淡水資源短缺已經(jīng)成為全球性問題,越來越多的國家和地區(qū)面臨淡水危機。尋找新水源,解決淡水危機是目前世界各國各地區(qū)面臨的重要問題。海水淡化作為開辟新水源最有效最直接的途徑,引起了人們的廣泛關(guān)注。海水淡化技術(shù)主要包括反滲透法,電滲析法和蒸餾法,蒸餾法又包括多效蒸餾法和多級閃蒸法。目前,應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的海水淡化技術(shù)主要是反滲透(RO)膜法海水淡化技術(shù)、低溫多效蒸餾(MED)和多級閃蒸(MSF)熱法海水淡化技術(shù)。其中,反滲透海水淡化技術(shù)因為投資成本低、設(shè)備簡單、產(chǎn)水量大等優(yōu)勢,在國內(nèi)外海水淡化領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛,占比達到60%以上。但膜法產(chǎn)水含鹽量較高,膜通量受海水溫度影響較大。熱法產(chǎn)水含鹽量低,產(chǎn)水品質(zhì)高,但海水利用效率低,制水成本較高成為其進一步推廣的瓶頸。所以,研究開發(fā)新的海水淡化工藝對提高海水利用效率和系統(tǒng)經(jīng)濟性具有重要意義。熱膜耦合法海水淡化技術(shù)是一種將熱法海水淡化技術(shù)和膜法海水淡化技術(shù)有機結(jié)合的集成技術(shù),它通過優(yōu)化工藝系統(tǒng)和合理配置資源,以降低海水淡化的制水成本,從而得到較高的經(jīng)濟性。熱膜耦合法海水淡化技術(shù)是目前海水淡化領(lǐng)域最為先進的技術(shù),是未來海水淡化研究的主要方向。本文首先對反滲透海水淡化系統(tǒng)進行了工藝系統(tǒng)的設(shè)計,建立了反滲透海水淡化系統(tǒng)產(chǎn)水與經(jīng)濟性計算的數(shù)學(xué)模型,利用MATLAB軟件編制了反滲透海水淡化產(chǎn)水特性與經(jīng)濟性評價軟件,利用該軟件對各卷式反滲透海水淡化膜進行了產(chǎn)水特性及經(jīng)濟性比較,發(fā)現(xiàn)卷式反滲透膜SW30XLE-400的性能最佳;對規(guī)模為10000t/d的反滲透膜法海水淡化系統(tǒng)進行了產(chǎn)水及經(jīng)濟性分析,結(jié)果表明:當(dāng)?shù)a(chǎn)量不變時,進水流量隨進水濃度的升高而增加,脫鹽率隨進水濃度的升高而提升,但回收率下降,制水成本和能耗增加明顯。本文詳細(xì)闡述了低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的組成部分及工作原理,并對該熱法海水淡化系統(tǒng)進行了工藝系統(tǒng)的設(shè)計,建立了低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)產(chǎn)水及經(jīng)濟性計算模型,根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型對規(guī)模為10000t/d的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)進行了產(chǎn)水性能分析和經(jīng)濟性評價,計算所得系統(tǒng)造水比為5.532。本文將熱法低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)與膜法反滲透海水淡化系統(tǒng)進行集成得到MED-RO熱膜耦合海水淡化系統(tǒng),并以膜法與熱法的產(chǎn)水分配比為優(yōu)化參數(shù)對該耦合系統(tǒng)進行了產(chǎn)水特性及經(jīng)濟性分析與優(yōu)化,得出結(jié)論:耦合海水淡化系統(tǒng)中產(chǎn)水濃度隨著產(chǎn)水比的增大而增大,制水成本隨著產(chǎn)水比的增大而減小,當(dāng)產(chǎn)水比為1.2時,產(chǎn)水濃度為297.47mg/L,制水成本為0.7174$/t,熱膜耦合法海水淡化系統(tǒng)得到最佳產(chǎn)水特性和最優(yōu)經(jīng)濟性。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P747
【部分圖文】：

