反渗透海水淡化能量回收技术的发展及应用
反渗透海水淡化技术的发展
反渗透海水淡化技术的发展海水淡化是从海水中猎取淡水的技术和过程。
早在50年月，为解决“水的危机”，美国从52年起专设盐水局，74年后转为资源技术局，不断推动水资源和脱盐的技术进步，其中反渗透法海水淡化（SWRO）就是1953年据膜和海水界面有一纯水层而提出的。
l、前言水是生命的源泉，是社会和经济进展的命脉，是人类珍贵的不行替代的自然资源。
当前缺水已成为世界性问题，成为制约社会进步和经济进展的瓶颈，解决水资源的供需冲突，对我国的可持续进展是特别迫切的和重要的。
我国沿海地区仅占全国土地面积的15%，人口的40%，但制造着60%以上的社会总产值，和全国一样，沿海，特殊是北方地区以及岛屿的供水严峻缺乏，形势严峻。
沿海地区有丰富的海水资源，用海水淡化技术向大海要淡水，满意沿海城镇和岛屿对淡水的需求或紧缺需求，是自古以来人们所梦寐以求的，现在已变为现实。
反渗透海水淡化不仅技术上完全可行，而且在许分状况下是经济的。
2、反渗透的进展概况海水淡化是从海水中猎取淡水的技术和过程。
早在50年月，为解决“水的危机”，美国从52年起专设盐水局，74年后转为资源技术局，不断推动水资源和脱盐的技术进步，其中反渗透法海水淡化（SWRO）就是1953年据膜和海水界面有一纯水层而提出的；73年日本通产省下设造水促进中心，特地讨论的脱盐技术，欧洲则在尤里卡等打算下推动海水淡化的进展，它们也都以膜法为重点。
经过近50年的讨论、开发和产业化，SWRO自70年月进入海水淡化市场之后，进展非常快速。
RO用膜和组件已相当成熟，组件脱盐率可高达99.5%以上，有约20年的阅历积存，SWRO 工艺过程也渐渐成熟，近年来，功交换器和压力交换器的开发胜利使能量效率都高达90%以上，从而使SWRO的本体能耗在3kWh/m3淡水以下，成为从海水制取引用水最廉价的方法，进一步增加了SWRO的竞争力。
近几年来，在国际海水淡化中，SWRO以投资最低，能耗最省，本钱最低，建筑周期短等优势而屡屡中标。
反渗透海水淡化能量回收技术的发展及应用
反渗透海水淡化能量回收技术的发展及应用海水淡化技术发展的一个重要目标是降低运行成本，在运行成本的构成中能耗所占的比重最大，降低能耗是降低海水淡化成本最有效的手段。
反渗透海水淡化(SWRO)是目前海水淡化的主流技术之一，反渗透海水淡化过程需消耗大量电能提升进水压力以克服水的渗透压，反渗透膜排出的浓水余压高达5．5～6．5 MPa，按照40％的回收率计算，排放的浓盐水中还蕴含约60％的进料水压力能量，将这一部分能量回收变成进水能量可大幅降低反渗透海水淡化的能耗，而这一目标的实现有赖于能量回收技术的利用。
通过能量回收装置的应用大幅降低了淡化水的生产成本，促进了反渗透淡化技术的推广和应用，并使之成为最具竞争力和发展速度最快的海水淡化技术。
因此，能量回收与反渗透膜和高压泵并列成为反渗透海水淡化系统中的三大关键技术。
国外SWRO能量回收技术的发展20世纪70年代，随着反渗透技术开始用于海水／苦咸水的淡化，各种形式的能量回收装置也相继出现。
能量回收装置总体上分为两类，即水力透平式和功交换式。
水力透平式能量回收装置最早的能量回收装置是水力透平式，瑞士Calder．AG公司的Pehon Wheel透平机和Pump Ginard公司的Francis透平机，效率一般为50％～70％。
其原理是利用浓盐水驱动涡轮转动，通过轴与泵和电机相连，将能量输送至进料原海水，过程需要经过“水压能→机械能→水压能”两步转换[1]。
水力透平机与高压给水泵电机同轴连接，一般是高压给水泵双出轴两侧分置电机和透平机，也可以是电机双出轴两侧分置水泵和透平机。
透平机作电机的第二驱动助推电机，通过减小电机转矩，降低电机动力消耗。
在上述基础上经过改进出现了一些独特的设计，其中最具代表性的有丹麦Grundfos公司生产的BMET透平直驱泵和美国PEI公司生产的Hydraulic Turbo charger。
