反渗透设计计算及ROSA模拟文档资料.ppt

1反渗透设计计算及反渗透设计计算及ROSA模拟模拟2RORO设计计算设计计算 1.1.设计基础设计基础/ /导则导则2.2.RORO本体设计十步法本体设计十步法3q原水水质：类型、来源、性质、数值q预处理：方法、期望产水水质q反渗透系统§产水量§产水用途及水质要求§回收率§运行条件及可行性§场地§其它要求，如化学清洗q项目投资设计基础设计基础4系统及单支膜元件运行参数的限制系统及单支膜元件运行参数的限制q防治膜元件物理性损坏§限制首支膜元件最大进水流量§限制给水压力§限制最大压差q减少浓差极化及潜在污染§最大通量的限制§单支膜元件最大回收率的限制§最小浓水流量的限制设计导则设计导则5q影响运行参数限制值的因素§进水水质概况及污染程度§膜元件有效膜面积§膜元件流道宽度q原水水质概况§RO产水§井水§地表水（传统预处理）§地表水（MF/UF/MBR预处理）§废水（传统预处理）§废水（MF/UF/MBR预处理）§海水（表面取水）§海水（沙滩井取水）设计导则设计导则6设设计计导导则则7RORO设计计算设计计算 1.1.设计基础设计基础/ /导则导则2.2.RORO设计十步法设计十步法81.考察原水水质及产水水质要求，确定预处理方案；确定进水量或产水量、系统回收率；2.选择级数，勾画系统配置图及水量平衡图；3.选择膜元件型号；4.设定平均通量；5.确定所需膜元件数量；6.确定压力容器容纳膜元件数量；7.选择段数；8.确定系统排列；9.平衡产水通量及回收率；10.按设计导则考察运行参数限定值，进而优化系统设计。

RORO设计十步法设计十步法9系统性能影响因素系统性能影响因素10影响性能的因素影响性能的因素11盐截留率透过液通量进水压力进水压力的影响进水压力的影响§假如温度、回收率、温度、含盐量恒定12盐截留率(通量恒定)透过液 通量(压力恒定)进水温度进水温度的影响进水温度的影响§假如压力、回收率、含盐量恒定13渗透液通量进水含盐量 (TDS)盐截留率进水含盐量的影响进水含盐量的影响§假如压力、温度、回收率恒定14回收率盐截留率渗透液通量回收率的影响回收率的影响§假如压力、温度、含盐量恒定15pH值212盐截留率渗透液通量pHpH值的影响值的影响§假如压力、温度、含盐量、回收率恒定16反渗透系统中膜元件产水分布规律反渗透系统中膜元件产水分布规律第二段第二段第一段第一段进水进水浓水浓水膜面压力膜面压力渗透压渗透压净驱动压净驱动压(NDP)(NDP)净驱动压净驱动压(NDP)(NDP)进水进水浓水浓水水流方向水流方向单支膜元件净驱动压单支膜元件净驱动压(NDP)≈(NDP)≈膜面压力膜面压力- -渗透压渗透压单支膜产水流量单支膜产水流量正比于正比于净驱动压净驱动压17产水分布影响因素产水分布影响因素18产水分布影响因素产水分布影响因素因素因素因素变化因素变化趋势趋势产水分布变得产水分布变得平衡平衡含盐量含盐量↑↑↓↓温度温度↑↑↓↓膜渗透性膜渗透性↑↑↓↓回收率回收率↑↑↓↓19在系统中获得均衡水量分布的三种方法在系统中获得均衡水量分布的三种方法20不同膜元件组合配置不同膜元件组合配置两段采用不同的膜元件两段采用不同的膜元件或或 段内采用不同的膜元件段内采用不同的膜元件标准产水量的膜元件，比如标准产水量的膜元件，比如BW30FR系列系列产水量偏大的膜元件，比如产水量偏大的膜元件，比如XFRLE等低压膜系列等低压膜系列•一些组合的例子一些组合的例子: :–A Municipal WRU plant for agricultural irrigation•BW30XFR-400/34i & XFRLE-400/34iBW30XFR-400/34i & XFRLE-400/34i–Island Water Association, Sanibel, FL•BW30-440i & XLE-440iBW30-440i & XLE-440i–Ft. Pierce Utilities, Ft Pierce, FL•BW30-400 & NF90-400BW30-400 & NF90-4001.1.可调整不同段的产水流量可调整不同段的产水流量分布分布2.2.不可实时连续调节不可实时连续调节3.3.需采用多种类型的膜元件需采用多种类型的膜元件4.4.由于采用低压膜元件，可由于采用低压膜元件，可降低系统总能耗；水质有降低系统总能耗；水质有可能会略有下降可能会略有下降211.1.增加产水增加产水背压背压可调整不同段的产水流量分布可调整不同段的产水流量分布2.2.可实时可实时连续调节连续调节3.3.能耗偏能耗偏高（高压泵需提高压力以克服前段产水的背压）高（高压泵需提高压力以克服前段产水的背压）产水背压调节产水背压调节22段间增压段间增压1.1.段间增压可调整不同段的产水流量分布段间增压可调整不同段的产水流量分布2.2.可实时可实时连续调节连续调节3.3.增加设备投资及系统运行复杂增加设备投资及系统运行复杂程度程度4.4.能耗较低（只对前段的浓水进行增压，不增加高压泵负荷；增压能耗较低（只对前段的浓水进行增压，不增加高压泵负荷；增压泵流量较低，功率较低）泵流量较低，功率较低）进水进水压力容器压力容器 压力容器压力容器 压力容器压力容器 浓水浓水段间增压段间增压产水产水23段间增压改变膜元件产水量分布段间增压改变膜元件产水量分布•含盐量从600ppm升至7500ppm时，产水分布变得非常不平衡•段间增压7bar后，2段产水量增加，1段产水量下降，整体产水分布平衡。

