海水温度和运行压力与反渗透产水量的影响因素分析

海水温度和运行压力与反渗透产水量的影响因素分析

马济美

浙江石油化工有限公司，浙江省舟山市 316000

摘要：海水淡化反渗透运行状态在设置额定产水流量下高压泵根据设定值自动提高或降低进水频率现实额定产水流量。通过研究海水温度、压力变化对反渗透装置影响，了解反渗透在四季不同水温的影响下对压力和产水量的影响。根据膜法反渗透DCS记录的数据做一个四季进水温度、压力、产水量之间的存在关系。

关键字：海水淡化反渗透、海水、产水量

1. 概述

海水淡化RO反渗透膜处理系统主要包括一级反渗透装置及其配套的能量回收装置、二级反渗透装置、保安过滤器、高压泵、冲洗泵、加药系统、化学清洗装置等。RO反渗透装置单套产水量1.5万吨/天。SWRO反渗透系统采用一级一段组合方式。来自卧式机械过滤器的带压海水进入保安过滤器，在保安过滤器入口管路上投加阻垢剂，保安过滤器滤后水由高压泵SWRO膜系统进行脱盐处理，在高压泵入口管线上投家还原剂。SWRO系统产水进入滤水反渗透产水箱，浓水经能量回收装置回收压力能后排入排水网。反渗透运行状态为：设置额定产水流量（一级设定产水流量为735M3/h、二级设定产水流量为625M3/h）高压泵根据设定值自动提高或降低进水频率现实额定产水流量。通过研究海水温度、压力变化对反渗透装置影响，了解反渗透在四季不同水温的影响下对压力和产水量的影响。根据膜法反渗透DCS记录的数据做一个四季进水温度、压力、产水量之间的存在关系。

2. 海水温度对膜法产水量分析

2.1 进水温度对一级反渗透影响分析

进水温度对压力影响：25℃标准工况进水压力为4.03Mpa(设计值）。一级高压泵额定压力为6.0Mpa。

全年海水进水温度最低月份为2月，从数据上来看，此月只需要平均提高7%的高压泵动能即可满足生产需求；因6/7/8/9/10月份进水温度在20℃以上，所需高压泵动能随温度升高而降低从而达到自然节能8.6%-24.3%。

2.2 进水温度对二级反渗透影响分析

进水温度对压力影响：25℃标准工况进水压力为1.03Mpa(设计值）。二级高压泵额定压力为1.9Mpa。

经过数据收集和分析，二级反渗透全年有8个月需通过增加高压泵动能去达到额定产水量。其中有6/7/8/9月份进水温度在20℃以上，运行压力为1.02Mpa-1.09Mpa可在不通过增加动能情况下达到额定产水量。二级反渗透全年无节约能耗时间段。

2.3 二级反渗透升温节能分析

由上述表格所示，二级反渗透10月平均进水温度为23.47℃，运行压力为1.22Mpa只需要提高15%的动能即可达到额定产水流量。所以在经过换热进水温度达到22℃以上时，所需能耗随之温度升高而降低，以便达到节能运行状态。

3. 研究结论

3.1 进水温度关系

在冬季海水最低温度10.2℃时，与25℃标准工况比较，一级反渗透不需要换热，通过提高3.2%-7%的进水压力可以达到额定产水量。但是二级反渗透在无换热条件需要提高50%的进水压力达到额定产水量，设备在长期高压下膜通量衰减较快，所以需要提高二级反渗透进水温度，降低进水压力实现额定产水量。

3.2

运行压力关系

二级反渗透为两段式反渗透产水，受温度的影响更明显，所以二级反渗透温度对产水量的影响非常大。在冬季水温较低时，高压泵功率提高近50%，高压泵因此没有更多的富余余量支撑未知的特殊情况。考虑反渗透膜元件每年水通量下降约5%-10% ，在数据反馈下，每年需提高的高压泵动能会逐渐增加。在高压强的工况下对反渗透膜元件与膜壳有较大的损耗。

3.3 研究建议

建议提高二级反渗透进水温度，降低进水压力，确保二级反渗透能有一个良好的运行状态和生产能力。

对一级反渗透进水换热含盐量全年在30000mg/L以上，需要采用钛合金或其他特殊材质换热器。如对二级反渗透进水换热，含盐量约为200mg/L，可选用普通材质。并且换热器规模节省50%以上，建造成本将大幅度节省。

参考文献

[1]张曌. 超滤—反渗透双膜法处理渤海湾海水试验研究[D].哈尔滨工业大学,2014.

[2]余涛. 大型反渗透海水淡化关键技术与装备开发及应用研究[D].浙江大学,2019.

[3]肖威,王楠,李丹.膜法海水淡化工程中材质及设备的选型[J].工业水处理,2020,40(09):124-127.