1、1反滲透設計計算及反滲透設計計算及ROSA模擬模擬2RORO設計計算設計計算 設計基礎設計基礎/ /導則導則RORO本體設計十步法本體設計十步法3q 原水水質：類型、來源、性質、數值q 預處理：方法、期望產水水質q 反滲透系統產水量產水用途及水質要求回收率運行條件及可行性場地其它要求，如化學清洗q 項目投資設計基礎設計基礎4系統及單支膜元件運行參數的限制系統及單支膜元件運行參數的限制q 防治膜元件物理性損壞限制首支膜元件最大進水流量限制給水壓力限制最大壓差q 減少濃差極化及潛在污染最大通量的限制單支膜元件最大回收率的限制最小濃水流量的限制設計導則設計導則5q 影響運行參數限制值的因素進水水質概

2、況及污染程度膜元件有效膜面積膜元件流道寬度q 原水水質概況RO產水井水地表水（傳統預處理）地表水（MF/UF/MBR預處理）廢水（傳統預處理）廢水（MF/UF/MBR預處理）海水（表面取水）海水（沙灘井取水）設計導則設計導則6設設計計導導則則7RORO設計計算設計計算 設計基礎設計基礎/ /導則導則RORO設計十步法設計十步法8 考察原水水質及產水水質要求，確定預處理方案；確定進水量或產水量、系統回收率； 選擇級數，勾畫系統配置圖及水量平衡圖； 選擇膜元件型號； 設定平均通量； 確定所需膜元件數量； 確定壓力容器容納膜元件數量； 選擇段數； 確定系統排列； 平衡產水通量及回收率； 按設計導則考

3、察運行參數限定值，進而優化系統設計。RORO設計十步法設計十步法9系統性能影響因素系統性能影響因素10影響性能的因素影響性能的因素11鹽截留率透過液通量進水壓力進水壓力的影響進水壓力的影響假如溫度、回收率、溫度、含鹽量恒定12鹽截留率(通量恒定)透過液 通量(壓力恒定)進水溫度進水溫度的影響進水溫度的影響假如壓力、回收率、含鹽量恒定13滲透液通量進水含鹽量 (TDS)鹽截留率進水含鹽量的影響進水含鹽量的影響假如壓力、溫度、回收率恒定14回收率鹽截留率滲透液通量回收率的影響回收率的影響假如壓力、溫度、含鹽量恒定15pH值212鹽截留率滲透液通量pHpH值的影響值的影響假如壓力、溫度、含鹽量、回收

4、率恒定16反滲透系統中膜元件產水分布規律反滲透系統中膜元件產水分布規律平均產水量22m3/d 壓力(psi) 回收率% 產水流量(gpd) 壓力(psi) 膜水透過系數-A值 產水流量(m3/d) 元件在系統中的位置(段位元件在壓力容器中的位置)第二段第二段第一段第一段進水進水濃水濃水膜面壓力膜面壓力滲透壓滲透壓凈驅動壓凈驅動壓(NDP)(NDP)凈驅動壓凈驅動壓(NDP)(NDP)進水進水濃水濃水水流方向水流方向單支膜元件凈驅動壓單支膜元件凈驅動壓(NDP)(NDP)膜面壓力膜面壓力- -滲透壓滲透壓單支膜產水流量單支膜產水流量正比于正比于凈驅動壓凈驅動壓17產水分布影響因素產水分布影響因素

5、18產水分布影響因素產水分布影響因素因素因素因素變化因素變化趨勢趨勢產水分布變得產水分布變得平衡平衡含鹽量含鹽量溫度溫度膜滲透性膜滲透性回收率回收率19在系統中獲得均衡水量分布的三種方法在系統中獲得均衡水量分布的三種方法20不同膜元件組合配置不同膜元件組合配置兩段采用不同的膜元件兩段采用不同的膜元件或或 段內采用不同的膜元件段內采用不同的膜元件標準產水量的膜元件，比如標準產水量的膜元件，比如BW30FR系列系列產水量偏大的膜元件，比如產水量偏大的膜元件，比如XFRLE等低壓膜系等低壓膜系列列 一些組合的例子一些組合的例子: : A Municipal WRU plant for agricul

