Unter den zunehmend knappen globalen Wasserressourcen, Meerwasserentsalzung ist zu einem wichtigen Mittel geworden, um das Problem der Süßwasserversorgung zu entschärfen! Technologie der Umkehrosmose hat sich aufgrund seiner hohen Effizienz zum Standard entwickelt.
Bei der Umkehrosmose-Anlage zur Meerwasserentsalzung werden halbdurchlässige Membranen verwendet, um Salz abzufangen und Verunreinigungen unter hohem Druck aufzulösen, so dass nur Wassermoleküle durchgelassen werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Destillation beruht die Umkehrosmose auf einer physikalischen Membrantrennung und nicht auf einem Phasenwechsel, was Vor- und Nachteile in Bezug auf Energieverbrauch, Flächenbedarf und Komplexität der Anlagen mit sich bringt.
Die Meerwasserentsalzungsanlage täuscht das Prinzip der Umkehrosmose, die Druck auf das Meerwasser durch eine Hochdruckpumpe, wodurch Wassermoleküle, um Osmose durch eine halbdurchlässige Membran, wodurch die Trennung von Salz und Verunreinigungen; Diese Fähigkeit kann erhöhen oder verringern den Salzgehalt von Meerwasser von etwa 36000 Milligramm pro Liter auf unter 200 Milligramm pro Liter, mit einer Entsalzungsrate von bis zu 99% oder mehr, und die Qualität des erzeugten Wassers ist besser als die von gewöhnlichem Leitungswasser!
Der Schwerpunkt der Umkehrosmose liegt in der selektiven Durchlässigkeit von semipermeablen Membranen. Beim natürlichen Permeationsprozess rollen Lösungsmittel in verdünnten Lösungen auf natürliche Weise durch die semipermeable Membran zur Seite der konzentrierten Lösung hin, bis der Flüssigkeitspegelunterschied auf beiden Seiten ein osmotisches Druckgleichgewicht bildet.
Der Aufbereitungsprozess einer Meerwasserentsalzungsanlage mit Umkehrosmose ist ein mehrstufiger Präzisionsprozess, der im Wesentlichen die folgenden Einrichtungen umfasst:
Die Umkehrosmose-Membran ist das Kernstück der Meerwasserentsalzung, und ihr Funktionsmechanismus beruht auf dem Prinzip der selektiven Trennung. Umkehrosmose-Membranen haben extrem feine Poren (0,1-1 Nanometer), die größere Moleküle wie hydratisierte Salzionen effektiv blockieren können und nur Wassermoleküle durchlassen;
Unter Standardbedingungen von 25 ℃ beträgt der osmotische Druck von Meerwasser etwa 2,5 MPa. Bei der Programmierung der Umkehrosmose wird ein Manipulationsdruck von 5,5-6,8 MPa angewandt, um einen Umkehrosmose-Druckgradienten für Wassermoleküle durch die Polyamid-Verbundmembran zu erzeugen!
Moderne Umkehrosmose-Membrankomponenten verwenden häufig Rollenmembranen oder Membranelemente der Dow SW-Serie, die sich durch eine hohe Entsalzungsrate, einen hohen Verschmutzungsschutz usw. auszeichnen und den rauen Umweltbedingungen auf Schiffen, Inseln usw. gerecht werden.
Das Vorbehandlungssystem ist ein wichtiges Bindeglied, um den langfristigen stabilen Betrieb der Umkehrosmoseanlage zu gewährleisten. Die Vorbehandlung von Meerwasser muss folgende Herausforderungen bewältigen: Es gibt eine große Anzahl von Mikroorganismen, Bakterien und Algen im Meerwasser, und ihre Vermehrung kann den normalen Betrieb der Anlage beeinträchtigen. Die Trübung des Meerwassers schwankt stark mit den Gezeiten, was zu einer Instabilität des Vorbehandlungsprozesses führen kann. Meerwasser ist stark korrosiv und stellt besondere Anforderungen an die Ausrüstungsmaterialien!
Bei der Vorbehandlung wird in der Regel ein mehrstufiges Filtrationsverfahren (Multi-Media-Filter+Ultrafiltration+Kompaktfilter) angewandt, das darauf abzielt, Kolloide und schwebende Verunreinigungen aus dem Meerwasser zu entfernen, den Verschmutzungsindex (FI-Wert) auf die Einlassanforderungen der Umkehrosmose-Membran (SDI<3) zu reduzieren und die Lebensdauer der Umkehrosmose-Membran effektiv zu verlängern; die Vorbehandlung umfasst auch eine Sterilisation und eine Algenabtötungsbehandlung. Bei einigen Projekten werden Meerwasser-Natriumhypochlorit-Generatoren eingesetzt, die Natriumhypochlorit durch Elektrolyse von Meerwasser erzeugen und Bakterien, Algen und Mikroorganismen im Meerwasser wirksam abtöten.
