一、技術(shù)背景

我國(guó)是一個(gè)淡水資源匱乏的國(guó)家，特別是沿海和西部地區(qū)表現(xiàn)得更為突出。我國(guó)海水淡化研究始于1958年和中科院化學(xué)所合作進(jìn)行的電滲析技術(shù)研究。隨著我國(guó)水資源短缺形勢(shì)日益嚴(yán)峻，海水淡化產(chǎn)業(yè)進(jìn)入大發(fā)展期，并從2000年開始走向規(guī)?；瘧?yīng)用。

海水淡化技術(shù)亦稱脫鹽技術(shù)，脫鹽已被證明是從海水、苦咸水和回用水里提取淡水的方式，利用此工藝可以從海水、苦咸水和工業(yè)處理后的廢水中去除離子狀態(tài)的溶解鹽，生產(chǎn)出含鹽量低的、適宜工業(yè)生產(chǎn)或生活飲用的淡水。目前已通過(guò)商業(yè)認(rèn)證的，主要有三種工藝：多效閃蒸法（MSF）、電滲析法（EDI）、反滲透法（RO）。

近年來(lái)，反滲透技術(shù)以其工藝成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單、易于維護(hù)和設(shè)備模塊化的優(yōu)點(diǎn)迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，逐步取代閃蒸法成為應(yīng)用泛的方法，得到了快速的發(fā)展。

二、一體化脫鹽工藝流程

2.1工藝流程對(duì)比

目前配有能量回收機(jī)的海水淡化工藝流程

新型一體化海水淡化及工業(yè)脫鹽水工藝流程

2.2系統(tǒng)流程說(shuō)明

本公司推出的一體化海水淡化節(jié)能機(jī)組將傳統(tǒng)海水淡化工藝中的海水高壓泵、能量回收裝置和反滲透膜組件有機(jī)集成為一體。一體化節(jié)能機(jī)組主要由“膜泵集成系統(tǒng)”和“系統(tǒng)能量回收一體機(jī)”兩部分組成，膜泵集成系統(tǒng)集成了循環(huán)水泵和反滲透膜組件，系統(tǒng)能量回收一體機(jī)整合了傳統(tǒng)高壓泵的加壓功能和能量回收機(jī)功能。一體化海水淡化節(jié)能機(jī)組使用系統(tǒng)能量回收技術(shù)，相對(duì)目前普遍配有進(jìn)口PX能量回收機(jī)（歐洲標(biāo)準(zhǔn)：3.3kW·h/T）的海水淡化機(jī)組，可節(jié)約電能10%-20%。

3、能量回收系統(tǒng)

3.1能量回收系統(tǒng)現(xiàn)狀

反滲透海水淡化是目前海水淡化的主流技術(shù)之一，反滲透海水淡化過(guò)程需消耗大量電能提高進(jìn)水壓力以克服海水的滲透壓，反滲透膜排出的濃水余壓高達(dá)4.5 ~ 5.0MPa，按照40%的產(chǎn)水率計(jì)算，排放的濃鹽水中還蘊(yùn)含約60%的進(jìn)水余壓能量，將這一部分能量回收變成進(jìn)水能量可大幅降低反滲透海水淡化的能耗，而實(shí)現(xiàn)這一目的，有賴于利用能量回收技術(shù)。利用能量回收裝置大幅降低了淡化水的生產(chǎn)成本 ,促進(jìn)了反滲透淡化技術(shù)的推廣和應(yīng)用,并使之成為競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展速度的海水淡化技術(shù) 。因此 ,能量回收與反滲透膜和高壓泵并列成為反滲透海水淡化系統(tǒng)中的三大關(guān)鍵技術(shù)。但是目前能量回收裝置主要靠國(guó)外進(jìn)口，造價(jià)比較高。

各種進(jìn)口能量回收機(jī)

3.2典型能量回收裝置

目前反滲透海水淡化工程中應(yīng)用較成功的能量回收裝置主要為轉(zhuǎn)子式壓力交換器和活塞式閥控壓力交換器兩類，高可達(dá)90%。以轉(zhuǎn)子式壓力交換器為例，目前美國(guó)ERI公司的PX轉(zhuǎn)子式壓力交換能量回收裝置是反滲透系統(tǒng)中典型的能量回收產(chǎn)品。

