GWI访谈 | 专访IDE膜法海水淡化技术元老Liberman博士

以色列海水淡化王牌企业IDE Technologies一直是海水淡化领域创新技术的高产大亨。GWI专访到IDE膜法技术研究近25年的的首席技术官Boris Liberman博士。Liberman博士于1993年加入IDE,是膜法技术的研发鼻祖。今天就让我们一起跟着Liberman博士来看膜法海水淡化的下一个突破点在哪里。

问题一:在建立公司的技术战略方针上,您认为首要的市场驱动因素是什么?

从整个技术发展的时间线来看,二十年前,只要谁有这个技术谁就能做海水淡化。 而到了十年前,问题就逐渐转变为谁能以更低的成本来实现海水淡化。 而现在的问题是,谁能做出环境友好型的海水淡化,最大程度地减少对环境的污染。这是目前市场最核心的驱动力。

问题二:您在研发中关注的技术和应用领域是什么?为什么呢?

我们正在开发不同类型的“绿色”技术,以防止对环境的二次污染:

1)不用添加化学药剂的SWRO反渗透海水淡化技术

2)在污水深度脱盐处理中,尽可能地减少化学品的使用

3)非CIP(Clean In Place)原位清洗的膜清洗技术,同时在不中断脱盐过程的基础上实现反渗透向正渗透高速转换的工艺流程

这些技术和工艺的主要研发目的是在脱盐过程中逐渐用物理方法替代传统的化学方法。鉴于污水水质的不稳定性,所以我们希望先将这些技术在海水淡化领域中应用,未来再尝试进一步应用于污水脱盐领域。

我们现在的研发支出占公司总收入的3~4%左右,而这一比例的增加是必然的。因为知识和技术就像夏季雪山上的雪,你只有不停地快速堆筑,才能防止自己被困在融化的雪水中。

问题三:您认为IDE在水处理技术和工艺中还有哪些地方可以继续加强?

我们会在现有技术的基础上进行工艺的改进。比方说,目前16英寸膜组件的水平布局是行业标准,但是现在的海淡厂是在往更大规模去发展, 这样之前的水平布局就不是特别适合,因为占地过多同时管道也更冗余。而在设计年处理量高达1.5亿立方米的世界最大反渗透海水淡化厂Soreq时,我们就发现了这个问题。于是我们做了一个小小的变化,当我们将相同的压力容器进行垂直布局后,所需的占地面积能够减少近四倍。这个例子颇具代表性,我们会在已有技术的基础上尝试不同的改变,同时IDE也将向新的工业行业延伸,并探索市政领域污水脱盐的新技术应用。

问题四:您会通过内部研发还是通过收购来加强这些技术?

与技术并购相比,我个人更倾向于通过由整个公司参与的内部研发来加强这些技术。任何公司的工作进度安排都呈现一个波形的变化模式,有起有伏,IDE也不例外。而技术的研发活动就存在于这些起伏的斜坡阶段。当项目进度放缓时,我们的研发小组会为工程部门准备研发计划,推动新技术的研究。

问题五:您认为智慧水务技术会对海水淡化厂的运营产生何种影响?

我们在大型膜法海水淡化厂的运营上使用了大量的优化软件。IDE著名的压力中心设计概念就得益于七层数学模型的建立。通过对工厂的水力条件、化学药剂投加量、资本投入和运营情况进行模拟,优化工厂的运营效率。此外,每一个项目我们都会从20年前拍摄的卫星照片开始着手,对其水质条件,如浊度、叶绿素含量等进行研究,查看这一水域每年的变化情况。

问题六:在技术的创新与研发上,有没有和IDE以外的部门进行合作(如大学或者其他工业部门)?

新想法的主要来源是我们的客户。我们对客户的所有要求和期望进行调查和研究。例如,对于需要苦咸水淡化的客户来说,目前的反渗透工艺其实并不理想。因为如果没有排入海洋的渠道,那么浓盐水就很难处理。为了解决这个问题,我们开发了一种新技术用以减少盐水的排放量。通过深入了解客户的需求,并时刻关注市场的演变,我们常常会在各种与客户沟通的场合中诞生很多不错的新想法。

问题七:在您曾经参与的膜技术的研发中,哪一项突破是您认为最重要的,为什么?

目前反渗透技术的研究已有近半个世纪的历史,这一技术中许多参数都是稳定不变的,如错流过滤中的过滤速度、流量和浓度等。然而,这些不变的参数往往会造成膜表面的结垢和污染。

针对这一问题,我们现在正在开发脉冲过滤的新方法。这一技术基于反渗透膜过滤过程中浓度和速度的变化,对高浓度下膜表面滤饼层的形成动力学原理进行研究。并通过控制脉冲的流量,显著提高了系统的回收率,并减少膜污染的产生和浓盐水的排放量。

这一技术现在已经在我们的一些针对半导体工业水处理的项目中得以中试,以及以色列Hadera海水淡化厂和我们在德克萨斯州的一个项目中。

问题八:您认为膜技术未来创新的“低洼带”在哪里?

正如我之前所提到的,如何用物理方法代替化学药剂的使用,以减少膜法带来的环境二次污染的问题。并对膜表面的结垢动力学进行深入研究,从而提高反渗透系统的回收率,并降低能耗。这些将是未来反渗透膜技术研究的重点。

问题九:您如何看待热法海水淡化在这一领域的市场地位?如何使其更具成本效益?

热法适合不同的技术领域,尤其是在有余热的地方,是非常有价值的方法。同时,这一方法不受渗透压的限制和影响。这两方面的因素保证了热法未来可观的细分市场地位。

问题十:在未来十年,您认为除脱盐技术外水行业的颠覆性技术将会是什么?什么时候时机将成熟?

我认为我们必须对水分子簇(water clusters)有更多的学习和了解,它们身上有着关于过去水资源的重要信息。这些历史信息可能会影响用于直饮水的污水处理工艺。而解读这些有价值的信息还需要大量的研究。

问题十一:在技术研发的过程中,有没有过初期具有不错前景但在商业化时却出现困难的技术,从中又有怎样的体会?

我在压力延迟渗透膜技术方面做了大量的研究,并开发了几项专利技术,但这些技术还没有被成功商业化。这主要是因为现在的膜产品还不够成熟,无法使这些技术具有足够的成本效益,比如反渗透膜本身存在背压的问题。我希望,随着石墨烯和纳米粒子膜产品开发技术和性能的逐渐成熟,反渗透膜的背压能够得以有效减小。那个时候,我们的压力延迟渗透膜技术也将成功商业化。

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