海水淡化被某些人視為解決全球缺水問題的一劑靈丹妙藥。但是該技術由于能耗過高而逐漸不被業界重視。一直以來，在大型工程中，業界都習慣采用離心泵。本文討論基于正排量泵的解決方案，泵制造商聲稱它們具有卓越的節能性。

　　雖然地球表面70%都是水，但是其中的可用水量少于1%。研究表明，缺水問題影響了世界上近五分之一的人口，并且這一數字有望在20年內逐步攀升到五分之三。

　　GE公司憑借其創新的IPER系統，已經找到了一種能夠攻克大型海水淡化設施技術難關的解決方案，該方案使得與泵水相關的能源需求減少了至少10%。

　　位于美國明尼蘇達州Minnetonka的GE 公司能源與水利部的全球產品管理系統負責人Erik Hanson稱，這一最新的技術方案提供了一臺集成式泵和能源回收裝置，用于日產水量達1000立方米的SeaPRO海水反滲透系統。

　　“IPER是一臺專門用于海水淡化應用的水泵，” Hanson說。“其獨特之處在于，如今大部分海水淡化應用的日產水量都超過了1000立方米，相應地，水泵的日處理水量是該數據的2.5到3倍，但是在這種規�；蛘吒�大規模的海水淡化應用中，缺乏合適的正排量(PD)泵。這些系統幾乎一直都使用離心泵。在流量小于1000立方米的海水淡化應用中，有非常合適的正排量泵，它們極為節能，但是不適合更大型的系統，直到IPER的出現才解決了這一難題。”

　　低流量海水淡化裝置通常已經采用PD泵，因為它們效率高，可用性佳。這些小型、高效的泵通過使用一種固定的幾何結構和旋轉式軸向活塞或者曲柄傳動活塞來對泵腔內的水加壓。

　　隨著腔體尺寸和泵送流量的增大，這些小型PD泵都面臨著一些機械難題，而大型PD泵因為具有較大的曲軸或者較高的曲軸轉速，能夠克服這些機械難題，但是這些方案帶來了嚴重的振動和維護問題。

　　差別

　　不同于那些大型PD泵，IPER是一種基于正排量技術的高效海水淡化泵，其中的排水液壓缸并非由快速轉動的大型曲軸來驅動，而是由高效的液壓泵和液壓缸來驅動，有利于平穩、緩慢地工作，使振動和損耗降低到最小程度。

　　“業界普遍認為，理論上PD泵的能量傳輸效率比一直旋轉的離心泵更高，” Hanson說。“于是，我們采用一種大型PD泵，即IPER。”

　　能量回收

　　大功率PD泵實際上是在水泵中結合了海水淡化系統中所需的能量回收技術。該液壓傳動裝置驅動排水設備內的三根雙動活塞，與傳統的PD泵相比，它以非常低的循環速度來完成該項工作。

　　“它們搖晃、振動，所以這里真正的創新點在于我們徹底拋棄了曲柄，而代之以液壓技術，” Hanson說。“所以我們有三臺內部裝有活塞桿的液壓缸;雙動活塞意味著在液壓缸的兩端都能產生動作。”

　　活塞由與液壓泵相連的一臺液壓缸來驅動，該液壓缸不是以1500或者3000rpm的轉速來運轉，而是按照每分鐘12個周期的頻率來運動。

　　令人感到吃驚的是，在GE公司向市場推出該產品之前，沒有任何公司采取類似的舉措。Hanson無法解釋其原因。

　　“我想告訴你，這樣的改造思路最初源自業內的一家公司，但是它們無法繼續執行下去，”他說。“于是，我們收購了該公司，得到了最初的設計方案，接著在過去的一年半中，我們對其進行了大規模的改造，使其更加完善。我們提出了一些傳統的改造思路，并成功地使其在工作中得以實施。”

　　GE深知客戶們重視可靠性，所以它對自己的設備進行為期半年的試驗，并且將與幾家有密切合作關系的廠商共同進行試驗，將泵放置在它們的裝置中運轉，以便獲得數據來證明IPER的可靠性。