6、tural irrigation BW30XFR-400/34i & XFRLE-400/34iBW30XFR-400/34i & XFRLE-400/34i Island Water Association, Sanibel, FL BW30-440i & XLE-440iBW30-440i & XLE-440i Ft. Pierce Utilities, Ft Pierce, FL BW30-400 & NF90-400BW30-400 & NF90-400可調整不同段的產水流量可調整不同段的產水流量分布分布不可實時連續調節不可實時連續調節需

7、采用多種類型的膜元件需采用多種類型的膜元件由于采用低壓膜元件，可由于采用低壓膜元件，可降低系統總能耗；水質有降低系統總能耗；水質有可能會略有下降可能會略有下降21增加產水背壓可調整不同段的產水流量分布增加產水背壓可調整不同段的產水流量分布可實時連續調節可實時連續調節能耗偏高（高壓泵需提高壓力以克服前段產水的背壓）能耗偏高（高壓泵需提高壓力以克服前段產水的背壓）產水背壓調節產水背壓調節22段間增壓段間增壓段間增壓可調整不同段的產水流量分布段間增壓可調整不同段的產水流量分布可實時連續調節可實時連續調節增加設備投資及系統運行復雜程度增加設備投資及系統運行復雜程度能耗較低（只對前段的濃水進行增壓，不增

8、加高壓泵負荷；增壓能耗較低（只對前段的濃水進行增壓，不增加高壓泵負荷；增壓泵流量較低，功率較低）泵流量較低，功率較低）進水進水壓力容器壓力容器 壓力容器壓力容器 壓力容器壓力容器 濃水濃水段間增壓段間增壓產水產水23段間增壓改變膜元件產水量分布段間增壓改變膜元件產水量分布 含鹽量從600ppm升至7500ppm時，產水分布變得非常不平衡 段間增壓7bar后，2段產水量增加，1段產水量下降，整體產水分布平衡。單支膜元件產水量沒有超過建議最大值。24段間增壓改變膜元件回收率分布段間增壓改變膜元件回收率分布 含鹽量從600ppm升至7500ppm時，回收率的分布變得非常不平衡 段間增壓7bar后，整

9、體回收率分布平衡。單支膜元件回收率沒有超過建議最大值。25不同水量平衡方法反滲透系統能耗比較不同水量平衡方法反滲透系統能耗比較設計設計1 1段進水壓力段進水壓力(bar)(bar) 2 2段進水壓力段進水壓力(bar)(bar)平均平均NDPNDP* *(bar)(bar)噸水能耗噸水能耗(kWh/m)(kWh/m)常規設計24.42311.181.15段間增壓7bar20.626.111.021.111段產水背壓7bar27.626.115.691.30*NDP(Net Driving Pressure):凈驅動壓 26流量因子流量因子(FF)(FF)的原理和選擇的原理和選擇 反滲透膜壓力容

10、器入口壓力Pf 組成DPPDPNDOPFFNDPfP/進水壓力組成影響因素膜凈推動壓 (NDP)溫度，膜滲透性，通量，（滲透壓）凈滲透壓 (NDOP)溫度，入口鹽含量及組成，回收率壓差 (DP)溫度，膜面流速，流道寬度產水側壓損 (DPP)iLEC連接/傳統連接流量因子（流量因子（FF)FF)做為安全系數，表征膜運行一定時間后發生污堵導致的做為安全系數，表征膜運行一定時間后發生污堵導致的進水壓力升高。給設備選型留有余量進水壓力升高。給設備選型留有余量* 另外，單支膜元件產水量存在正負偏差，但數量多時會互相抵消流量因子流量因子(FF)(FF)27實際產水量和軟件模擬值比較（流量因子實際產水量和軟

