反渗透海水淡化(SWRO)能量回收技术应用分析

反渗透技术已经在国内外的海水淡化工程中得到广泛应用,能量回收装置的应用使得反渗透海水淡化产水能耗大大降低,制水成本大幅下降。本文简要介绍了反渗透海水淡化能量回收技术及其经济成本分析,反渗透海水淡化能量回收装的分类,并对主流能量回收装置进行比较分析。SWRO系统中的流体能量回收利用技术有着良好的前景。     

大型反渗透海水淡化工程能耗降低方法探讨

探讨了降低海水淡化能耗的方法,对能量回收装置性能进行了对比分析,并对大型反渗透海水淡化工程提出了"深井取水 预处理(UF/MF) 高产水量RO膜 AT TURBO/PX"工艺,提高反渗透装置进膜压力、平均膜通量、回收率,降低吨水能耗,对今后大型反渗透海水淡化工程设计有一定的借鉴意义.     

压力交换式能量回收器在反渗透海水淡化技术中的应用

在反渗透海水淡化系统中，高压系统中采用压力交换式能量回收器，大大地降低海水淡化的能耗。压力交换式能量回收器的能量回收效率达到95％以上，本文从其工作原理和反渗透海水淡化设计上阐述其应用的优点。     

正位移式阀控能量回收装置盐水连续进料过程特性研究

能量回收装置是反渗透海水淡化系统的关键设备之一，对降低系统运行能耗和造水成本至关重要。正位移式阀控能量回收装置以反渗透淡化系统排放的高压盐水作为进料，通过在水压缸中直接增压原料海水的方式来实现压力能回收利用。但在装置运行过程中常常存在高压盐水进料不连续（即流量有较大波动）等问题，直接影响了反渗透淡化系统运行的稳定性。本丈在分析造成上述问题原因的基础上，通过改进控制方案，使得高压盐水进料过程中的流量和压力波动问题得到有效解决，保证了盐水进料的连续性。针对阀控能量回收装置运行过程中低压进料海水仍存在流量和压力波动的现象，文章提出了两个具体的措施，即通过多套装置并联运行及在进料海水管路上设置旁路的方式来解决。     

海水淡化反渗透系统的系列化研究

我国反渗透海水淡化(SWRO)工程中工艺、设备等方面存在的一些问题影响了海水淡化制水成本。反渗透系统的系列化研究,不仅可以降低海水淡化成本,还可以为海水淡化技术研发和应用提供技术依据。本文详细介绍了对产水量为5~500m3.d-1的典型反渗透系统的工艺、节能技术和可靠性的研究,并形成了系列化产品的设计。通过此研究,优化了系统工艺,降低了系统能耗,为系统的安装制造提供了有力保证。     

旋转式能量回收装置的启动与运行特性

能量回收装置是降低反渗透海水淡化（SWRO）系统运行能耗和制水成本的关键设备之一。本文开发并试制了一种具有新型端盘结构的旋转式能量回收装置,并对其启动方式进行了研究优化,测试分析了装置的动密封性能和效率特性,并对装置连续运行稳定性进行了考核。结果表明,旋转式能量回收装置在转速增至额定值后再进行升压操作的启动方式下驱动扭矩最小;装置泄漏量随操作压力增高而增大,在6.0 MPa时,为0.58 m3/h;在转速为500 r/min、处理量为8.0 m3/h及操作压力为6.0 MPa时,装置连续运行稳定,能量回收效率为93%。这些研究结果对旋转式能量回收装置的开发和工程应用具有一定的指导意义。     

陶氏协助南半球最大海水淡化工厂生产饮用水

陶氏化学公司先进的FILMTEC^TM膜技术被西澳大利亚中心最大的海水淡化工厂-珀斯海水淡化工厂采用，这家工厂也是南半球最大的海水淡化厂。工程总投资3．24澳元，于2007年4月18日投入使用，由Degré mont和西澳大利亚水公司联合运营。陶氏化学的FILMTEC^TM海水淡化反渗透膜元件（SWRO）和苦咸水淡化反渗透膜元件（BWRO）的海水淡化能力为14．4万m^3／d，[第一段]     