　　“我們已經在工廠內對IPER進行了大量的試驗，”他說。“我們得到了大量的數據，基于這些數據，我可以肯定地說，IPER比市場上現有的最優秀的技術節能10%。”

　　對于能耗成本為每千瓦小時20-35美分的應用場合來說，這樣一臺設備節能10%意味著它能夠迅速提高投資回報收益率。

　　“有些用戶的能耗成本居高不下，我想他們會最先采用IPER，而有些用戶的能耗成本很低，他們可能暫時還不適應IPER，” Hanson補充道，他解釋說后者會在較長的一段時間內堅持使用離心泵。

　　海水101

　　全球大部分海水的鹽度在3.5%到4%之間，而在某些地區，如中東，海水鹽度略微偏高一些。

　　“用于含鹽較少或者含鹽較多海水的反滲透(RO)系統彼此看起來幾乎一樣;唯一的區別是其工作的壓力不同，” Hanson說。“水中所含鹽分越多，水的滲透壓力就越高，你所需的凈化壓力也就越高。”鹽的含量會影響壓力;因此，它會影響你采用哪類設備來處理該壓力。

　　“所以，海水反滲透系統彼此的差別看起來并不明顯，” Hanson說。“唯一的區別是，如果你要去除更多的鹽分，那么泵就需要工作在更高的壓力下。”

　　IPER系統適用于高含鹽量的所有壓力范圍;無論含鹽較少或者較多，你都可以使用它，但是海水的鹽度越高，IPER的工作壓力就越高。

　　如今的大部分海水淡化操作都集中在中東或者東南亞地區，其原因包括當地的水資源短缺，工業化和人口增長。

　　“在中東，缺乏足夠的水進行循環，” Hanson說。“在東南亞地區，雖然有較豐富的降水，但是在像新加坡這樣的地區，人口眾多，工業發達，因此當地對水的需求量相當大。”

　　據Hanson介紹，澳大利亞和印尼也在從事大量的海水淡化工作。

　　雖然海水淡化應用呈現分割的市場格局，其中涉及到眾多的參與者，但是這給需要水的人們帶來了好處。

　　脫鹽

　　除了泵，GE公司最近還推出了AquaSel水處理系統，Hanson形容它是“一項有趣、創新的發明。”

　　“IPER是一種適合于海水淡化應用的泵，AquaSel是集多種技術于一體的一整套系統，旨在提高產水量，”他說。“如今，使用RO的用戶能從供水中回收75%到80%的凈水，剩余的25%到30%是鹽溶液。”

　　AquaSel能夠使你的整體水回收率提高到99%以上，并且無需使水沸騰或者添加沉淀化學劑，因此提高了水的回收率，而不會有任何損失。

　　“通過這種作法，你能夠減少處理成本，這對于有些用戶來說是相當高昂的一項成本，除此之外，由于你重用了大量的水，所以實際上減少了你所需要購買的水量，” Hanson說。“這不僅相當節能而且減少了工作成本。”

　　由于它只是鹽水而非環境問題，所以大多數裝瓶公司和飲料企業并沒有真正高效地用水。AquaSel幫助這些公司從浪費的水中回收30%的部分，并將它們集中在一起，使其通過壓濾機，以去除其中的固體鹽分。然后你只需要簡單地將這些鹽當作固體廢料處理即可。

　　除了這兩種產品，GE還研發出了其最新式的膜生物反應器LEAPmbr，Hanson這樣形容它，“無論是處理城市生活廢水還是工業廢水，它都是目前市場上最新穎、最有效的水處理方法。”

　　“如果你要處理的廢液流中會發生生物反應，那么有機物就會被該生物反應所消耗，”他說。“水流過濾膜，該濾膜將清除那些有機物，于是從濾膜的另一端流出了可用于其它一些用途的水。”最終得到的產物是淡水。