海水淡化工艺节能技术研究与应用

发布时间：2020-08-31 14:40

　　随着我国淡水资源的日益匮乏,海水淡化系统的应用越来越普遍,尤其是反渗透海水淡化技术在近年来得到了迅速的发展。但是海水淡化水的价格普遍高于政府供水的现实也极大的阻挠着海水淡化技术的发展。因此优化系统结构、系统参数,大力研究能量回收装置来进一步缩小制水成本就成为了这项技术的研究方向之一。本课题首先对反渗透海水淡化系统的系统构成和工艺流程进行了介绍,尤其对反渗透膜组件和管道材料的选择进行了详细的探讨,确定了不同的系统要求对膜组件和管道材料的选用标准。通过学习和应用IMS design反渗透系统设计和模拟软件来找出系统参数与能耗之间的关系,从而更有效、更合理的来选择工艺流程的配备。回收率的增加对系统的能耗有降低的作用,但不能盲目的追求系统能耗的减少,要根据成品水的用途和水质要求来选择合适回收率的膜组件。根据不同地区海水原料浓度的区别选用不同压力的膜组件和高压泵,海水浓度高的需要选取能够承受高压力的膜组件。最后设计和实验了活塞式能量回收装置的工作特性,文中设计了三种控制方式分别是时间控制、光电控制和流量控制。三种设计方式中按时间控制和光电控制的方式成本便宜,按流量控制的方案精准度最好,每种方式都能实现对能量回收装置的控制并得出了结论。
【学位单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：P747
【部分图文】：

示意图,海水淡化,多效,低温

1—加热器; 2—热回收段; 3—排热段; 4—海水; 5—排冷却海水; 6—进料水;7—循环盐水; 8—加热蒸汽; 9—排浓盐水;10—蒸馏水; 11—抽真空。图 1-1 海水淡化多级闪蒸示意图Fig.1-1 Schematic diagram of MSF device多级闪蒸技术是早期应用比较广泛的一种大型的海水淡化方式。其对热能的要求极高所以一般只在天气炎热或者石油丰富的地区应用。它的基本工作原理是将海水加热后导入闪蒸室，由于闪蒸室的压力被控制在盐水的饱和蒸汽压以下，当海水进入闪蒸室后部分液体会迅速的气化，气化后产生的蒸汽用来给进来的海水加热从而冷却成水珠被收集起来成为淡水。此时的海水继续进入下一个闪蒸室继续闪蒸。多级闪蒸的过程如图 1-1 所示，其设备一般包括三个部分分别为排热部分、热回收部分、和盐水加热部分[33]。此项技术从二十世纪中期开始使用，其克服了旧式海水淡化设备的结垢非常严重的问题，另外其操作不难，要求温度在 110℃左右比较容易实现。其不足是需要提供廉价的热能成本，回收率比较低。(2) 海水淡化低温多效技术(MED)

元件,卷制,螺旋状,直径

装6~7个元件[47]，如图3-1所示。图 3-1 卷式膜组件Fig.3-1 Spiral-wound membrane module现在用的最多的为0.1m和0.2m直径，1m或1.5m长的元件，它们分别由约5个或20个膜对螺旋状卷制而成。

中空纤维,膜组件

维元件[16]。图3-2所示为含纵向平行方式排列中空纤维的单元件组件的示意结构和流体流向。图 3-2 中空纤维式膜组件Fig.3-2 Hollow fiber membrane module目前大部分应用的组件拥有0.2~0.3m直径。此种组件的优点为：膜的填充密度高，虽然单位面积的纤维膜要比单位面积的片状膜的通水性能差，但其高密度的组合使得一定体积的中空纤维膜组件的通水性能最好[26]；纤维这中材质本身就可以承受较高的压力，所以不需要专门的膜支撑固件，结构更加简单。所以其逐渐发展成为了最受欢迎的膜组件结构[14]。缺点为：因为其密度很高，所以即使比较细小的固体颗粒也可能导致组件的堵塞[31]。这就对进料海水提出了更高的要求，增加了预处理成本。3.4 管道材料的选择与抗腐蚀性研究海水中含有大量的杂质，其中的酸性物质尤其是氯的化合物和各种盐类杂质能对一般材料的管道材料以及重要的金属硬件组件造成腐蚀。一般管道材料中的腐蚀以三种形式出现：斑点式的腐蚀、缝隙式的腐蚀以及结晶腐蚀[45]。前文已经论述，为了降低海水淡化能耗的消耗进料海水最好能保持在二十五度到三十度之间

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