两者均是透平机与泵一体化设计，一根转轴连接两个叶轮，全部封装在一个壳体中，浓盐水流过叶轮时通过冲击叶片而推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。
东丽海水淡化反渗透膜及其应用
高脱硼海水淡化膜可以降低SWRO后续流程负荷。
1.2 反渗透脱硼技术
单级SWRO产水硼浓度（计算值）
SWRO产水硼浓度 (mg/L) 海水 (温度、TDS、硼浓度) 日本 (25ºC, 3.5%, 5mg/L) 膜元件硼脱除率 90% 1.5 1.6 3.0 95% 0.9 TM820R/M系列 1.0 2.0 0.5 1.1 0.2 0.4 97% 0.4 99% 0.2
100
ＲＯ膜
支持膜 基材
硼酸 (分子直径0.4nm)
硼 去 95 除 率 90
（％）
改良膜
传统膜
0.5 0.6 0.７ 0.８
孔
85 0.4
制水量（ｍ３／ｍ２・日）
新技术的要点: 亲水性改性设计保证水通量
TBMC正采用上述技术制造所有反渗透膜元件
1.2 反渗透脱硼技术
海水淡化系统中高脱硼反渗透膜的应用 海水淡化系统中高
超高压脱盐层 交联芳香族聚酰胺 0.3μm 支撑层 聚砜 45μm 基层 无纺布 100μm
既抗高压 又保通量
RO膜的放大图 (UHR-FE-SEM) x 50,000
产品水
2.4 BCS的优势
两段法海水淡化的水量平衡图
( ) : 水的流率
常规海水淡化系统（回收率 40%）
(250) (150)
(100)
Features/特征
99.80 99.80 99.75
8,500 (32.2) 7,000 (26.5) 6,000 (22.7)
95 95 93 93
High Boron Rejection/高脱硼率 91 High Water Productivity/高产水量 92 High Boron Rejection/高脱硼率 High Water Productivity/高产水量 Alkaline Tolerance/高耐碱(pH 10) High Boron Rejection/高脱硼率
反渗透技术的应用之海水淡化
反渗透技术的应用之海水淡化摘要：传统的海水淡化技术有很多，如蒸发法，冷却法等，但都有其弊端，如能耗大，所的淡水量较少，且所的淡水的味道不佳等缺点。
经过大量的研究，国内外目前普遍采用反渗透的方法来进行海水的淡化，以满足目前全球缺水问题。
我国近年来加大了对这一技术的研究与开发，也取得了很大的进展。
这一新型的海水淡化技术以其独特的优势，逐渐得到了广泛的应用，具有较好的发展前途。
引言：从世界范围来看，我国是世界上最缺水的国家之一，人均占有量仅相当于世界人均占有量的四分之一，淡水资源紧缺状况日益加剧。
为了从长远和战略的高度解决用水问题，海水淡化成了一条重要的道路，是我国水资源开发和利用的一项重要举措，势在必行。
与传统的海水淡化技术相比，反渗透技术以其投资少，能耗低，占地少，建设周期短，操作方便，已与自动化控制等优点，逐渐成为海水淡化的核心技术，具有广阔的发展前景。
关键词：海水淡化膜技术反渗透水处理正文：在已经开发的二十多种技术中，蒸馏法，电渗析法，反渗透法都已经达到工业规模化生产的水平。
最早的海水淡化技术有两种：冷却法和蒸馏法。
冷却法，即冷却海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。
蒸馏法，即将水蒸发而盐留下，再将水蒸气冷凝为液态淡水。
但这两种技术都有难以克服的弊端，如能耗大，效率低，水质差等。
反渗透海水淡化法是二十世纪六十年代后期发展起来的一项新技术。
渗透是一种物理现象，当含有不同浓度的盐类的水如用一张只能让淡水分子通过而不让盐分通过的半透膜隔开，就会发现含盐量少的一边的水分会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含的盐分不发生渗透，如此，直到两边含盐浓度相同为止。
这一过程需要很长时间，也称自然渗透。
但如果在含盐量高的水侧施加一定压力，其结果可使上述过程停止，这时的压力称为渗透压。
如果继续增大压力，则会使上述过程按相反的方向进行。