11、件模擬值比較（流量因子FF）FF 0.7某國內反滲透項目運行情況*標準化進水壓力：實際運行工況，達到設計產水量時所需要的進水壓力FF 1.0FF 1.3 膜元件發生污堵時，為達到設計產水量，理論上需要更高的進水壓力。ROSA軟件在計算時需要選擇污堵因子約0.7，計算出來的反滲透進水壓力才和實際吻合。所以軟件設計時需要根據進水情況留有一定余量。28流量因子的選擇流量因子的選擇進水水源流量因子選擇地表水/地下水5廢水一級反滲透產水（二級給水）0.9海水29RO設計模擬設計模擬 含鹽量的影響含鹽量的影響濃水反滲透設計濃水反滲透設計流量因子流量因子

12、(FF)30含鹽量的影響含鹽量的影響低含鹽量250ppm 相對容易（無產水流量平衡問題） 1級膜元件選型 2級反滲透時，2級膜元件選型考慮高含鹽量7500ppm 較高回收率時，通常會有產水分布不平衡問題，需采取相應方法中等含鹽量 需考慮其他因素，比如設計溫度，回收率等 根據實際情況考慮調整31低含鹽量低含鹽量250ppm250ppm321 1級膜元件選型級膜元件選型333435361級膜元件選型綜合比較1級膜元件選型給水壓力(bar)噸水能耗(kWh/m)(kWh/m)產水TDS(ppm)產水NO3(ppm)產水SiO2(ppm)注釋BW30FR-400/34i14.970.702.581.1

13、30.06BW30XFR-400/34i13.310.621.840.620.02低能耗，高脫鹽XFRLE-400/34i8.660.412.440.770.06極低能耗，較高脫鹽372 2級膜元件選型考慮級膜元件選型考慮3839402級膜元件選型綜合比較2級膜元件選型給水壓力(bar)噸水能耗(kWh/m)(kWh/m)產水TDS(ppm)產水NO3(ppm)注釋BW30-40014.730.600.390.13HRLE-440i9.340.380.340.06極低能耗，高脫鹽41高含鹽量高含鹽量7500ppm7500ppm42高含鹽量常規設計高含鹽量常規設計4344高含鹽量高含鹽量1 1段

14、產水背壓段產水背壓4546高含鹽量段間增壓高含鹽量段間增壓4748高含鹽量不同膜元件組合高含鹽量不同膜元件組合4950產水分布平衡方法對比設計1段進水壓力(bar)2段進水壓力(bar)1段平均通量(LMH)2段平均通量(LMH)噸水能耗(kWh/m)(kWh/m)產水TDS(ppm)注釋常規設計24.2223.2726.679.011.14111.861段產水背壓27.4226.423.0316.271.29101.11段間增壓20.4226.3923.0316.281.11101.09不同膜元件組合20.3319.322.9315.690.96456.2951濃水反滲透設計濃水反滲透設計濃

15、水反滲透進水含鹽量較低（比如濃水反滲透進水1500ppm左右） 5060%回收率設計方法： 2段6芯，或1段7芯濃水反滲透進水含鹽量較高（比如濃水反滲透進水15000ppm左右） 設計方法： 可以考慮采用SW30ULE極低壓海水膜52濃水反滲透進水含鹽量較高（比如濃水反滲透進水含鹽量較高（比如15000ppm15000ppm左右）左右）53采用苦咸水膜采用苦咸水膜5455采用超低壓海水膜采用超低壓海水膜5657濃水反滲透設計對比濃水反滲透膜元件選型給水壓力(bar)噸水能耗(kWh/m)(kWh/m)產水TDS(ppm)產水NO3(ppm)注釋BW30-400/34i39.172.27161.

16、4577.05普通苦咸水SW30ULE-40041.812.4267.2726.07極低壓海水膜58流量因子流量因子 流量因子的影響 0.7 0.85 0.959設置流量因子設置流量因子(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流量因子凈驅動壓NDP(bar)凈滲透壓(bar)2段總壓差(bar)進水壓力(bar)功率功率(kW)(kW)注釋0.712.091.490.2813.3173.380.859.761.470.2810.9860.560.289.4151.89流量因子影響流量因子影響64謝謝http:/http:/ 65免責聲明 disclaimer注意： 本文件對陶氏或其他人所擁有的任何專利的侵權賠償責任不作任何推斷。由于使用條件和適用法規