反渗透设计计算及ROSA模拟.pptx

1反渗透设计计算及反渗透设计计算及ROSAROSA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系统及单支膜元件运行参数的限制制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因素因素进水进水压力压力进水进水pH值值系统系统回收回收率率进水进水含盐含盐量量进水进水温度温度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趋势因素变化趋势产水分布变得平衡产水分布变得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1不同膜元件组合配置2产水背压调节3段间增压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 段段内采用不同的膜元件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 irrigationBW30XFR-400/34i&XFRLE-400/34iBW30XFR-400/34i&XFRLE-400/34iIsland Water Association,Sanibel,FLBW30-440i&XLE-440iBW30-440i&XLE-440iFt.Pierce Utilities,Ft Pierce,FLBW30-400&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 浓浓水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*(barNDP*(bar)吨水能耗吨水能耗(kWh/m)kWh/m)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 组成进水压力组成进水压力组成影响因素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进水水源流量因子选择流量因子选择地表水/地下水0.70.70.85废水0.70.70.8一级反渗透产水（二级给水）0.9海水0.70.70.829RO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250ppm250ppm321 1级膜元件选型级膜元件选型333435361级膜元件选型综合比较1 1级膜元件选型级膜元件选型给水压力给水压力(bar)(bar)吨水能耗吨水能耗(kWh/m)(kWh/m)产水产水TDSTDS(ppm)(ppm)产水产水NONO3 3(ppm)(ppm)产水产水SiOSiO2 2(ppm)(ppm)注释注释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3839402级膜元件选型综合比较2 2级膜元件选型级膜元件选型给水压力给水压力(bar)(bar)吨水能耗吨水能耗(kWh/m)(kWh/m)产水产水TDSTDS(ppm)(ppm)产水产水NONO3 3(ppm)(ppm)注释注释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7500ppm7500ppm42高含盐量常规设计高含盐量常规设计4344高含盐量高含盐量1 1段产水背压段产水背压4546高含盐量段间增压高含盐量段间增压4748高含盐量不同膜元件组合高含盐量不同膜元件组合4950产水分布平衡方法对比设计设计1 1段进水段进水压力压力(bar)(bar)2 2段进水段进水压力压力(bar)(bar)1 1段平均通段平均通量量(LMH)(LMH)2 2段平均通段平均通量量(LMH)(LMH)吨水能耗吨水能耗(kWh/m)(kWh/m)产水产水TDSTDS(ppm)(ppm)注释注释常规设计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20.3319.322.9315.690.96456.2951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）5060%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5455采用超低压海水膜采用超低压海水膜5657浓水反渗透设计对比浓水反渗透膜元件选型浓水反渗透膜元件选型给水压力给水压力(bar)(bar)吨水能耗吨水能耗(kWh/m)(kWh/m)产水产水TDSTDS(ppm)(ppm)产水产水NONO3 3(ppm)(ppm)注释注释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0.70.850.959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)-0.761流量因子流量因子(FF)-0.85(FF)-0.8562流量因子流量因子(FF)-0.9(FF)-0.963流量因子流量因子净驱动压净驱动压NDP(bar)NDP(bar)净渗透压净渗透压(bar)(bar)2 2段总压差段总压差(bar)(bar)进水压力进水压力(bar)(bar)功率功率(kW)(kW)注释注释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http:/http:/ 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。由于使用条件和适用法规可能因地因时而异，客户有责任确定本文件里的产品和产品信息是否适合其使用，并确保其工作场所和处理产品的方式符合可适用的法律和其他政府法规。本文件中所示产品并不一定在陶氏开展业务的所有地区均有出售及/或供应，相关声明在部分国家可能尚未通过审批。陶氏对本文件中的信息不承担任何义务或责任。除特别注明外，“陶氏”或“公司”是指陶氏化学公司及其附属公司。陶氏不提供任何保证，并明确排除对产品的可售性或对某一特殊用途的适用性的所有默示保证。陶氏化学公司，2012年出版，中国印刷陶氏化学公司（“陶氏”）或其附属公司的商标