PX 轉(zhuǎn)子式壓力交換能量回收裝置

PX能量回收機(jī)工作原理：高壓濃鹽水推動(dòng)圓周開有多個(gè)縱向溝槽(類似于多個(gè)微型液缸)的無(wú)軸陶瓷轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使多個(gè)微型溝槽分別在兩側(cè)靜止的配流盤高壓區(qū)和低壓區(qū)交替轉(zhuǎn)換切入，進(jìn)入高壓區(qū)的微型液缸進(jìn)行能量回收傳遞向外排液，進(jìn)入低壓區(qū)的微型液缸進(jìn)行原海水補(bǔ)液，PX需配增壓泵以使初步升壓的原海水進(jìn)入RO系統(tǒng)。高壓濃鹽水與低壓原海水直接傳遞壓力，水在多個(gè)微型液缸中的停留時(shí)間很短，兩種液體由一段封閉的“液體活塞”分開，能量回收效率較高，濃水能量至原海水液體能量的轉(zhuǎn)換效率在90%左右。

3.3新型一體化系統(tǒng)能量回收技術(shù)

區(qū)別于當(dāng)前單獨(dú)配置能量回收機(jī)的反滲透系統(tǒng)能量回收模式，我公司在國(guó)際上提出全新的系統(tǒng)能量回收理念，并研發(fā)出膜泵集成系統(tǒng)及系統(tǒng)能量回收一體機(jī)。新型一體化海水淡化機(jī)組由加壓泵、膜泵集成系統(tǒng)、系統(tǒng)能量回收一體機(jī)、配套管路閥門以及PLC電控系統(tǒng)等部分組成。

加壓泵往系統(tǒng)能量回收一體機(jī)中注入原海水，維持系統(tǒng)高壓以克服海水的滲透壓。

膜泵集成系統(tǒng)作用：一是與系統(tǒng)能量回收一體機(jī)、泵和管路系統(tǒng)匹配，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作壓力；二是從海水中分離出淡水。

能量回收系統(tǒng)回收反滲透膜濃水端的高壓海水，再通過(guò)加壓泵補(bǔ)壓維持系統(tǒng)工作壓力，使系統(tǒng)整體壓力高于海水淡化的滲透壓，保證反滲透膜正常分離海水和淡水。整套系統(tǒng)的工作模式區(qū)別于傳統(tǒng)的反滲透膜組件加能量回收機(jī)結(jié)構(gòu)的工作形式，系統(tǒng)能量回收一體機(jī)會(huì)儲(chǔ)存一定容積的原海水，在系統(tǒng)維持穩(wěn)定的產(chǎn)水壓力的同時(shí)，采用循環(huán)工作的模式，濃海水直接返回系統(tǒng)能量回收一體機(jī)，經(jīng)過(guò)多個(gè)循環(huán)達(dá)到要求的濃度后進(jìn)行排放，因而在較大范圍內(nèi)，濃水與淡水濃度均可實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)整。整個(gè)系統(tǒng)是以周期的形式循環(huán)工作，濃海水余壓也隨著淡水的生產(chǎn)周期被重復(fù)利用，整套系統(tǒng)能量幾乎全部回收，因而能量回收效率可達(dá)到99%-99.5%。系統(tǒng)能量回收技術(shù)工藝流程如下：

新型一體化能量回收技術(shù)工藝流程

4、新型一體化脫鹽機(jī)組特點(diǎn)

（1）產(chǎn)品具有高效節(jié)能（省電）的特點(diǎn)，噸淡水能耗超過(guò)歐洲標(biāo)準(zhǔn)（3.3kWh/T)，小型機(jī)組達(dá)到了2.5～3.2kWh/T(國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品：8～10kWh/T)，大型機(jī)組達(dá)到了2.3～2.5kWh/T(國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品4～6kWh/T)。

（2）針對(duì)不同濃度含鹽水（包括海水），在較大范圍內(nèi)，可以根據(jù)需要靈活調(diào)整濃水和淡水濃度。

（3）觸控及PLC智能化控制，一鍵啟動(dòng)。

（4）“膜泵集成系統(tǒng)”與“系統(tǒng)能量回收一體機(jī)”匹配，機(jī)組高度集成，相比現(xiàn)有海水淡化機(jī)組可節(jié)約60%左右的占地面積，并且實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)節(jié)能。

（5）有自動(dòng)沖洗功能，反滲透膜的使用可靠性好，壽命長(zhǎng)。

5、海水淡化(脫鹽)系列機(jī)組功耗