单支膜元件产水量没有超过建议最大值24段间增压改变膜元件回收率分布段间增压改变膜元件回收率分布•含盐量从600ppm升至7500ppm时，回收率的分布变得非常不平衡•段间增压7bar后，整体回收率分布平衡单支膜元件回收率没有超过建议最大值25不同水量平衡方法反渗透系统能耗比较不同水量平衡方法反渗透系统能耗比较设计设计1 1段进水压力段进水压力(bar)(bar) 2 2段进水压力段进水压力(bar)(bar)平均平均NDP*(bar)NDP*(bar)吨水能耗吨水能耗(kWh/m³)(kWh/m³)常规设计24.42311.181.15段间增压7bar20.626.111.021.111段产水背压7bar27.626.115.691.30*NDP(Net Driving Pressure):净驱动压 26流量因子流量因子(FF)(FF)的原理和选择的原理和选择•反渗透膜压力容器入口压力Pf 组成进水压力组成影响因素膜净推动压 (NDP)温度，膜渗透性，通量，（渗透压）净渗透压 (NDOP)温度，入口盐含量及组成，回收率压差 (DP)温度，膜面流速，流道宽度产水侧压损 (DPP)iLEC连接/传统连接流量因子（流量因子（FF)FF)做为安全系数，表征膜运行一定时间后发生污堵导致的做为安全系数，表征膜运行一定时间后发生污堵导致的进水压力升高。

