基于能耗和膜耗的反渗透海水淡化系统的成本分析
发布时间：2021-04-13 06:10
反渗透系统是膜法海水淡化的核心,其成分分析是建设、生产运行过程中重点评估的对象。结合一级反渗透系统,提出一种数模分析方法,分别以系统比能耗和单位水成本为优化目标函数,分析反渗透系统的优化工况。结果表明不同系统回收率条件下,单位水成本随膜过水通量的增加存在一最小值。相较于以系统比能耗作为优化目标函数的运行工况,以单位水成本作为优化目标函数的运行工况,其单位水成本低65%。提出的单位水成本分析方法能够为反渗透海水淡化系统设计及生产运行实践提供有益的指导。
【文章来源】：给水排水. 2020,56(08)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
一级反渗透系统
不同反渗透膜回收率条件下，膜过盐通量随过水通量的变化如图2所示。由图2可见，膜回收率一定的条件下，膜过水通量不大于0.005m3/（m2·h）时，过盐通量随过水通量的增加而快速增加，此后，过盐通量随过水通量的增加保持稳定。由于膜过盐通量与过水通量之比为膜出水的盐浓度，当过水通量较小时，膜出水的盐浓度随过水通量的增加基本保持稳定（过盐通量随过水通量的增加近似同步增长），当过水通量较大时，膜出水的盐浓度随过水通量的增加而减小（过盐通量随过水通量的增加近似保持稳定），因此，在回收率一定的条件下，膜过水通量越高，越有利于膜的脱盐。另外，膜过水通量一定时，过盐通量随膜回收率的增加而增加，这是由于膜回收率增加，反渗透过膜的淡化水量增加，盐阻滞在反渗透膜的浓水一侧，势必引起浓水侧盐浓度的增高，盐分跨膜的浓度梯度增高从而导致更多的盐分通过反渗透膜，盐通量随浓水侧盐浓度的增高而增大。Elsayed等[9]研究报道了相似的试验结果，膜组件进水盐浓度增加，渗透水含盐量也随之增加。不同反渗透膜回收率条件下，膜脱盐率随过水通量的变化如图3所示。由图3可见，膜回收率一定的条件下，在过水通量0.03m3/（m2·h）之前，膜脱盐率随膜过水通量的增加而有较大幅度的增加，此后，增加幅度缓慢。当过水通量较大[大于0.005m3/（m2·h）]时，膜出水的盐浓度随过水通量的增加而减小，故脱盐率随过水通量的增加而增大，当过水通量大于0.03 m3/（m2·h）时，脱盐率（超过99%）的增加幅度越来越小。另外，膜过水通量一定时，膜脱盐率随膜回收率的增加而减小，且过水通量0.03m3/（m2·h）之前的减小幅度更大，这是由于膜过水通量一定时，膜回收率增加，反渗透过膜的淡化水量增加，盐阻滞在反渗透膜的浓水一侧，势必引起浓水侧盐浓度的增高，盐分跨膜的浓度梯度增高从而导致更多的盐分通过反渗透膜，盐通量随浓水侧盐浓度的增高而增大，从而导致淡水侧盐浓度升高，脱盐率降低。
不同反渗透膜回收率条件下，膜脱盐率随过水通量的变化如图3所示。由图3可见，膜回收率一定的条件下，在过水通量0.03m3/（m2·h）之前，膜脱盐率随膜过水通量的增加而有较大幅度的增加，此后，增加幅度缓慢。当过水通量较大[大于0.005m3/（m2·h）]时，膜出水的盐浓度随过水通量的增加而减小，故脱盐率随过水通量的增加而增大，当过水通量大于0.03 m3/（m2·h）时，脱盐率（超过99%）的增加幅度越来越小。另外，膜过水通量一定时，膜脱盐率随膜回收率的增加而减小，且过水通量0.03m3/（m2·h）之前的减小幅度更大，这是由于膜过水通量一定时，膜回收率增加，反渗透过膜的淡化水量增加，盐阻滞在反渗透膜的浓水一侧，势必引起浓水侧盐浓度的增高，盐分跨膜的浓度梯度增高从而导致更多的盐分通过反渗透膜，盐通量随浓水侧盐浓度的增高而增大，从而导致淡水侧盐浓度升高，脱盐率降低。2.2 过水通量对系统比能耗及系统回收率的影响
