卷式膜元件反渗透脱硼海水淡化系统多目标优化研究

摘要

近年来随着反渗透海水淡化技术的快速发展,饮用水中硼的脱除成为重要的议题.本文对卷式膜元件反渗透脱硼海水淡化网络系统进行多目标优化.采用不可逆热力学模型描述盐和硼的跨膜传质过程,加入系统流量约束保障反渗透系统安全运行.采用增强型ε-约束算法对多目标优化问题进行求解,引入模糊决策法在Pareto非劣解中筛选最优折中解.对于特定的装置参数,优化方案均采用二级反渗透系统,反渗透方案的吨水成本在0.72至0.97$/m3之间,吨水能耗在3.09至3.96kWh/m3之间.随着吨水成本的降低,系统回收率呈增加趋势,一级反渗透的压力容器个数逐渐降低,操作压力和压力容器内产水通量逐渐增加,而二级反渗透上述参数变化不大,进水pH值保持在10.4～11.0之间以保证系统脱硼率.通过吨水成本构成分析可知,将第一级反渗透平均通量控制在14.0L/(m3·h)时在经济与能耗上较为均衡.