超滤-反渗透工艺处理热法海淡浓盐水的中试研究

采用超滤-反渗透海水淡化(UF-SWRO)为主体工艺的海淡中试装置对热法海淡浓盐水进行了海水淡化实验研究。中试期间,UF和SWRO运行安全稳定,结果表明,UF出水浊度0.1 NTU,SDI_(15)值基本维持在0.5左右,满足SWRO单元的进水水质要求。SWRO产水率基本保持在40%,脱盐率大于97%,并会随进水温度变化,产水水质可满足工业回用水水质要求。与普通海水水源相比,膜法海水淡化工艺采用热法海淡浓盐水作为进水时,其预处理药耗低,反渗透药耗和能耗较高。     

膜法海水淡化系统在华能威海电厂的应用

随着我国水资源的日益匮乏,海水淡化技术不断应用于工业中。华能威海电厂三期海水淡化系统设备为笔者所在公司提供,海水作为该厂锅炉补给水水源,采用了超滤(UF)-海水反渗透(SWRO)-一级反渗透-二级反渗透-电去离子技术(EDI)全膜法制备。其中能量回收作为海水淡化系统的重要部分,本文将介绍几种常用的能量回收装置,并详细介绍膜法海水淡化系统在该厂中的应用。     

第四代能量回收装置的发晨

压力转换器(Px)利用变容原理将高压液流转换成低压液流。压力转换器是专为海水淡化系统开发的，于1997年首先用于商品性生产。PX经过几次设计方面的改进，从单一转子的容量增加到高达50m^3／h的流量。然而，PX依据的基本技术平台仍保留不变，即，由一陶瓷旋转装置中的许多小的压力转换机构形成的海水淡化规模的能量回收。     

Performance prediction of hydraulic energy recovery (HER) device with novel mechanics for small-scale SWRO desalination system

The biggest proportion of the cost of desalted water is the energy consumption, especially for small-scale SWRO desalination system. In order to decrease the cost of desalted water, the energy recovery device is preferred to be considered in small-scale SWRO desalination system. However, the investigation of energy recovery device for small-scale SWRO system is scarce. Until now the design of energy recovery device has not been based on the results of the mathematical simulation but almost on experimental and empirical knowledge, and there are few detailed reports about the optimal design of energy recovery device for small-scale SWRO desalination system in previous articles. In the current paper, a hydraulic energy recovery (HER) device with novel mechanics is introduced, the detailed simulation results of the HER device and specific energy consumption of small-scale SWRO system equipped with the HER device are presented. The simulated results are very useful for optimal design of the HER device and its coupling SWRO desalination system.     

外驱旋转式能量回收装置的设计和性能测试

旋转式能量回收装置（RERD）作为反渗透海水淡化系统的节能设备,对于降低系统能耗和产水成本具有重要意义。设计和加工了一套新的外驱旋转式能量回收装置,建立了满足其性能评测要求的一套完整的反渗透海水淡化系统。当装置的性能很好地满足工业化运用需求时,对RERD与反渗透淡化系统的耦合运行性能进行了现场测试。实验结果表明：反渗透膜的操作压力为6.0 MPa、RERD的处理量为13 m³/h及转子转速为500 r/min时,装置的泄漏量为0.57 m³/h,能量回收效率达到91.2%。保持反渗透膜的操作压力和装置转速不变,当装置的处理量为16 m³/h时,进出RERD的4股流体的流量和压力波动较小,装置的能量回收效率略有提高,达到92.5%。     

海水淡化的现状与未来

本文介绍了近来主要海水淡化方法－ＳＷＲＯ、ＭＳＦ、ＭＥＤ的某些新进展。海水淡化市场的激烈竞争和海水淡化技术进步,尤其是ＳＷＲＯ的进展,使淡化的能耗下降了近一半,产水的出厂价也几乎下降了一半。     

