小型反渗透海水淡化系统的设计及试验研究

发布时间：2019-09-17 01:18

【摘要】：采用海水淡化技术解决缺水地区淡水水源的方法越来越受到重视,成为水资源研究的热点问题。近年来,反渗透海水淡化技术因成本低、能耗小等特点,逐渐成为市场的主流选择。设计一种结构紧凑、自动化程度高、便于操作和维护的小型反渗透海水淡化装置具有重要的理论与应用意义。本文首先从讨论海水淡化技术的主要方法出发,阐述了国内外反渗透海水淡化技术的研究进展,通过对反渗透的脱盐模型深入分析与研究,给出了反渗透过程的基本方程式,同时讨论了反渗透海水淡化过程中出现的浓差极化现象及其影响和几种常用的反渗透工艺流程及各自的特点。基于膜系统进行设计需求,确定了反渗透膜组件的数量及其排列方式,分析了给水压力、给水温度、给水含盐量、回收率和pH值等因素对膜组件工作性能的影响,并利用ROSA7.0软件仿真分析了反渗透系统与给水压力、给水温度的变化规律,获得了较优的工作参数。基于膜系统的设计,提出了小型反渗透海水淡化装置的具体设计方案,装置包括海水取水、预处理、反渗透单元、能量回收及后处理五部分。最后对反渗透海水淡化装置进行了试验研究,基于试验数据总结分析得到了一系列海水淡化装置的性能曲线、能量回收装置的过程特性和能量回收效率。本文以反渗透海水淡化技术为理论指导,结合能量回收系统,实现了反渗透海水淡化装置的设计研究,试验表明系统运行稳定,具有一定的实用价值。
【图文】：

示意图,多级闪蒸,流程,示意图

图 1-3 多级闪蒸流程示意图[5]2.2 电渗析电渗析法海水淡化技术的主要原理是将多个阳离子交换膜和阴离子交换替排列在两个电极之间，海水进入由阳离子和阴离子组成的隔室，在电场的下，海水中的阴、阳离子分别透过阴离子交换膜和阳离子交换膜迁移到相邻室中，从而实现海水中盐分离子和淡水的分离[7]。电透析海水淡化技术的原图 1-4 所示，脱盐率通常在 75%～98%之间，但所消耗的能量与溶液中盐类成正比，与其它海水淡化技术相比较，在处理海水或高浓度苦咸水时能量消，不易实现大规模的推广应用。浓盐水淡水阳离子交换膜阴离子交换膜

膜组件,结构示意图,产水,反渗透系统

目前国内市场上的小型反渗透海水淡化装置的产水量通常在 0.5 m3/h ~10m3/h，回收率为 20%~30%，且大部分均未安装能量回收装置，产水能耗高达 10kWh/m3~20 kWh/m3[36]，或者是配备了国外进口的能量回收装置，但价格十分昂贵。因此，本文提出的反渗透系统的设计性能指标为产水量 1 m3/h，回收率期望为 30%以上，脱盐率期望为 99%以上，，并结合能量回收装置的控制单位产水能耗在 8 kWh/m3以下。对于产水水质的评价依据，按照国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）[37]的要求，产水含盐量（TDS）≤500 mg/L。3.2 膜组件的选型与设计3.2.1 膜组件膜组件是反渗透系统的核心部件，可以呈现不同的构型、尺寸，以适应不同规模的反渗透系统要求。工业上使用的反渗透膜组件主要有板框式、管式、中空纤维式和卷式四种基本形式，其结构示意如图 3-1，图 3-2 所示。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P747.5

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