文/王雙成

IDE技術(shù)有限公司中國區(qū)總經(jīng)理王雙成

處于中東地區(qū)的以色列，曾常年嚴(yán)重缺乏淡水資源。憑借有限的水資源在這片干旱的地區(qū)生存和發(fā)展是非常困難的。20世紀(jì)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(jīng)過幾代人的努力，這一夢想終于通過他們自己開發(fā)的海水淡化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了。今天，立足沙漠地區(qū)的以色列成為第一個(gè)不再為水發(fā)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(yù)計(jì)2020年，整個(gè)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(shù)的開拓者和技術(shù)領(lǐng)先者。擁有熱法和膜法兩種最先進(jìn)的技術(shù)。50多年來，IDE公司已開發(fā)了120多個(gè)海水淡化技術(shù)方面的專利。

50多年以來，IDE公司在全球40多個(gè)國家建造了400多個(gè)不同工藝的海水淡化水廠，每天產(chǎn)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(chǎn)水62.4萬立方米。僅僅這一個(gè)水廠便為以色列全國提供了20%的飲用水。根據(jù)其超大的規(guī)模和低廉的維護(hù)運(yùn)行成本，美國麻省理工學(xué)院水利雜志把這個(gè)項(xiàng)目列為2015年全球全行業(yè)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(nèi)最大的水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化項(xiàng)目是IDE公司和國家開發(fā)投資公司在天津建立的，采用熱法技術(shù)，水廠每天生產(chǎn)20萬噸高純度的淡水，是國務(wù)院循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范項(xiàng)目。

海水淡化技術(shù)說來容易，做起來卻非常復(fù)雜。投入與產(chǎn)出的關(guān)系密切。

當(dāng)今流行的海水淡化的技術(shù)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(yīng)邀而來的科學(xué)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(fā)了出來。這些從事研發(fā)海水淡化的科學(xué)家就是IDE公司的創(chuàng)立者。1965年，成立了IDE公司，技術(shù)上首先是從熱法開始的。IDE公司的熱法技術(shù)MED在20世紀(jì)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(fā)冷凝的工藝產(chǎn)生淡水。

熱法工藝的驅(qū)動(dòng)依靠蒸汽。蒸汽成本在制水中占的份額高，換言之，廉價(jià)的能耗成本是制水成本的關(guān)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(jù)滲透原理設(shè)計(jì)的。滲透現(xiàn)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(jìn)入鹽水溶液的過程就是滲透過程。如果用一個(gè)只有水分子才能透過的薄膜將一個(gè)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(shí)間就可以發(fā)現(xiàn)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(gè)隔膜遷移到鹽水中的現(xiàn)象叫作滲透現(xiàn)象。鹽水液面升高不是無止境的，到了一定高度就會達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)。這時(shí)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(guān)。

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(xiàn)象被稱為反滲透現(xiàn)象。如果將鹽水加入以上設(shè)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(xiàn)象，通過對含鹽溶液的半透膜使用高于其滲透壓的壓力進(jìn)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(cè)通過膜流向稀溶液一側(cè)，即產(chǎn)品側(cè)。

在設(shè)計(jì)以色列海德拉海水淡化項(xiàng)目（52.4萬噸/天）時(shí)所面臨的問題是，國家劃撥的項(xiàng)目地為一個(gè)垃圾填埋場，長1200米，寬中最狹窄的地方僅為50米。由于現(xiàn)場條件的苛刻，成立自備電廠是不可取的。以色列國家電價(jià)復(fù)雜，依照一年中的季節(jié)，分成3個(gè)季節(jié)電價(jià)。每天的電價(jià)又細(xì)分為5個(gè)不同的電價(jià)。在這種特殊的情況下，IDE公司的科學(xué)家們利用壓力中心技術(shù)開發(fā)了海水淡化反滲透的“柔性運(yùn)行技術(shù)”，即在白天整個(gè)水廠的運(yùn)行率僅僅保持在一種極低的水平，而當(dāng)電價(jià)在傍晚時(shí)降到低谷時(shí)，整個(gè)水廠便全力生產(chǎn)，24小時(shí)內(nèi)達(dá)到整個(gè)日產(chǎn)量，而噸水水價(jià)僅為56美分。

在以色列索萊克水廠建造一個(gè)日產(chǎn)水62.4萬噸的反滲透水廠幾乎不可能，設(shè)備裝置無法布置。面臨著嚴(yán)重的技術(shù)挑戰(zhàn)，IDE公司的科學(xué)家再一次打破了傳統(tǒng)工藝的桎梏，采用了16英寸反滲透膜立式布局。這個(gè)創(chuàng)舉被美國麻省理工學(xué)院譽(yù)為2015年全球全行業(yè)十大科技突破之一。

技術(shù)的成功突破和長期的經(jīng)驗(yàn)積累解決了以色列的各種水資源問題；時(shí)時(shí)創(chuàng)新，不斷創(chuàng)造工程奇跡。經(jīng)驗(yàn)就是技術(shù)，創(chuàng)新就是出路！

IDE團(tuán)隊(duì)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(dāng)屬以色列索萊克水廠，每日產(chǎn)水62.4萬噸