Процесс опреснения морской воды обратным осмосом

Опреснение морской воды — технология и процесс получения пресной воды из морской, имеющей большое значение для регионов с дефицитом воды. В настоящее время существует два основных метода крупномасштабного опреснения морской воды: дистилляция и обратный осмос. В данной статье речь пойдет о процессе опреснения морской воды обратным осмосом.

Процесс опреснения морской воды обратным осмосом

Основные этапы процесса опреснение морской воды обратным осмосом включать:

Забор и предварительная обработка морской воды

1. Забор морской воды. Выкопайте колодцы или постройте водозаборные сооружения на берегу моря для подачи морской воды в систему предварительной очистки.

2. Дезинфекция и удаление водорослей. Добавьте в подаваемую морскую воду химические реагенты, такие как жидкий хлор, гипохлорит натрия или сульфат меди, чтобы уничтожить микроорганизмы, бактерии и водоросли. Этот шаг предотвращает влияние биологического загрязнения на нормальную работу последующего оборудования и трубопроводов.

3. Коагуляция и седиментация. Добавьте коагулянты, чтобы взвешенные твердые вещества и коллоидные частицы в морской воде агрегировались в более крупные частицы и оседали.

4. Мультимедийная фильтрация: морская вода после коагуляции и осаждения проходит через мультимедиа-фильтры для дальнейшего удаления мелких взвешенных твердых частиц и частиц, улучшая качество воды.

5. Нагрев и регулировка температуры: Нагрейте предварительно обработанную морскую воду до 20–30 °C, чтобы повысить эффективность обратного осмоса.

Химическая обработка

6. Добавление ингибитора накипи: из-за высокой жесткости и щелочности морской воды она склонна к образованию накипи в оборудовании. Добавление ингибиторов накипи может предотвратить образование накипи и обеспечить долгосрочную стабильную работу системы.

7. Добавление восстановителя: поскольку окислители добавлялись в процессе дезинфекции, восстановители необходимо добавлять перед подачей в систему обратного осмоса, чтобы снизить содержание остаточного хлора до уровня ниже 0,1 ppm (или ОВП).<200 мВ) для защиты мембран обратного осмоса.

Фильтрация безопасности

8. Защитная фильтрация: используйте защитные фильтры из нержавеющей стали 316L с размером пор фильтрующего картриджа обычно 5 мкм для фильтрации твердых примесей диаметром более 5 мкм, защищая последующие насосы высокого давления, устройства рекуперации энергии и мембранные элементы обратного осмоса.

Насос высокого давления и рекуперация энергии

9. Повышение давления с помощью насоса высокого давления. Используйте насосы высокого давления для повышения давления предварительно очищенной морской воды до 5-7 МПа, обеспечивая необходимое давление для процесса обратного осмоса.

10. Рекуперация энергии: используйте устройства рекуперации энергии, такие как гидравлические турбины, для использования давления концентрированной морской воды, сбрасываемой в результате обратного осмоса, увеличивая давление воды на входе примерно на 30%, снижая потребление энергии и эксплуатационные расходы.

Процесс обратного осмоса

11. Сепарация обратного осмоса: морская вода под давлением поступает в установку обратного осмоса, где молекулы воды отделяются от молекул соли через полупроницаемые мембраны. Чистая вода проходит через мембрану в виде продуктовой воды, а концентрированная морская вода выводится с другой стороны.

12. Мембранные элементы обратного осмоса: выберите высокопроизводительные мембраны обратного осмоса, подходящие для опреснения морской воды, обладающие высокой степенью отделения солей, устойчивостью к давлению, стойкостью к окислению и стойкостью к загрязнению.

Продукт очистки воды

13. Регулировка pH: Отрегулируйте значение pH воды, полученной после обратного осмоса, чтобы сделать ее подходящей для конкретных целей.

14. Минерализация: При необходимости проведите минерализационную обработку полученной воды, чтобы отрегулировать качество воды.

Системный контроль и мониторинг

15. Автоматизированное управление. Используйте программируемые логические контроллеры (ПЛК) для построения системы управления с распределенным отбором проб и централизованным мониторингом.

16. Мониторинг параметров: мониторинг давления в системе, расхода, проводимости и других параметров в режиме реального времени с помощью защитных выключателей высокого и низкого давления и автоматических переключающих устройств.

17. Управление переменной частотой. Применяйте управление переменной частотой к насосам высокого давления, обеспечивая плавный пуск и плавный останов, экономию энергии и защиту оборудования.

18. Автоматическая промывка. Выполняйте автоматическую промывку под низким давлением до и после запуска и остановки, чтобы вытеснить концентрированную морскую воду и защитить поверхности мембраны от загрязнения.

19. Управление данными: отображение, хранение, анализ и печать параметров системы, таких как температура, скорость потока, качество воды и производство воды.

Преимущества и недостатки опреснения морской воды обратным осмосом

Преимущества

1. Низкое энергопотребление: процесс обратного осмоса не требует смены фаз, потребление электроэнергии составляет всего 3,0–5,5 кВтч на тонну воды.

2. Компактное оборудование: Установка занимает небольшую площадь и подходит для приложений различного масштаба.

3. Простота эксплуатации: Эксплуатация и обслуживание системы относительно просты.

4. Высокая адаптируемость: масштабы производства воды можно гибко регулировать в соответствии с потребностями.

Недостатки

1. Высокая стоимость мембраны. Стоимость мембранных материалов для обратного осмоса относительно высока, что влияет на эксплуатационные расходы.

2. Строгие требования к предварительной очистке: Высокие требования к качеству поступающей воды требуют сложных процессов предварительной очистки.

3. Качество полученной воды: Содержание соли в полученной воде обычно превышает 50 мг/л, что ниже, чем при методах дистилляции.

4. Загрязнение мембраны и образование накипи. Мембраны обратного осмоса склонны к загрязнению и образованию накипи, поэтому требуют регулярной очистки и замены.

Опреснение морской воды обратным осмосом Эта технология стала одной из основных технологий опреснения морской воды благодаря низкому энергопотреблению и компактному оборудованию. Благодаря постоянному развитию технологии мембранных материалов и совершенствованию процессов предварительной очистки эффективность и экономическая целесообразность опреснения морской воды обратным осмосом будут еще больше повышаться. Однако при применении все равно необходимо уделять внимание важности предварительной обработки, а также предотвращению и контролю проблем загрязнения мембраны и накипи, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную работу системы.

В будущем развитие технологий опреснения морской воды будет двигаться в более эффективном, экологически чистом и экономичном направлении. В сочетании с новыми технологиями, такими как возобновляемые источники энергии и интеллектуальное управление, опреснение морской воды внесет больший вклад в решение глобальной проблемы нехватки воды.