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反渗透海水淡化系统组合工艺

反渗透海水淡化系统

早在2017年,国家发改委和国家海洋局联合印发的《海岛海水淡化工程实施方案》中提出,通过3至5年的时间,在我国沿海缺水城市推进海水淡化工程的建设,到2020年海水淡化将成为严重缺水海岛地区的主要供水方式,满足日益增长的生活和生产用水需求。
目前,主流海水淡化技术包括多级闪蒸、低温多效和反渗透技术。反渗透以其较强的灵活性、适应性和低建设维护成本等优势,逐渐成为海水淡化技术的“首选”。

反渗透海水淡化高压系统主要有以下几种组合工艺:

“高压泵-正位移式功交换式能量回收-增压泵-膜组”

该工艺是反渗透海水淡化工程中最典型、最成熟的工艺,其中动力交换能量回收设备根据市场产品结构可分为转子式和交换柱式。该工艺的特点是高压泵可以是低流量泵,流量约等于系统产水流量;高压系统的能量回收效率可达90%以上。设计形式灵活,可选择“一对一”独立膜堆或“三中心”设计。主要缺点是系统必须配备增压泵,以在能量回收和加压后进一步提高海水压力,以补充过程中的压力损失。增压泵需承受入口和出口的双重高压。进口密封要求较高,价格比普通泵高。占地面积大,工艺控制相对复杂。

“高压泵-水力透平能量回收-膜组”

反渗透高压系统工艺最先应用,主要特点是高压泵和能量回收串联,高压泵需要有较高的流量,但扬程相对较低。不需要增压泵,系统控制和操作相对简单。设备投资也低于“高压泵-功交换能量回收-增压泵-膜组”工艺。然而,该工艺能量回收设备的有效能量回收效率较低,一般为50% ~ 70%,综合能耗较高。从应用规模来看,工艺相对灵活,产水规模可选择白吨至万吨以上。

“高压泵-能量回收增压泵一体机-膜组”

该工艺主要基于一种新型能量回收设备。该能量回收设备相当于集成能量回收和增压泵,取消增压泵、增压管道、阀门、仪表等高压设备和材料。根据产品的技术特点,更适合1000t/d规模,能量回收效率更高,达到93%以。由于该能量回收设备的高精度,应在高压系统的入口处安装绝对过滤精度为10微米或更高的保安过滤器。此外,该工艺在运行过程中有较大的噪音和振动。在高压系统的设计中,应设置减振降噪措施,如选择高压软管和在底座上设计减震垫。

“高压泵能量回收一体机-膜组”

高压泵能量回收一体机将高压泵与能量回收设备连接起来,通过高压浓水驱动能量回收装置,提高高压泵的转速和工作压力,从而降低装有高压泵的电机的功率,达到能量回收利用的目的。该工艺最大的优点是结构紧凑、占地面积小,非常适合集成式小型海水淡化装置。最大的缺点是它选择的规模较小,灵活性较低。在选择该工艺进行设计时,必须根据相应产品的性能特点进行整合,并必须很好地协调好回收率、产水量和高压泵能量回收一体机的匹配问题。同时,由于能量回收增压器和高压泵同轴旋转,系统设计中应增加过流和超速保护措施。

“高压泵-膜组”

“高压泵-膜组”组合方式是最早也是最传统的反渗透脱盐工艺。系统的工作压力完全由高压泵决定,系统具有较高的可靠性和较低的故障率。然而,这种工艺的最大缺点是每吨水能耗高。自能量回收技术出现以来,该工艺很少应用于反渗透海水淡化项目。目前,仅适用于一些产水量小于100 t/d的特殊场合,如船舶、平台、岛屿等空间有限、可靠性要求高、维护条件差的地方。

以上几种就是反渗透海水淡化系统的组合工艺,随着技术的不断进步,海水淡化能耗及成本也越来越低,有着广阔的市场空间。


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