海水淡化在中国是一个具有很大潜力的水处理市场，也是重要的水资源补充方式。全球知名的海水淡化专家IDE公司北京代表处项目经理严海现身2018“工业园区海水淡化技术现场交流会”，用代表性案例阐述关于“量身定制”的重要性。
2018“工业园区海水淡化技术现场交流会”现场直播图
主持人：在海淡(海水淡化)领域，以色列IDE应该说有重要的影响，在技术方面也具有一定的引领作用。下面，我们非常高兴地请到了以色列IDE的项目经理严海为我们就《以色列海水淡化案例》做分享，大家欢迎！
严海：各位领导，各位专家，很高兴在这给大家介绍IDE公司的技术和一些工程案例。我叫严海，是IDE公司北京代表处项目经理。
IDE在全球40个国家建立了500多个水厂，在世界范围内，IDE做了很多有代表性的(海水淡化)水厂，全球最大的水厂(产量为624000吨/天)就是在以色列，名叫索莱克。在咱们中国天津有一个MED的海水淡化厂，产水量是20万吨/天。在印度，有一个40万吨/天的水厂，是反渗透膜法和热膜法的结合。IDE的技术和建造的水厂具有运营和成本优势，有丰富的项目管理经验，积累了大量的经验。
海水淡化厂是需要量身定做的一个项目，这是根据海淡厂的项目地、地理位置、海水情况、能源情况，还有温度和各种环境情况进行设计和建造。目前比较流行的海水淡化工艺，一个是热法，也就是低温多效蒸馏(MED)技术，大部分应用在工业用水和饮用水方面。还有一个就是反渗透(RO)，(适用于)超大型水厂，大部分是供市政用水。IDE在70年代发明了低温多效技术，这是低温多效技术的基本原理图，它的原理就是在真空环境下，海水70°可蒸发，在一定的热蒸汽起始驱动下，海水喷淋而下，部分海水蒸发变成蒸汽，进入第二项，作为第二项的启动热源。第二项的海水喷发以后产生一定的蒸汽进入第三效，管内流的蒸汽显热释放，冷凝变为淡水，然后进入淡水收集器，生产淡水，这就是基本原理。
这是1981年IDE公司为美国维京群岛水电管理局做的9套MED装置，直到今天，这9套设备的运行率还高达97%。这是在天津国投北疆发电厂的20万吨/天海水淡化项目，也是国务院经济循环的示范项目。(IDE在膜法方面的一些工程案例)，1968年，IDE开发了第一套商业运行的海水淡化装置，是反渗透海水淡化装置，生产量是200吨/天。海水淡化的量身定制是根据工程经验，在不同的海域，不同的项目环境、能源条件下因地制宜采用贴身的设计，预处理需要考虑目前的情况和将来的情况。同时，要考虑可借助的能源，可建筑的地形地貌。而考虑这些因素的目的就是降低工厂的投资，降低水厂的运行成本，提高水厂的运行率，一般要高于95%。
要建一座海水淡化厂，第一步就是取得当地海水的水质报告，海水里有各种悬浮物、微生物，这些都会对海水淡化(设备)的运行造成各种影响。去除这些杂质也有各种解决方案，根据当地实际的海水水质分析报告来确定预处理工艺，因为海水在进入反渗透膜之前是有一定条件的。(典型的海水淡化厂的工艺)，取水、泵站、预处理、微滤，海水处理到一定程度进入反渗透膜，反渗透膜之前还有高压泵和能量回收系统，接着进一步处理进入管网。传统预处理方式能够有效去除海水中的悬浮物和微生物，保证反渗透膜的污度降到最低，破坏微生物在反渗透膜上的生存条件，其建造成本比较低，对海水的变化和适应性也比较好。所以，不光是IDE的大型水厂，世界范围内绝大多数的大型水厂采用的都是传统预处理工艺。
混凝土预制件——建造海水淡化厂，预处理场地进行平整的时候，预制件可以在工厂里起到有效控制工厂环境温度、湿度、质量。生产的预制件质量会很好，预处理场地平整好以后，可以把预制件运到现场，只要一个星期就能把整个预处理车间安装完毕。预制件，一个是保证质量，一个是保证工程进度。
来看目前全球最大的海水淡化厂索莱克，距离海边2.5公里，这是以色列政府给IDE设定的，面积是10万平米。沙滩是自然保护区，不允许破坏。(建造图)前部是预处理模块，后面是反渗透和后续水处理工艺段。一个10万平米的地方要建设一个624000吨/天的水厂，在工程上来说是一个巨大的挑战。如果按照传统的膜布置方法，横向布置，采用8英寸的膜，这个工程是肯定无法完成的。为了解决这个问题，IDE专家采用了立式管设计，同时采用16英寸的膜，有效减少了膜和膜管的使用量，并且减少了占地面积。反渗透安装，采用大英寸膜立式布置，同时还有IDE公司三中心设计，加上在线清洗以及柔性运行，这些技术运用最终让这个10万平米空间的624000吨/天海水淡化厂得以成功建立。而且，整个水厂的能耗和成本也是在业界建立了新的标准。
