全流程卷式反渗透海水淡化系统操作优化

在对反渗透海水淡化系统流程和实际应用分析的基础上,提出了一种旨在降低总体操作费用的全流程反渗透海水淡化系统优化方法。首先根据系统变参数特点并充分利用蓄水池的缓冲能力,建立了反渗透过程机理模型、蓄水池动态过程模型以及变参数方程模型,实现了整个流程的方程描述。然后根据工艺流程和操作过程费用组成情况建立了总的操作费用模型,得到了全流程单位产水费用指标。在此基础上建立了以总体操作费用最低为目标、以开放方程描述的各模型方程为约束、以设备和产品质量限制为边界的优化命题,采用联立求解技术将该微分代数方程组成的优化(DAOP)问题转化为NLP问题后进行求解。最后对某海水淡化系统进行了实例研究。优化求解结果不仅表明本优化方法可以大幅降低实际操作费用,而且通过求解还可得到各种变参数条件下最优操作费用组成,以及实现费用最低的最优操作压力和流量变化曲线。本研究对优化海水淡化系统操作、降低总体操作费用具有重要意义。     

卷式反渗透海水淡化系统膜清洗与更换策略优化

膜污染是导致反渗透海水淡化(seawater reverse osmosis,SWRO)系统操作成本增加和产水性能下降的重要因素。为了降低系统运行操作成本,本文针对卷式SWRO系统提出了一种新的膜清洗与更换策略优化方法。首先,根据反渗透和膜污染过程机理建立了膜污染情况下的SWRO系统性能模型;然后将生产过程中的总操作费用与膜清洗和更换规划联系起来,建立了以系统日均操作费用最低为目标、以膜清洗次数、膜清洗和更换时间等为寻优变量、以开放式方程模型为约束的优化命题,并通过联立求解等技术使得原本复杂的优化命题可快速方便地求解;在此基础上对SWRO系统进行了实例研究和分析。优化求解结果表明:(1)本优化策略可以大幅降低系统操作费用,并同时获得最佳膜清洗和更换时间以及膜清洗次数;(2)进料海水温度对最优膜清洗和更换策略影响很大,固定周期的膜更换策略并不合适。另外本优化方法还可得到不同条件下最优操作费用组成、以及最优目标下最优操作压力和操作流量曲线等信息,对优化SWRO系统运行和深入分析系统内部状态变化具有重要意义。     

反渗透海水淡化装置与发电站共置一处

今天，海水淡化产业面对的关键性挑战是开发低成本的和对环境影响小的新一代反渗透装置。迎对此挑战的新途径之一是将RO海水淡化装置与现有的或新的沿海发电站“共置一处”，发挥其互利和协同功能。这种“共置一处”概念特征是将膜过程脱盐装置的进水和排放直接联接到沿海的发电站的排放口。此途径容许电站的冷却水被用作脱盐装置的原水和在浓水排放到海洋之前为降低脱盐装置浓缩水盐度的混合水。     

海水淡化反渗透系统中的膜用化学品

针对反渗透海水淡化系统中膜化学品使用的必要性，简介了国内外反渗透膜化学品（清洗剂、阻垢剂和杀生剂）的研究、生产和应用现状，分析了膜化学品的发展趋势和市场前景，提出在目前大力发展海水淡化事业的背景下，我国膜化学品的开发和应用研究应该同步跟进，从而促进我国膜技术和海水淡化产业的发展。     

高回收率反渗透海水淡化工艺

目前反渗透海水淡化的回收率小于40％。本文研究开发死端超滤预处理技术和反渗透一纳滤联合脱盐相结合的膜集成海水淡化新工艺,与传统工艺比较,具有装置体积小,产水回收率高等优点。文章介绍了采用新工艺的海水淡化装置样机的试制情况及现场运行结果。沿岸海水为料液,操作压力1为5．1MPa条件下,操作压力2为2.0MPa条件下,装置脱盐率99．21％,产水量3971.3L/h,产水回收率55％。海水淡化装置对海水中Ca^2 、Mg^2 、Na^ 、HCO3^-、Cl^-、SO4^2-、TDS,总碱度,总硬度的脱除率分别为99％,99．6％,99．21％,95％,99．35％,98．48％,99.21％,95％,99．42％。     

