海岛节能一体化海水淡化装置研究

摘要

我国约有300万平方公里的海域，岛屿众多，面积大于500平方米的海岛有7300多个，小于500平方米的海岛有上万个，绝大多数海岛淡水资源量稀少，而且常常水质不符合卫生标准。因地制宜利用当地丰富的海水制取淡水，是目前解决海岛缺水问题的最佳方案之一。
　　本文针对当前国内小型海水淡化装置存在制水能耗高、进口部件昂贵、操作复杂等问题，提出了一种适应海岛环境和满足实际需求的海岛节能一体化海水淡化装置。首先通过对海水淡化系统能耗进行理论分析计算，利用ROSA软件分析给水含盐量、回收率、能量回收装置、高压泵等因素对海水淡化系统能耗和产水水质的影响，提出了一种带差压交换式能量回收装置的节能一体化海水淡化工艺;其次，自主研制出与小型海水淡化系统配套的差压交换式能量回收装置样机，配合使用国产多级离心泵，在设计和选材时充分考虑装置的紧凑性和可移动性，系统内各设备高度集成，采用模块化与一体化集成设计思路，充分发挥了先进技术优势，并试制出小型海岛节能一体化海水淡化装置样机，并对样机进行制水能耗、产水水质、运行噪音等方面进行试验研究。
　　最后，对样机进行放大设计，设计出一套日产淡水25 m3/d的海岛节能一体化海水淡化装置，并在实际工程中进行示范应用，经检测海水淡化本体能耗下降到3.0kWh/m3以下，大大降低小型海水淡化系统的制水能耗，取得了较好的经济效益和社会效益，为缓解小型海岛淡水资源紧张状况提供了一条有效途径，对加快小型化、一体化海水淡化装置推广应用具有重要促进作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．2 海水淡化技术国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状及发展趋势

1．2．2 国内研究现状与发展趋势

1．3 研究的目的和意义

1．4 研究内容

2．1 反渗透基本原理

2．2 反渗透过程基本方程式

2．3 反渗透海水淡化系统构成

2．3．1 预处理系统

2．3．2 反渗透系统

2．3．3 产品水后处理

2．4 本章小结

第3章 海水淡化节能工艺研究

3．1 海水淡化理论能耗分析

3．2 不同因素对系统能耗的影响

3．2．1 给水含盐量对系统能耗的影响

3．2．2 回收率对系统能耗的影响

3．2．3 能量回收率对系统能耗的影响

3．2．4 高压泵效率对系统能耗的影响

3．3 反渗透海水淡化节能工艺研究

3．4 本章小结

第4章 差压交换式能量回收装置设计

4．1 LCPX能量回收装置工作原理

4．1．1 LCPX能量回收装置工作原理

4．1．2 泄压配流回路分析

4．1．3 增压进料回路分析

4．2 LCPX水压单向阀研究

4．2．1 能量回收器对配流单向阀的要求

4．2．2 单向配流阀结构设计

4．2．3 配流单向阀选材

4．3 LCPX水压换向阀研究

4．3．1 能量回收器对水压换向阀的要求

4．3．2 水压二位四通电液换向阀设计

4．4 LCPX水压缸研究

4．5 LCPX-03075能量回收装置设计

4．5．1 配流阀的基本参数设计

4．5．2 水压换向阀的主要参数设计

4．5．3 水缸尺寸与活塞杆行速设计

4．5．4 LCPX-003075能量回收装置

4．6 装置压力损失分析

4．6．1 运动部件摩擦阻力造成压力损失计算

4．6．2 管道截面、液流方向突然改变或阀口形式等造成的压力损失计算

4．6．3 能量回收装置效率计算

4．7 本章小结

第5章 海水淡化样机研制及性能试验

5．1 节能一体化海水淡化样机设计

5．1．1 预处理设计

5．1．2 反渗透设计

5．1．3 完成能量回收装置与反渗透的耦合设计

5．2 装置样机研制

5．3 装置测试方法

5．4 装置性能测试

5．4．1 系统电导率变化情况

5．4．2 系统流量变化情况

5．4．3 系统进水压力

5．4．4 系统制水能耗

5．4．5 系统制水噪音

5．4．6 能量回收效率

5．5 装置性能对比分析

5．6 本章小结

6．1 装置放大设计

6．1．1 预处理系统设计

6．1．2 高压供水系统设计

6．1．3 反渗透膜系统设计

6．2 装置主要设备与参数

6．2．1 工程主要动力设备

6．2．2 机械滤器

6．2．3 保安过滤器

6．2．4 反渗透膜组器

6．2．5 能量回收装置

6．2．6 产水调质处理装置

6．3 工程应用效果分析

6．4 工程经济性分析

6．5 本章小结

7．1 结论

7．2 创新点

7．3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果