海水反渗透淡化用带流体切换器的能量回收设备

Energy recovery device （ERD） is an important part of the seawater reverse osmosis （SWRO） desalination system. There are principally two kinds of ERDs, the centrifugal type and the positive displacement （PD） type. The PD type is of extensive concern and is preferred in large-scale plants. In this article, an innovative fluid switcher was presented and a two-cylinder hydraulic energy recovery unit with a lab-scale fluid switcher was set up. Tap water was used as the working medium instead of the actual seawater and brine in SWRO desalination plants. Under steady state operating conditions, the experimental results were obtained on the variations of the pressure and flow rate to and from the energy recovery unit. The hydraulic recovery efficiency （En） of the energy recovery unit with the fluid switcher reached up to 76.83%.     

反渗透海水淡化中差动式能量回收装置的研究

研究了一种应用于中小型反渗透海水淡化装置的新型差动式能量回收装置.结果表明,使用本能量回收装置的日产10m3反渗透海水淡化装置的单位淡水能耗只有3.6kWh/m^3,不考虑高压泵及电机自身损耗的影响时,单位淡水能耗为2.3～2.7kWh/m^3,装置能耗显著降低,能量回收效率达到97%.此能量回收装置不需要其它附加增压设备,并且能有效改进由于阀门开闭导致系统压力波动而造成的淡水产量不稳定的问题,保护了反渗透膜、高压泵等系统内的重要设备.     

反电渗析法海水淡化副产浓水盐差能利用

海水淡化是解决淡水资源短缺的有效途径,其副产的浓海水具有较高的浓度,而基于离子交换膜的反电渗析（RED）法发电是对盐差能利用的有效手段。通过模拟计算研究了以反渗透法海水淡化副产的浓水和海水为进料的情况下,RED装置发电的功率密度和能量效率,并探讨了多级操作对于RED系统功率密度和能量效率的影响。结果表明：单级RED的发电功率密度随水回收率的提高和隔板厚度的降低而增大,但过程的能量效率均低于30%。RED多级操作能显著提高系统的能量效率。探讨了影响淡化浓海水盐差能利用效果的因素,并提出多级RED作为提高浓水盐差能利用效率的手段,研究结果为海水淡化副产浓水的利用提供了一种新的思路。     

能量回收装置在海水纳滤脱盐系统中的应用分析

纳滤膜分离技术对2价离子的独特分离功能,使其在海水淡化脱盐、水软化处理等领域具有广泛的市场应用。针对实际工程中海水纳滤脱盐系统的节能需求,建立了"纳滤+能量回收"耦合工艺流程;研究分析了自主开发的能量回收装置产品与纳滤脱盐系统的耦合运行特性,及能量回收装置对系统运行能耗降低的实际贡献率。结果表明,自主开发的能量回收装置与海水纳滤脱盐系统的耦合运行稳定性良好,装置能量回收效率高达96.28%,对纳滤脱盐系统本体运行能耗的降低幅度可达44%。     

A comparison of the relative economics of sea water desalination by vapour compression and reverse osmosis for small to medium capacity plants

Lowest energy consumption is not necessarily the determining criterion for lowest cost sea water desalination. It is shown that at present-day market prices for plants, electrical energy and fuel oil, Vapour Compression plants with horizontal aluminium tubes—the “Ambient Temperature” Vapour Compression (ATVC)system—compares economically with Sea Water Reverse Osmosis (SWRO) even at the lowest net energy consumption achieved by the latter process by the use of high efficiency energy recovery turbines. This economic parity is shown to apply for plants of up to 4000 m³/day (1 mgd), and is shown to be maintained for future foreseeable developments resulting in reduced energy consumptions and more efficient plants.It is also indicated that more areas for potential improvements are available for ATVC, than for SWRO, which may result in more favorable economics for the former process in the future.