滲透海水淡化系統(tǒng)研究前，國內(nèi)外反滲透膜法海水淡化技術(shù)已經(jīng)很成熟，適用面非常的能達到 96%以上，占據(jù)了全球大部分海水淡化市場，成為了國內(nèi)的海水淡化技術(shù)。反滲透膜法首先利用采水泵抽取進料海水，再行沉淀、過濾等初步處理，除去原水中的懸浮物，降低原水濁度海水進行進一步的預(yù)處理使其達到反滲透膜的進水要求，再經(jīng)高膜系統(tǒng)進行海水淡化，反滲透膜通常具有耐高壓、耐腐蝕、抗污特點，經(jīng)過反滲透膜的產(chǎn)水的含鹽量大大降低，脫鹽率較高的反TDS 含量從 36000mg/L 降至 400mg/L 左右。在反滲透系統(tǒng)中反系統(tǒng)的回收率及能耗以及經(jīng)濟性至關(guān)重要。反滲透海水淡化系統(tǒng)商業(yè)、居民及船舶、艦艇使用[30]。反滲透海水淡化原理

圖 2-2 一級反滲透系統(tǒng)流程圖（二）預(yù)處理系統(tǒng)未經(jīng)處理的海水中含有大量懸浮物、膠體雜質(zhì)、有機物、和微生物等，染物均能對反滲透膜組件造成不同程度的污染與損壞。對進料海水進行預(yù)夠去除原水中的固體雜質(zhì)、膠體、微生物等大部分污染物，確保反滲透膜長期安全穩(wěn)定運行。海水淡化系統(tǒng)預(yù)處理工藝的設(shè)計應(yīng)滿足預(yù)處理出水達透膜組件的水質(zhì)要求。傳統(tǒng)的海水淡化預(yù)處理方式主要有沉淀、滅菌、過濾、軟化等步驟，過，運行成本較高且效率低效果差�，F(xiàn)應(yīng)用較為廣泛的預(yù)處理步驟主要為澄砂過濾、粗砂過濾、微濾/超濾，與傳統(tǒng)方式相比較而言，微濾和超濾技在去除微生物、膠體、懸浮物等污染物方面，還是設(shè)備運行維護方面都具優(yōu)勢[32]。（三）高壓泵系統(tǒng)高壓泵是反滲透海水淡化中的關(guān)鍵設(shè)備，在反滲透膜選定的情況下，反水淡化的能耗指標(biāo)主要取決于高壓泵、增壓泵和能量回收裝置。目前反滲

35SW30HR-380 0.0554 0.3520 46.19 0.6266TM820F-400 0.0580 0.5122 48.35 0.5954.3 反滲透海水淡化系統(tǒng)模型.3.1 反滲透海水淡化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型通過對反滲透的傳質(zhì)機理和模型的研究，得出二級反滲透結(jié)構(gòu)相較于一級透系統(tǒng)更加經(jīng)濟。因此，本項目采用的是二級反滲透海水淡化系統(tǒng)，每級反系統(tǒng)并聯(lián) 3 臺反滲透裝置，每臺反滲透裝置配一臺高壓泵。圖 2-5 是該反滲水淡化系統(tǒng)的系統(tǒng)圖，TDS 為 Cso的原水由供水泵從地下通道中抽取，經(jīng)前裝置預(yù)處理后，進水流量為 Qf1，高壓泵將原水壓力升至 P1in，進入第一級透系統(tǒng)，流量平均分配給三臺反滲透裝置，第一級反滲透系統(tǒng)所產(chǎn)濃水進入級反滲透裝置；第一級反滲透裝置產(chǎn)水出口壓力為 P1out，進入第二級的流量f2，經(jīng)增壓泵增壓，壓力變?yōu)?P2in，進入第二級反滲透系統(tǒng)，流量平均分配給級 3 臺反滲透裝置，兩級反滲透海水淡化系統(tǒng)的產(chǎn)水在淡水箱混合。

【參考文獻】

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本文編號：2812965