反渗透海水淡化系统“脱盐率与产水量下降”故障树分析

故障树分析是一种逻辑演绎的故障诊断方法,在核反应堆和航天器可靠性等领域已得到成功应用。反渗透法是目前应用最广泛的海水淡化方法。"脱盐率与产水量下降"是反渗透海水淡化系统中最为典型且损失重大的故障类型。基于对反渗透海水淡化膜组件结构和系统工作流程与机理的深入分析,给出了"脱盐率与产水量下降"的故障树;利用布尔代数求出最小割集及最小径集,完成了对故障基本事件的结构重要度分析,对故障基本事件进行了危险等级划分并提出了上述故障的处理方法。研究工作为超大规模反渗透海水淡化故障诊断专家系统中知识库的构建提供了一套科学实用的方法。     

嵊山500吨/日反渗透海水淡化示范工程

本文叙述了嵊山５００吨／日反渗透海水淡化示范工程项目的总体设计,设备的研究和选型,工艺和系统控制过程。     

反渗透海水淡化系统“脱盐率与产水量下降”故障树分析

故障树分析是一种逻辑演绎的故障诊断方法,在核反应堆和航天器可靠性等领域已得到成功应用。反渗透法是目前应用最广泛的海水淡化方法。“脱盐率与产水量下降”是反渗透海水淡化系统中最为典型且损失重大的故障类型。基于对反渗透海水淡化膜组件结构和系统工作流程与机理的深入分析,给出了“脱盐率与产水量下降”的故障树;利用布尔代数求出最小割集及最小径集,完成了对故障基本事件的结构重要度分析,对故障基本事件进行了危险等级划分并提出了上述故障的处理方法。研究工作为超大规模反渗透海水淡化故障诊断专家系统中知识库的构建提供了一套科学实用的方法。     

海水淡化反渗透聚酰胺膜的清洗

针对反渗透法海水淡化时所造成的反渗透膜污染,采用模拟试验考察了三种化学清洗剂在不同浓度、不同时间的条件下,对反渗透膜清洗效果的影响。     

Cellulose membranes for reverse osmosis part II. Improving RO membranes prepared from non-woody cellulose

Experiments were carried out to minimize the stages of preparing reverse osmosis (RO) desalination membranes at economical cost and to improve the transport properties of RO membranes prepared from non-wood fibrous materials (cotton linters and bagasse pulp) to approach those prepared from imported viscose pulp and purchased cellulose acetate (see Part I). Further study was carried out on examining the effects of long-term testing and subsequent washing of membranes by a special mixture. Finally the quality of the product water reverse osmosis was examined by comparing its water analysis with standard specification for drinking and domestic water.     

反渗透海水淡化系统中膜组件的清洗策略

反渗透海水淡化法中膜组件的定期清洗是防治膜污染的主要措施之一.膜清洗可将膜表面的污染物去除,达到恢复透水量的目的.在保证产水量的情况下,选择恰当的清洗策略和清洗时机可使清洗次数最合理,清洗费用最低.以规划期内总操作费用最小为目标,提出了新的污染模型,给出了清洗的判据,将清洗策略问题表达为一个混合整数非线性规划（MINLP）.对一个实例进行计算,给出了该例中的反渗透系统在5年规划期内的最优清洗策略和清洗时机.结果证明这种数学规划方法对于寿命为3～5年的膜组件的清洗维护是有效的.     

反渗透和压力延迟渗透耦合脱盐系统的能效优化研究

针对开环和闭环两类结构的反渗透-压力延迟渗透耦合脱盐系统进行了模型构建与系统优化分析。首先，以标准化比能耗为目标函数，构建了开环结构和闭环结构耦合系统的非线性约束优化模型。在优化模型中，引入包括半透膜性能、操作状态及设计变量的无量纲参数组，建立反渗透和压力延迟渗透单元过程的特征方程以简化模型。同时，为了保证比较的公平性，开环结构的总体能耗中额外包含了预处理和后处理能耗。通过求解上述优化模型，系统地比较和分析了无量纲半透膜总面积和水回收率同时变化导致的最优标准化比能耗、膜面积分配和操作压力的变化规律。结果表明，在水回收率处于正常水平(≤ 0.55)且系统总面积充足(≥0.9)时，闭环结构在节能及减少预处理费用方面比开环结构具有更明显优势。     

小型反渗透膜系统优化结构设计

提出了纯水制备反渗透膜系统优化设计的经典模型。导出了相应的简化模型。描述了用现行设计软件实现优化设计的具体计算过程。明确了系统优化结构的两个判据。在此理论与方法指导下，得出了对应低难溶盐给水条件的膜系统最优“六支段饱和结构”，并结合浓差极化指标严格界定了低难溶盐给水的各难溶盐临界饱和度，从而为小型反渗透膜系统的设计提供了一套完整的优化理论，优化方法与优化结构。     