给设备选型留有余量进水压力升高给设备选型留有余量* 另外，单支膜元件产水量存在正负偏差，但数量多时会互相抵消流量因子流量因子(FF)(FF)27实际产水量和软件模拟值比较（流量因子实际产水量和软件模拟值比较（流量因子FF））FF 0.7某国内反渗透项目运行情况*标准化进水压力：实际运行工况，达到设计产水量时所需要的进水压力FF 1.0FF 1.3•膜元件发生污堵时，为达到设计产水量，理论上需要更高的进水压力ROSA软件在计算时需要选择污堵因子约0.7，计算出来的反渗透进水压力才和实际吻合所以软件设计时需要根据进水情况留有一定余量28流量因子的选择流量因子的选择进水水源流量因子选择地表水/地下水0.70.7~0.85废水0.70.7~0.8一级反渗透产水（二级给水）0.9海水0.70.7~0.829RO设计模拟设计模拟 1.含盐量的影响含盐量的影响2.浓水反渗透设计浓水反渗透设计3.流量因子流量因子(FF)30含盐量的影响含盐量的影响1.低含盐量－250ppm–相对容易（无产水流量平衡问题）–1级膜元件选型–2级反渗透时，2级膜元件选型考虑2.高含盐量－7500ppm–较高回收率时，通常会有产水分布不平衡问题，需采取相应方法3.中等含盐量–需考虑其他因素，比如设计温度，回收率等–根据实际情况考虑调整31低含盐量－低含盐量－250ppm250ppm321 1级膜元件选型级膜元件选型333435361级膜元件选型综合比较1级膜元件选型给水压力(bar)吨水能耗(kWh/m³)(kWh/m³)产水TDS(ppm)产水NO3(ppm)产水SiO2(ppm)注释BW30FR-400/34i14.970.702.581.130.06BW30XFR-400/34i13.310.621.840.620.02低能耗，高脱盐XFRLE-400/34i8.660.412.440.770.06极低能耗，较高脱盐372 2级膜元件选型考虑级膜元件选型考虑3839402级膜元件选型综合比较2级膜元件选型给水压力(bar)吨水能耗(kWh/m³)(kWh/m³)产水TDS(ppm)产水NO3(ppm)注释BW30-40014.730.600.390.13HRLE-440i9.340.380.340.06极低能耗，高脱盐41高含盐量－高含盐量－7500ppm7500ppm42高含盐量－常规设计高含盐量－常规设计4344高含盐量－高含盐量－1 1段产水背压段产水背压4546高含盐量－段间增压高含盐量－段间增压4748高含盐量－不同膜元件组合高含盐量－不同膜元件组合4950产水分布平衡方法对比设计1段进水压力(bar)2段进水压力(bar)1段平均通量(LMH)2段平均通量(LMH)吨水能耗(kWh/m³)(kWh/m³)产水TDS(ppm)注释常规设计24.2223.2726.679.011.14111.861段产水背压27.4226.423.0316.271.29101.11段间增压20.4226.3923.0316.281.11101.09不同膜元件组合20.3319.322.9315.690.96456.2951浓水反渗透设计浓水反渗透设计1.浓水反渗透进水含盐量较低（比如浓水反渗透进水1500ppm左右）–50~60%回收率设计方法：–2段6芯，或1段7芯2.浓水反渗透进水含盐量较高（比如浓水反渗透进水15000ppm左右）–设计方法：–可以考虑采用SW30ULE极低压海水膜52浓水反渗透进水含盐量较高（比如浓水反渗透进水含盐量较高（比如15000ppm15000ppm左右）左右）53采用苦咸水膜采用苦咸水膜5455采用超低压海水膜采用超低压海水膜5657浓水反渗透设计对比浓水反渗透膜元件选型给水压力(bar)吨水能耗(kWh/m³)(kWh/m³)产水TDS(ppm)产水NO3(ppm)注释BW30-400/34i39.172.27161.4577.05普通苦咸水SW30ULE-40041.812.4267.2726.07极低压海水膜58流量因子流量因子•流量因子的影响–0.7–0.85–0.959设置流量因子设置流量因子(FF)(FF)60流量因子流量因子(FF)-0.7(FF)-0.761流量因子流量因子(FF)-0.85(FF)-0.8562流量因子流量因子(FF)-0.9(FF)-0.963流量因子净驱动压NDP(bar)净渗透压(bar)2段总压差(bar)进水压力(bar)功率功率(kW)(kW)注释0.712.091.490.2813.3173.380.859.761.470.2810.9860.530.98.20.960.289.4151.89流量因子影响流量因子影响64谢谢 65免责声明 disclaimer注意： 本文件对陶氏或其他人所拥有的任何专利的侵权赔偿责任不作任何推断。

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