉被美國麻省理工學院譽為2015年全球全行業十大科技突破之一。

技術的成功突破和長期的經驗積累解決了以色列的各種水資源問題；時時創新，不斷創造工程奇跡。經驗就是技術，創新就是出路！

IDE團隊在2018新加坡國際水周的合影

目前全球最大的海水反滲透水廠當屬以色列索萊克水廠，每日產水62.4萬噸