反渗透淡化法，就是在有盐的水中（如原水）施加比自然渗透更大的压力，使渗透沿相反的方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到去除盐分的作用，这就是反渗透的原理。
为什么说反渗透法是海水淡化主要应用技术
为什么说反渗透法是海水淡化主要应用技术
据相关数据显示在20世纪，人类对淡水的消耗增加了9倍。
并且据相关部门统计，目前有超过20亿人得不到生活所需的干净淡水。
以上这些数据都在提醒我们，由于人口的增加，地表及地下水资源的污染，水资源短缺已成为全球性的问题，为了更好地保证人类生产生活用水，节约现有的淡水资源，人们开始打起了“海洋”的主意，开始发展海水淡化产业。
目前，应用在海水淡化领域的处理技术种类包含了蒸馏法、膜法、离子交换法、冷冻法等，但目前应用较多的还是多效蒸馏(MED)和反渗透法(RO)这两项技术。
今天我们主要来聊一聊反渗透法在海水淡化中的应用。
反渗透法在海水淡化中的应用，对比起传统的蒸馏法来说，可谓是优势良多随着，反渗透的不断发展，其脱盐率和能量回收率的提高，其吨水耗电量逐渐降低。
应用反渗透法进行海水淡化，经过一次脱盐，就可产生符合标准的淡化水并且这种技术应用范围广，规模可大可小，可在舰船、海上石油钻台、岛屿、野外等处使用。
该方法的优势如下：
1、海水淡化中应用反渗透法，脱盐率高不说一般可稳定在90%以上，采用双级反渗透系统时，脱盐率还可达到98%以上。
2、反渗透海水淡化的整个过程为无相变、能耗较低，并且生产每吨水的电力消耗小。
3、该方法除了脱盐外，还能有效去除细菌等微生物、有机物以及金属元素等无机物，出水水质优于其它方法。
4、应用反渗透法的海水淡化装置操作十分简单，安装与维护方便，可在各种场合应用，也可作应急设备。
综上，反渗透法在海水淡化中的应用，不仅能在低能耗下运行，并且产水量高。
所以，综合来讲反渗透法很适于海水淡化中，丰富了淡水资源生产，是一款很受欢迎的增量技术。
海水淡化的发展及应用 (2)精选全文
可编辑修改精选全文完整版中国海水淡化的发展及应用目前，海水淡化解决了全球2 亿多人的饮水问题，海水淡化水已成为海湾国家的重要水源之一。
我国人均淡水资源占有量约2100 立方米，仅为世界平均水平的28%，目前全国城市中有约2/3 缺水，约1/4 严重缺水，水资源短缺已成为制约经济社会持续发展的重要因素之一[1]。
随着工业化进程的不断加快，水资源短缺形势将更加严峻。
发展海水淡化产业具有重要的战略意义和现实意义。
常用的局部地区缺水解决方案有远程调水、地下取水、建造水库等, 但是长期使用造成了水源枯竭、浪费土地、地面下沉和破坏生态等诸多弊端, 且均属于淡水存量调整, 不能从根本上解决淡水危机。
另外雨水的收集利用、废水回用和加强水资源的立法管理等也可以缓解部分地区的淡水短缺。
但是, 海水淡化作为一种开辟新水源的相对成熟的技术, 已成为世界上公认的解决缺水的最佳方案。
1、中国海水淡化发展概况我国海水淡化技术的研究始于1958年, 经过多年科技攻关发展, 技术取得重大突破, 获得一批重要成果, 形成一批专业队伍, 培养一批专门人才, 具备了海水淡化大发展的基本条件。
2004年建成投产的具有自主知识产权的3000吨/日低温多效海水淡化示范工程和2003年建成投产的5000吨/ 日反渗透海水淡化示范工程, 其吨水成本均低于5 元, 其中蒸馏法海水淡化装备的造价低干国外同类设备30%一50% [2]。
这些示范工程充分显示, 我国的海水淡化技术已与国际接轨, 蒸馏法和反渗透法两大主流海水淡化技术已达到国际先进水平, 成为世界上少数几个掌握海水淡化技术的国家之一。
到目前为止, 全国建成运行的海水淡化水总产量约为5 万立方米/ 日(苦咸水淡化水产量为2.8 万立方米/ 日)。
近几年, 国家对海水淡化事业高度重视。
几个万吨级、十万吨级的海水淡化工程正在建设中。
预计在未来的5一10 年时间里, 我国海水淡化的总规模将达到100万吨/ 天, 这种发展速度在国际上是前所未有的。