索莱克水厂的在线清洗——其产水量约占以色列每天全国用水量的15%到20%，如果水厂停产一天就会对国民生活造成很大的影响。这也迫使水厂运行率变得更高，而提高一个水厂运行率，膜的清洗是非常重要的。鉴于传统拆洗模式不适用于以色列，IDE发明了在线清洗，利用反渗透压的变化，反渗透低压和高压的变化，使原来淡水区的压力变大，进行反冲洗，把附着在膜上的一些杂质冲洗去除，然后排掉反冲洗水，达到膜的清洗作用。该技术能使工厂在不停工的情况下，对膜进行清洗，也间接降低了水的成本。
第二个，IDE海德拉水厂——这也是目前全球第二大水厂，产水量为52.4万吨/天。海德拉水厂取水、预处理、反渗透车间、脱硼车间还有后处理，是个一字长蛇阵，因为这块地方就是政府给的，以色列国家小，寸土寸金，只给了这一块地方，而且是个垃圾填埋场。长度是1000米，最窄处是50米，最宽处是150米，就是要在这个地方布置出一个52.4万吨/天的海淡厂。所以说，海水淡化厂都要因地制宜来做。
海德拉海水淡化厂建成以后，是当时世界最大的水厂，在2013年获得了全球的一个水奖。海德拉水厂有一个特点，那个地方不允许建自备电站，反渗透海水淡化厂电的消耗是占成本很大的一块，如果没有自备电站就只能用国家电网的电。以色列国家电网收费跟我们国家是一样的，一年分三个季节——夏季、冬季、春秋两季，一周分为工作日和休息日，一天也分为三个时段。波峰波谷的收费相差是很大的，如何避免在波峰大量耗电，增加在波谷的用电量且增大产水，这是给水厂提出的很大的挑战。如果一直用波峰电价，水价肯定是下不来的，这个水是没有人要的，也就是价格太贵。
所以在波峰的时候，海德拉水厂的运行率只有38%，在电价最低的时候，它的运行率是100%，甚至可以做到120%。因为，海德拉设计的容量高于政府要求的45%。通过这种设计模式，可以将能源降到最小，通过利用24小时不同的电价和可变的运行模式，使水价达到最低。我们把这种方式叫做柔性运行。
海德拉水厂取水系统，用的是高密度聚乙烯管。一个量身定制的水厂，从取水到预处理就已经开始根据现场实际情况进行设计。海德拉取水系统建造时，为了加强稳定性添加了一些水泥加强件。
Ashkelon水厂——产水厂40万吨/天，在建造时是IDE公司第一次引入三中心概念，为了降低成本，为了量身定制。那么，我们来讲一下这个水厂的三中心概念。“三中心”也就是泵中心(压力中心)、膜中心和能量回收中心，按照常规的做法，每一组膜配一套高压泵和一套能量回收系统。也就是说，一个40万吨/天的水厂会有多组高压泵和多组能量回收系统。IDE发明的三中心将水厂模块化，即“泵”为一个模块，“膜”为一个模块，“能量回收”为一个模块，作为三个中心集中起来配置。这样设计的好处，一是大大减少了泵的使用量，二是减少管道和电缆的长度，三是减少水厂的面积，四是传统设备数量的减少，五是故障率和运行维护成本都会大大降低。
一个40万吨/天的水厂，如果是常规布置需要16台泵，Ashkelon只需要4台泵，由此导致泵的效率提高了5%，电机效率提高了1.5倍，4台泵的维护量相比16台泵低得多，柔性运行也节约了成本，降低了电耗。关于预处理，一边是无烟煤，一边是实心砂。水厂建于2006年，曾获得全球水奖。
卡尔斯巴德(Carlshbad)——目前是北美最大的水厂，20.4万吨，这个水厂的特点是取水从潟湖取水而不是直接从海里取水，这也是当地环境决定的。
中信泰富——为澳大利亚铁矿项目建设的海水淡化厂，14.4万吨/天。这个铁矿距离最近的城市坐飞机差不多2个小时，所以这个地方比较荒凉。在这个地方要如期完成一个14.4万吨/天的水厂也是一种挑战，这个厂大部分的结构件都是预制的，而且是在我们中国预制的，然后通过海运运抵现场，进行安装。
台湾台塑石化园区海淡厂——产量10万吨/天，其特点是对硼的含量要求特别低，不能高于0.1个PPM(因为给石化园区供水)。石化园区里的石化厂用大量的催化剂，催化剂对水的要求，硼的含量不能高于0.1PPM。IDE公司采用自己专利的硼处理技术达到了用户的要求。
谢谢大家！
注：本文根据IDE公司北京代表处项目经理严海在2018中国化工园区绿色发展大会题为《以色列海水淡化案例分享》的演讲整理而成。