Silica and metals removal by pretreatment to prevent fouling of reverse osmosis membranes

Reverse osmosis is being increasingly used for desalination of seawater, brackish water and as well the marginal and polluted wastewaters. The operation of waters bearing substantial amount of silica is only feasible if there is a chemical pretreatment in process to prevent excessive and unbearable fouling by this refractory deposit. In this study, model solutions representing tailings wastewater which usually has high silica content was used in standard jar tests using the Boltac Coagulation and Flocculation simulator to determine the effectiveness of chemical pretreatment (by precipitation and coagulation) for removal of silica and other species such as magnesium, calcium, iron and manganese which affect silica fouling. Two precipitants were tested: lime and soda ash, and caustic soda. Precipitant aids (alum and ferric chloride) were also examined in combination with optimum precipitant doses to observe their differential effects. The optimum precipitant dose of caustic soda was 200 mg/L. Ferric chloride and alum were tested with this optimum caustic soda dose, but did not improve removal significantly, if at all. The optimum precipitant dose of lime and soda ash was 150 mg/L lime and 450 mg/L soda ash. Ferric chloride and alum were tested with this optimum lime and soda dose, but again did not improve removal enough to warrant their use. Neither of the methods were as effective in removal of magnesium and calcium as in removal of other components; lime and soda ash treatment as expected actually increased the calcium content of solutions.     

Forward-osmosis strategy and chemical cleaning of seawater desalination reverse osmosis membranes

In order to settle the membrane fouling of reverse osmosis membranes in seawater desalination process, this study reported a novel strategy based on forward-osmosis process and discussed the effects of different factors like different cleaning combination among reverse osmosis product, simulated reverse osmosis concentrate and simulated seawater, as well as cleaning time on the membrane permeate flux and salt rejection. For irreversible fouling, the effects of different chemical cleaning agents, immersion time and concentration were also investigated in this study. The results exhibited that the cleaning combination between diluted water and simulated reverse osmosis concentrate possessed the best cleaning performance in the process of forward-osmosis cleaning. Such approach also enhanced normalized flux from 9.48 L/(m²·h·MPa) to 13.6 L/(m²·h·MPa) and enhanced NaCl rejection from 80.59% to 92.80%. Furthermore, the normalized flux was enhanced from 9.48 L/(m²·h·MPa) to 14.3 L/(m²·h·MPa) and NaCl rejection was also enhanced from 80.59% to 96.27% after soaking in 2%(mass) citric acid solution for 2h, soaking with 1%(mass) ethylenediamine tetra-acetic acid tetrasodium salt and 0.3%(mass) sodium tripolyphosphate solution for 1.5 h. According to the result of SEM images and AFM images, the forward-osmosis cleaning strategy could not cause the damage of selective layer of membrane surface and caused the drop of inorganic and organic fouling on the membrane surface. Hence, cleaning fouled RO membranes by such approach could prolong the chemical cleaning cycle and reduce the amount of chemical cleaning agent, which has certain industrial application perspectives.     

正渗透策略和化学清洗海水淡化反渗透膜

为解决海水淡化过程中反渗透膜的污染问题,研究了基于正渗透策略的反渗透产水、模拟反渗透浓水、模拟海水不同的组合清洗和清洗时间对膜通量和截留率的影响。针对不可逆污染,研究了不同化学清洗药剂、浸泡时间、浓度对膜通量和截留率的影响。结果表明,正渗透策略清洗方式中,淡水/模拟反渗透浓水的组合清洗方式效果最佳,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至13.6 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至92.80%。此外,经质量分数为2%的柠檬酸溶液浸泡2 h后,再使用质量分数为1%的乙二胺四乙酸四钠盐和0.3%的三聚磷酸钠溶液浸泡1.5 h,其归一化通量从9.48 L/(m²·h·MPa)提升至14.3 L/(m²·h·MPa),截留率从80.59%提升至96.27%。从SEM和AFM图可以看出,正渗透清洗策略并未对膜表面选择层造成损坏,且可以清洗膜表面的有机污染物和无机污染物,因此,应用这种方法对污染的反渗透膜进行清洗,可延长化学清洗周期,减少化学清洗剂用量,具有一定的工业应用前景。