反渗透海水淡化能量回收装置的研究现状及展望
反渗透海水淡化能量回收装置的研究现状及展望摘要：本研究介绍了反渗透海水淡化能量回收装置的分类和工作原理，并重点综述了国内外的研究成果和进展，最后结合国内外研究现状分析总结了我国反渗透海水淡化能量回收装置的发展方向。
关键词：反渗透海水淡化；能量回收装置；研究1 分类和工作原理反渗透海水淡化能量回收装置按照其工作原理主要可分为液力透平式、正位移式和泵-马达式3种类型，见表1。
透平是将流体工质中蕴有的能量转换成机械功的机器，又称涡轮或涡轮机。
透平是英文turbine的音译,源于拉丁文turbo一词,意为旋转物体。
透平的工作条件和所用工质不同，所以它的结构型式多种多样，但基本工作原理相似。
透平的最主要的部件是一个旋转元件,即转子,或称叶轮，它安装在透平轴上，具有沿圆周均匀排列的叶片。
流体所具有的能量在流动中，经过喷管时转换成动能，流过叶轮时流体冲击叶片，推动叶轮转动，从而驱动透平轴旋转。
透平轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。
透平机械的工质可以是气体，如蒸汽、燃气、空气和其他气体或混合气体，也可以是液体，如水、油或其他液体。
以水为工质的透平称为水轮机;以蒸汽为工质的透平称为汽轮机；以燃气为工质的透平称为燃气透平。
表1 反渗透海水淡化能量回收装置优缺点比较图1第一代与第二代回收装置的原理基于“功交换”原理的正位移式第三代能量回收装置利用流体的不可压缩性可直接实现高压盐水和低压海水间的能量传递。
系统工作时，低压海水在能量回收装置中先由高压盐水直接增压，再经过增压泵的二次增压后进入反渗透膜组件产出淡水。
上述过程是通过降低高压泵的流量来减少系统能耗。
由于其能量回收过程只需要经过“水压能-水压能”的一步转换，能量回收效率通常能达到90%以上，目前已占据反渗透海水淡化市场的主导地位，但仍存在系统集成度较低、投资成本高、需配备增压装置和盐/海水掺混等技术缺陷。
正位移式能量回收装置根据其核心部件结构形式的不同又可分为阀控式和旋转式。
反渗透技术在海水淡化处理工艺中的应用
反渗透技术在海水淡化处理工艺中的应用摘要：淡水资源紧缺属于全球性问题，人们希望通过对海水进行淡化处理满足对淡水的需求，从而缓解淡水资源短缺的情况。
反渗透技术具有高效节能的特点，是非常先进的淡化技术，利用此项技术对海水进行淡化处理能够起到较为理想的效果。
基于此，本文就针对反渗透技术在海水淡化处理工艺中的应用进行探讨，促使人们对反渗透技术有一个更加深入的了解。
关键词：反渗透技术；海水淡化处理；应用前言：我国拥有非常长的海岸线，海水资源非常丰富，如果能够利用海水资源，能够解决内陆水资源短缺的问题。
因此，我国开始加大在海水淡化处理技术上的研究，而反渗透技术便是其中之一，也是各个方面非常突出的技术，利益此项技术能够起到良好的海水淡化效果，具有很大的应用前景。
下面笔者就针对反渗透技术的相关内容进行详细阐述。
一、反渗透技术的概述所谓反渗透是通过利用压力差作为推动力，将溶剂的膜从溶液中分离出来所进行的操作。
当对膜一侧溶液增加压力时，如果该压力已经超过了渗透压，那么溶剂便会出现逆向渗透的情况，在低压的一侧能够得到渗透液，而在高压一侧则是得到了浓缩液。
当利用反渗透技术对海水进行淡化处理时，在低压侧则能够得到淡水，高压侧则是盐度更高的海水。
需要注意的是，当海水盐度升高以后，那么需要的压力也就会变得更大的，消耗的能量研究变得更高[1]。
反渗透技术的应用本身具有非常鲜明的特点，主要表现为造水程度很低，使用的装置十分紧凑，占地面积也就会变得很少，操作上非常简单，对所使用的设备进行维修也十分简单。
然而，当对渗透进行预处理是则有着十分高的要求，使用的反渗透膜应定期进行更换，若是海水本身的温度很低，那么则需要对其进行加热处理，如果没有热源对海水进行加热处理，那么造水成本将会变得非常高。
二、反渗透海水淡化工艺利用反渗透技术对海水进行淡化处理，通常包括了取水、预处理、过滤、能量回收以当产品水后处理等各种工艺过程。