本文编号：3134772
【文章来源】：给水排水. 2020,56(08)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
一级反渗透系统
不同反渗透膜回收率条件下，膜过盐通量随过水通量的变化如图2所示。由图2可见，膜回收率一定的条件下，膜过水通量不大于0.005m3/（m2·h）时，过盐通量随过水通量的增加而快速增加，此后，过盐通量随过水通量的增加保持稳定。由于膜过盐通量与过水通量之比为膜出水的盐浓度，当过水通量较小时，膜出水的盐浓度随过水通量的增加基本保持稳定（过盐通量随过水通量的增加近似同步增长），当过水通量较大时，膜出水的盐浓度随过水通量的增加而减小（过盐通量随过水通量的增加近似保持稳定），因此，在回收率一定的条件下，膜过水通量越高，越有利于膜的脱盐。另外，膜过水通量一定时，过盐通量随膜回收率的增加而增加，这是由于膜回收率增加，反渗透过膜的淡化水量增加，盐阻滞在反渗透膜的浓水一侧，势必引起浓水侧盐浓度的增高，盐分跨膜的浓度梯度增高从而导致更多的盐分通过反渗透膜，盐通量随浓水侧盐浓度的增高而增大。Elsayed等[9]研究报道了相似的试验结果，膜组件进水盐浓度增加，渗透水含盐量也随之增加。不同反渗透膜回收率条件下，膜脱盐率随过水通量的变化如图3所示。由图3可见，膜回收率一定的条件下，在过水通量0.03m3/（m2·h）之前，膜脱盐率随膜过水通量的增加而有较大幅度的增加，此后，增加幅度缓慢。当过水通量较大[大于0.005m3/（m2·h）]时，膜出水的盐浓度随过水通量的增加而减小，故脱盐率随过水通量的增加而增大，当过水通量大于0.03 m3/（m2·h）时，脱盐率（超过99%）的增加幅度越来越小。另外，膜过水通量一定时，膜脱盐率随膜回收率的增加而减小，且过水通量0.03m3/（m2·h）之前的减小幅度更大，这是由于膜过水通量一定时，膜回收率增加，反渗透过膜的淡化水量增加，盐阻滞在反渗透膜的浓水一侧，势必引起浓水侧盐浓度的增高，盐分跨膜的浓度梯度增高从而导致更多的盐分通过反渗透膜，盐通量随浓水侧盐浓度的增高而增大，从而导致淡水侧盐浓度升高，脱盐率降低。
不同反渗透膜回收率条件下，膜脱盐率随过水通量的变化如图3所示。由图3可见，膜回收率一定的条件下，在过水通量0.03m3/（m2·h）之前，膜脱盐率随膜过水通量的增加而有较大幅度的增加，此后，增加幅度缓慢。当过水通量较大[大于0.005m3/（m2·h）]时，膜出水的盐浓度随过水通量的增加而减小，故脱盐率随过水通量的增加而增大，当过水通量大于0.03 m3/（m2·h）时，脱盐率（超过99%）的增加幅度越来越小。另外，膜过水通量一定时，膜脱盐率随膜回收率的增加而减小，且过水通量0.03m3/（m2·h）之前的减小幅度更大，这是由于膜过水通量一定时，膜回收率增加，反渗透过膜的淡化水量增加，盐阻滞在反渗透膜的浓水一侧，势必引起浓水侧盐浓度的增高，盐分跨膜的浓度梯度增高从而导致更多的盐分通过反渗透膜，盐通量随浓水侧盐浓度的增高而增大，从而导致淡水侧盐浓度升高，脱盐率降低。2.2 过水通量对系统比能耗及系统回收率的影响
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