Nach der Umkehrosmose-Meerwasserentsalzung ist das Wasser von reiner Qualität und der Salzgehalt ist deutlich reduziert. Bevor es direkt konsumiert werden kann, ist in der Regel eine Nachbehandlung erforderlich. Die Nachbehandlung umfasst Einrichtungen wie Mineralisierungsregulierung und Desinfektion, die dazu dienen, die Härte und Alkalinität des Wassers zu regulieren und für den menschlichen Körper wichtige Mineralien zu ergänzen, sodass die Wasserqualität für die WHO-Trinkwassermethode geeignet ist!
Die Qualität des durch die Umkehrosmoseanlage erzeugten Süßwassers ist besser als die des gewöhnlichen Leitungswassers und der zufriedenstellenden Trinkwassermethode. Am Beispiel Israels hat das Land 60% des Wasserbedarfs des Landes durch die Anwendung von groß angelegten Meerwasserentsalzungsanlagen gedeckt, und die Qualität des erzeugten Wassers entspricht voll und ganz den Standards der Lebensunterhalts- und Trinkwassergesetze!
Es ist zu beachten, dass Meerwasser nach einfachem Abkochen nicht akzeptabel ist und direkt verzehrt werden kann! Das Abkochen kann nur Bakterien abtöten, nicht aber Salz und Mineralien aus dem Meerwasser entfernen;
Beim einfachen Kochen von Meerwasser verdampft das Wasser und hinterlässt höhere Salzkonzentrationen. Wenn es keine begleitende Destillations- und Kondensationsanlage gibt, die den Dampf zurückgewinnt und ihn zu Süßwasser kondensiert, kann er nicht verbraucht werden. Tragbare solare Destillations- oder Verdunstungskondensationssysteme können zwar kleine Mengen Süßwasser erzeugen, aber ihre Produktionskapazität und Energieeffizienz sind den RO-Systemen für die Wasserversorgung in großem Maßstab unterlegen.
Die Kosten einer Meerwasserentsalzungsanlage setzen sich hauptsächlich aus dem Energieverbrauch (Antrieb durch Hochdruckpumpen), den Investitionen für die Einrichtung (Hochdruck- und korrosionsbeständige Materialien), dem Austausch der Membranen und dem Verbrauch von Chemikalien sowie dem Betrieb und der Wartung (künstlich, Reinigung und Überwachung) zusammen; der hohe Salzgehalt des Meerwassers erfordert einen höheren Betriebsdruck und eine häufigere Wartung, insbesondere bei ölhaltigem oder stark trübem Zufluss, was die Kosten weiter erhöht;
Bei der Umkehrosmose-Anlage zur Meerwasserentsalzung wird etwa die Hälfte des Meerwassers in Süßwasser umgewandelt, der Rest wird zu konzentriertem Salzwasser! Der Salzgehalt dieses konzentrierten Salzwassers ist etwa doppelt so hoch wie der von normalem Meerwasser, und es muss ordnungsgemäß behandelt werden, um Auswirkungen auf die Umwelt zu vermeiden.
Der gängige Ansatz besteht darin, konzentriertes Salzwasser durch einen Diffusor langsam wieder in den Ozean einzuleiten. Diese Methode kann eine rasche Vermischung von konzentriertem Salzwasser und Meerwasser fördern und die Auswirkungen auf die lokale Meeresumwelt verringern.
Die Kosten für den Energieverbrauch sind eine der wichtigsten Betriebskosten von Meerwasserentsalzungsanlagen! Meerwasserentsalzungsanlagen haben durch Energieabsorption und -montage den Energieverbrauch im Betrieb erheblich reduziert.
Die wichtigsten Energieempfangsvorrichtungen sind die Energieempfangsvorrichtung für die Netzstrombörse und die Wasserturbine. Energierückgewinnungsanlage. Das Beispiel der Meerwasserentsalzungsanlage Jubail in Saudi-Arabien zeigt, dass die Anlage mit einer Energierückgewinnungsanlage und einem intelligenten Steuerungssystem ausgestattet ist, was den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren um 30% reduziert!
Mit der Reife neuer Technologien wie der photovoltaischen Umkehrosmosekopplung konnte der Energieverbrauch der Meerwasserentsalzung im Vergleich zu früheren Phasen um 80% gesenkt werden, und die Kosten sind weiter gesunken; die Kosten der modernen Meerwasserentsalzung liegen bei etwa 3 Yuan pro Tonne, und mit dem Fortschritt der Technologie wird sich ihre Wirtschaftlichkeit weiter verbessern;
Umkehrosmose-Anlagen zur Meerwasserentsalzung sind die wichtigste Lösung zur Behebung der Süßwasserknappheit in Küsten- und Trockengebieten. Obwohl die anfänglichen Investitions- und Betriebskosten relativ hoch sind, verbessern sich mit den Fortschritten in der Membrantechnologie, der Energieakzeptanz und der automatisierten Aufbereitung allmählich die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von RO-Lösungen!
Kysearo ist ein führender Hersteller von Wasseraufbereitungsanlagen mit Sitz in China, der sich auf die Entwicklung und Herstellung von hocheffizienten Wasseraufbereitungssystemen spezialisiert hat.
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