在使用反渗透技术时，需要先提取海水，通过简单的处理降低海水本身的浑浊度，避免水中滋生微生物，之后利用特种高压泵增压让海水通过反渗透膜，由于海水本身含有非常高的盐分，因此反渗透膜本身还具备良好的耐高压、耐腐蚀、抗污染以及较高脱盐率等性能，利用反渗透膜所处理的海水，含盐量降低到每升200毫克。
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图 4 ＤＷＥＥＲ能量回收装置 示意 Ｆｉｇ.4 ＤＷＥＥＲｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｄｅｖｉｃｅ
2 国内的研究状况
国内对能量回收装置的研究起步较晚 , 进行反 渗透用能量回收装置研究的主要有中科院广州能源 所 、天津大学 、杭州水处理中心和天津海水淡化研究 所等 4家单位 , 研发方向均为双液压缸功交换式能 量回收装置 。广州能源所研发的试验样机为带活塞 杆的双液 压缸 功 交换 式 能量 回 收装 置 (专利 号 :
请了专利 (专利号 :200510014295.9)。杭州水处理 中心设计的能量回收装置主要由双液压缸 、止回阀
和四通功能阀组成 , 两台液压缸通过活塞杆定位 , 并
固定在一条直线上 。 装置设计申请了发明专利 (专 利号 :200510050117.1)。 天津海水淡化研究所自主
研发了一台具备升压功能的差动式反渗透能量回收 装置 , 流量可达 18 ｍ3 /ｈ。 在反渗透海水淡化试验 平台上进行了系统试验 , 通过 168 ｈ的连续不间断 运转测试表明 :装置 运行稳定 , 有效能量回收 率 > 90%, 压力波动 <0.2 ＭＰａ。 已申请发明专利 1 项 、 实用新型专利 2项 (专利号分别为 201010122952.2、 20102 0129553 .4、201 0201295 53.4)。
上述几家单位的研究成果虽然还没有在海水淡
化工程中得到推广应用 , 但工业化发展及应用前景
良好 。
3 能量 回收装置的性能比较及发展趋势
几种国外能量回收装置的性能对比见表 1。
表 1 能量回收装置性能比 较 Ｔａｂ.1 Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｄｅｖｉｃｅｓ
水力透平机与高压给水泵电机同轴连接 , 一般 是高压给水泵双出轴两侧分置电机和透平机 , 也可 以是电机双出轴两侧分置水泵和透平机 。 透平机作 电机的第二驱动助推电机 , 通过减小电机转矩 , 降低 电机动力消耗 。
在上述基 础上经过改进出现了一些独特的设 计 , 其中最具代表性的有丹麦 Ｇｒｕｎｄｆｏｓ公司生产的 ＢＭＥＴ透平直驱泵和美国 ＰＥＩ公司生产的 Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ。两者均是透平机与泵一体化设计 , 一 根转轴连接两个叶轮 , 全部封装在一个壳体中 , 浓盐 水流过叶轮时通过冲击叶片而推动叶轮转动 , 从而 驱动透平轴旋转 。透平轴直接带动增压泵工作输出 机械功 , 浓水能量转换成原海水能量的转换效率可 提高至 65% ～ 80%。 高压泵与透平机增压泵两级 串联完成原海水的压力提升 , 通过透平增压降低高 压泵所需扬程, 减少电机动力消耗 。所不同的是 ＢＭＥＴ的透平增压泵与高压泵是一个整机 , 其中透 平增 压泵 位 于高 压 泵的 进 口 (见图 1);而 Ｔｕｒｂｏ ｃｈａｒｇｅｒ是一个单 独的 装置 , 安装 在高 压泵的 出口 (见图 2)。
换器和活塞式阀控压力交换器两类 , 能量回收效率 高达 90% ～ 97%。 1.2.1 转子 式压 力交 换器
以美国 ＥＲＩ公司的 ＰＸ转子式压力交换能量回 收装置 (见图 3)为代表 , 原理是高压浓盐水推动圆 周开有多个纵向沟槽 (类似于多个微型液缸 )的无 轴陶瓷转子旋转 , 使多个微型沟槽分别在两侧静止 的配流盘高压区和低压区交替转换切入 , 进入高压 区的微型液缸进行能量回收传递向外排液 , 进入低 压区的微型液缸进行原海水补液 , ＰＸ需配增压泵以 使初步升压的原海水进入 ＲＯ系统 。 高压浓盐水与 低压原海水直接传递压力 , 水在多个微型液缸中的 停留时间很短 , 两种液体由一段封闭的 “液体活塞 ” 分开 , 能量回收效率较高 , 浓水能量至原海水液体能 量的转换效率 >92%。
