冷冻-重力脱盐与反渗透结合的海水淡化分析研究
发布时间：2021-12-30 23:52
随着我国沿海液化天然气（LNG）接收站的迅速发展,LNG冷能有望成为冷冻法海水淡化的低成本冷源。在此前提下,研究了人工海冰在不同融化率下的重力脱盐效果,结果表明,当融化率达到79.53%时,Cl-、TDS、总硬度这3项指标可达到饮用水标准。当融化率为39.81%时,将冷冻-重力脱盐产水作为反渗透系统进水的运行模式,相较单纯冷冻-重力脱盐模式,饮用水产水率由20.47%上升到45.1%;相较直接将原海水进行反渗透处理,水泵吨水能耗从3.39 kW·h下降到0.87 kW·h。
【文章来源】：工业水处理. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
产水TDS、盐度与融化率的关系
由图2可知，相同融化率下，TDS脱除率与脱盐率具有很好的相关性，尤其当融化率超过70%以后，两条曲线几乎重合。生活饮用水卫生标准（GB 5749—2006）规定的TDS限值是1 000 mg/L，由上述实验结果可知，当融化率为70.24%时，TDS降至763.6 mg/L，已经满足生活饮用水卫生标准对TDS的要求。为了进一步研究在较高融化率下重力脱盐产水中的各种指标是否能满足饮用水标准，进行了1组补充实验，将融化率控制在50%～90%，检测产水中Cl-、TDS、总硬度，实验结果见表1。
针对渤海水质，采用一级反渗透已经可达到生活用水水质要求[12]，采用参考文献[13-14]的反渗透设计方法，借助海德能设计软件IMS design设计进水TDS分别为35 000、20 000、10 000、6 000、2 000mg/L的反渗透膜系统，分别对应未经冷冻-重力脱盐处理原海水、融化率分别为10%、20%、40%、60%的冷冻-重力脱盐产水（根据冷冻-重力脱盐实验数据估算）。产水量由不同类型膜的平均膜通量、膜面积、膜堆类型反算得到。对于进水TDS较高（10 000～35 000 mg/L）的膜系统采用系统收率为45%的一级3-2/6式膜堆结构，选择SWC5-LD海水膜，产水量为18 m3/h；当进水TDS为2 000～6 000 mg/L时，此时膜系统设计更加接近苦咸水系统，采用系统收率为75%的一级2-1/6式膜堆结构，选择CPA3苦咸水膜，产水量为15 m3/h。进水温度定为与膜元件的测试温度一样的25℃系统流程参数，高压泵采用往复式容积泵，泵效率为85%，系统流程见图3。系统进水经高压泵加压首先流经首段膜堆，得到首段产水及浓水，首段浓水进入末端膜堆作为其给水，继而得到末段产水。能量回收装置采用涡轮增压形式，末段浓水驱动涡轮发电供给增压泵，为首末两段给水供能，从而降低输入能耗。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海水淡化技术应用研究及发展现状[J]. 郑智颖,李凤臣,李倩,王璐,蔡伟华,李小斌,张红娜. 科学通报. 2016(21)
[2]基于冷冻过程的海水脱盐研究[J]. 杨晖,李恒松,张思健,姚越欣. 水处理技术. 2016(07)
[3]反渗透海水淡化投资与运行成本分析[J]. 王奕阳,栗鸿强. 水处理技术. 2015(10)
[4]反渗透膜系统结构设计的实例分析[J]. 靖大为,马晓莉,董金冀,仲怀明. 水处理技术. 2008(05)
[5]重力法海冰固态自脱盐的姿态效应[J]. 许映军,顾卫,陈伟斌,徐学仁,张国明,史培军,李宁,崔维佳. 海洋环境科学. 2007(01)
[6]控温法海冰冻融固态脱盐技术研究[J]. 许映军,李宁,顾卫,史培军,崔维佳. 应用基础与工程科学学报. 2006(04)
本文编号：3559210
【文章来源】：工业水处理. 2020,40(01)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
产水TDS、盐度与融化率的关系
由图2可知，相同融化率下，TDS脱除率与脱盐率具有很好的相关性，尤其当融化率超过70%以后，两条曲线几乎重合。生活饮用水卫生标准（GB 5749—2006）规定的TDS限值是1 000 mg/L，由上述实验结果可知，当融化率为70.24%时，TDS降至763.6 mg/L，已经满足生活饮用水卫生标准对TDS的要求。为了进一步研究在较高融化率下重力脱盐产水中的各种指标是否能满足饮用水标准，进行了1组补充实验，将融化率控制在50%～90%，检测产水中Cl-、TDS、总硬度，实验结果见表1。
针对渤海水质，采用一级反渗透已经可达到生活用水水质要求[12]，采用参考文献[13-14]的反渗透设计方法，借助海德能设计软件IMS design设计进水TDS分别为35 000、20 000、10 000、6 000、2 000mg/L的反渗透膜系统，分别对应未经冷冻-重力脱盐处理原海水、融化率分别为10%、20%、40%、60%的冷冻-重力脱盐产水（根据冷冻-重力脱盐实验数据估算）。产水量由不同类型膜的平均膜通量、膜面积、膜堆类型反算得到。对于进水TDS较高（10 000～35 000 mg/L）的膜系统采用系统收率为45%的一级3-2/6式膜堆结构，选择SWC5-LD海水膜，产水量为18 m3/h；当进水TDS为2 000～6 000 mg/L时，此时膜系统设计更加接近苦咸水系统，采用系统收率为75%的一级2-1/6式膜堆结构，选择CPA3苦咸水膜，产水量为15 m3/h。进水温度定为与膜元件的测试温度一样的25℃系统流程参数，高压泵采用往复式容积泵，泵效率为85%，系统流程见图3。系统进水经高压泵加压首先流经首段膜堆，得到首段产水及浓水，首段浓水进入末端膜堆作为其给水，继而得到末段产水。能量回收装置采用涡轮增压形式，末段浓水驱动涡轮发电供给增压泵，为首末两段给水供能，从而降低输入能耗。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海水淡化技术应用研究及发展现状[J]. 郑智颖,李凤臣,李倩,王璐,蔡伟华,李小斌,张红娜. 科学通报. 2016(21)
[2]基于冷冻过程的海水脱盐研究[J]. 杨晖,李恒松,张思健,姚越欣. 水处理技术. 2016(07)
[3]反渗透海水淡化投资与运行成本分析[J]. 王奕阳,栗鸿强. 水处理技术. 2015(10)
[4]反渗透膜系统结构设计的实例分析[J]. 靖大为,马晓莉,董金冀,仲怀明. 水处理技术. 2008(05)
[5]重力法海冰固态自脱盐的姿态效应[J]. 许映军,顾卫,陈伟斌,徐学仁,张国明,史培军,李宁,崔维佳. 海洋环境科学. 2007(01)
[6]控温法海冰冻融固态脱盐技术研究[J]. 许映军,李宁,顾卫,史培军,崔维佳. 应用基础与工程科学学报. 2006(04)
本文编号：3559210
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3559210.html