项 目
流量 / 效率 / (ｍ3 · ｈ-1) %
混合度 /%
外动加力增压泵自阀动门
Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ100 ～ 1 600 60 ～ 80 很小 无 无 无
ＰｅｌｔｏｎＴｕｒｂｉｎｅ 15 ～ 1 200 >60 很小 有 无 无
ＰＸ
2 ～ 50 90 ～ 97 4 无 有 无
ＤＷＥＥＲ 15 ～ 280 90 ～ 97 1.5 有 有 有
(1.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｅａｗａｔｅｒＤｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄＭｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ, ＳＯＡ <Ｔｉａｎｊｉｎ>, Ｔｉａｎｊｉｎ300192, Ｃｈｉｎａ;2.ＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇＨａｉｋｕｏｊｉｅｎｅｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ.Ｌｔｄ., Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ050031, Ｃｈｉｎａ)
基金项目 :中央级公益性 科研院所基本科研业务费专项资金项目 (Ｋ -ＪＢＹＷＦ-2007 -Ｔ01)
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ｗｗｗ.ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ.ｃｏｍ
潘献辉 , 等 :反渗透海水淡化能量回收技术的发展及应 用
第 26卷 第 16期
1 国外 ＳＷＲＯ能量回收技术的发展
20世纪 70年代 , 随着反渗透技术开始用于海 水 /苦咸水的淡化 , 各种形式的能量回收装置也相继 出现 。 能量回收装置总体上分为两类 , 即水力透平 式和功交换式 。 1.1 水力透平式能量回收装置
200510035328.8), 使用电磁阀进行高 、低压水的切 换 , 并用蓄能器稳定压力 。试验功交换式能量回收装 置使用多个 气动阀进行高 、低压水 的切换 , 由 ＰＬＣ
控制阀门的动作 , 在 1 000 ｍ3 /ｄ的反渗透海水淡化 试验平台上进行了试验 , 取得了一定效果 [ 5、6] , 并申
· 17·
第 26卷 第 16期
中国给水排水
ｗｗｗ.ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ.ｃｏｍ
图 3 ＰＸ能量回收装置示意 Ｆｉｇ.3 ＰＸｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｄｅｖｉｃｅ
1.2.2 活塞式阀控压力交换器 活塞式阀控压力交换器以瑞士 Ｃａｌｄｅｒ.ＡＧ公司
的 ＤＷＥＥＲ双功交换能量回收装置 、德国 ＫＳＢ公司 的 ＳａｌＴｅｃＤＴ压力交换器 、德国 ＳｉｅｍａｇＴｒａｎｓｐｌａｎ公 司的 ＰＥＳ压力 交换系统 及 Ｉｏｎｉｃｓ公司的 ＤＹＰＲＥＸ 动力压力交换器为代表[ 3、4] 。 原理是采用两个大直 径液缸 , 其中一个液缸中高压浓水推动活塞将能量 传递给低压原海水向外排液 , 另一个液缸中供料泵 压入低压 原海水 补液并 排出 低压 浓水 , 两液 缸在 ＰＬＣ和浓水换向阀的控制下交替排补海水 , 实现了 浓水能量转换成原海水能量的回收过程 。 活塞式阀 控压力交换器需配备增压泵以使初步升压的原海水 进入 ＲＯ系统 , 由活塞隔离浓水和原海水 , 能量回收 效率一般高于 92%。ＤＷＥＥＲ能量回收装置见图 4。
一部分能量回收变成进水能量可大幅降低反渗透海 水淡化的能耗 , 而这一目标的实现有赖于能量回收 技术的利用 。 通过能量回收装置的应用大幅降低了 淡化水的生产成本 , 促进了反渗透淡化技术的推广 和应用 , 并使之成为最具竞争力和发展速度最快的 海水淡化技术 。因此 , 能量回收与反渗透膜和高压 泵并列成为反渗透海水淡 化系统中的三大 关键技 术。
最早的能量回收装置是水力透平式 , 瑞士 Ｃａｌｄｅｒ.ＡＧ公司的 ＰｅｌｔｏｎＷｈｅｅｌ透平机和 ＰｕｍｐＧｉｎａｒｄ 公司的 Ｆｒａｎｃｉｓ透平机 , 效率一般为 50% ～ 70%。其 原理是利用浓盐水驱动涡轮转动 , 通过轴与泵和电 机相连 , 将能量输送至进 料原海水 , 过程需要经过 “水压能 ※机械能 ※水压能 ”两步转换 [ 1] 。
图 1 ＢＭＥＴ透平机 Ｆｉｇ.1 ＢＭＥＴｔｕｒｂｉｎｅ
图 2 Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ透平机 Ｆｉｇ.2 Ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒｔｕｒｂｉｎｅ
1.2 功交换式能量回收装置 20世纪 80 年 代出现了 一种新的 能量回 收技
术 , 其工作原理是 “功交换 ”, 通过界面或隔离物 , 直 接把高压浓盐水的压力传递给进料海水 , 过程得到 简化 , 只需要经过 “水压能 ※水压能 ”的一步能量转 换 , 能量回收效率得以提高 。
海水淡化技术发展的一个重要目标是降低运行 成本 , 在运行成本的构成中能耗所占的比重最大 , 降 低能耗是降低海水淡化成本最有效的手段 。反渗透 海水淡化 (ＳＷＲＯ)是目前海水 淡化的主 流技术之 一 , 反渗透海水淡化过程需消耗大量电能提升进水 压力以克服水的渗透压 , 反渗透膜排出的浓水余压 高达 5.5 ～ 6.5 ＭＰａ, 按照 40%的回收率计算 , 排放 的浓盐水中还蕴含约 60%的进料水压力能量 , 将这
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｉｓｏｎｅｏｆｃｒｉｔｉｃａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｓｅａｗａｔｅｒｒｅｖｅｒｓｅｏｓｍｏｓｉｓ(ＳＷＲＯ) ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ, ａｎｄｉｓａｌｓｏｏｎｅｏｆｐｒｉｎｃｉｐａｌｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｃｏｓｔｏｆｗａｔｅｒｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＳＷＲＯｉｎｒｅｃｅｎｔ20 ｙｅａｒｓ.ＭａｉｎｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｕｓｅｄｉｎＳＷＲＯｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ, ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｓｅａｗａｔｅｒｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓｉｎｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｅｎｅｒｇｙｒｅｃｏｖｅｒｙ; ｗｏｒｋｅｘｃｈａｎｇｅ; ｐｒｅｓｓｕｒｅｅｘｃｈａｎｇｅ; ｓｅａｗａｔｅｒｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ; ｒｅｖｅｒｓｅｏｓｍｏｓｉｓ