海水淡化设计
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P
RO 膜单元
High pressure pump
淡化水, 50 m3/hr , 1 bar (220 gpm, 14.5 psi)
浓水, 50 m3/hr, 58 bar (220 gpm, 840 psi)
无能量回收系统
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
膜法预处理： 浸没式超滤 压力式超滤
其他预处理工艺： 气浮（DAF） 生物过滤（Bio-Filter）
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
常用预处理工艺
原水→混合（静态混合器）→反应聚凝（翼片隔板反应池）→ 沉淀（接触絮凝斜板沉淀池：以下简称沉淀池）→出水
29.2
35.5
20.9
33.0
15.5
渤海湾 67.3 31.2 38
天津新港港池 23 12 18
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
海水取水方式
开式取水：建防波堤，从堤内引水至沉砂池，也就是直 接从大海取水。 深层取水：水下铺设管道从离岸200米外、4米深水处引 水至沉砂池。 在海滩边打深井取水，深井外部沙层起天然过滤作用， 水质稳定，几乎不受潮汐、风浪、季节等影响，深井取水 还可以省去海水澄清尘沙工序。
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
海水淡化系统的基本流程
取水系统 预处理系统
膜系统
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
海水淡化制水成本构成
换膜 - 5%
175 m3/h 45 %
平均水通量：
运行温度： 膜运行时间：
14 lmh
25℃ 3年
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
模拟计算结果
•采用SWC5 MAX膜元件时，所需膜数量为308支，比其它三种膜型号的336支少28支；可以降低膜 元件成本。 •采用SWC6膜元件时，进水压力为46bar，而其它三种膜型号的进水压力均在48.5bar以上；比其 它三种膜型号节能约5%；当水温为10℃时，SWC6可比其它膜型号节能约11%，因此SWC6更适合于 低温运行的场合，其节能效果更显著。 •采用SWC5-LD膜元件时与SWC5所需膜数量和产水水质非常相近，进水压力略比SWC5低一些，这是 因为两个膜型号所采用的平膜膜片相同。SWC5-LD采用的是抗菌性隔网技术，主要体现在长期运 行时其污染速度慢，化学清洗次数少使降低运行成本的优势。
58 bar, 840 psi, 50 m3/hr, 220 gpm
能量回收
1 bar, 15 psi
2bar, 30 psi 100 m3/hr, 440 gpm
F2- 50 m3/hr, 220 gpm
RO工艺能耗: 2.14 kWhr/m3 (8.01 kWhr/kgallon)
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△Company A
◇Company B
6,000
8,000
10,000
Perm. Flow Rate [GPD]
12,000
14,000
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海水淡化系统模拟计算
TDS：
产水量： 回收率：
32200 mg/l
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海水取水管道系统
直径1.2m x 220 m 长 维修人孔
引水塔
直径1.2m x 220 m 长 维修人孔
分散装置
排水管道系统
海水取水和浓水排放系统图
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HY海水淡化RO膜性能的发展历史
海水淡化RO膜技术在持续不断地发展
1.8 Cellulose Polyamide
1.6 Acetate
Composite
Specific Flow (m3/d/bar)
1.4
Salt Pass
透盐率下降
1.2
透水性能上升
Value
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0 1978 CA
1987 SWC1 2000 SWC3 2004 SWC4+ 2009 SWC4B
膜面积 （ft2）
320 370 400 400
产水量 （gpd) 5,000 5,900 6,500 6,500
公称脱盐率 （%）
99.5 99.7 99.8 99.8
脱硼率 （%）
N/A 87 93 95
给水隔网 通道（mil)
浓水进口
压力容器
浓水出口
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能量回收对膜系统能耗的影响
RO工艺能耗: 3.96 kWhr/m3 (14.99 kWhr/kgallon)
给水, 100m3/h, 60 bar
(440 gpm, 870 psi)
海淡设计参数及膜元件选型
设计回收率 –通常为35%-55%，一般在45%左右；
设计通量 –通常为13-16LMH；
段数及压力容器内膜数量选择 –通常为单段设计，七芯装膜壳；
因海水水温变化较大，应采用最高最低水温分别进行计算
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低
中
高
高脱盐率膜
SWC4B，SWC4B MAX
SWC4+, SWC4 MAX
Optimum Membrane
SWC5, SWC5 MAX
高透水性能膜 SWC6 ,SWC6 MAX
海水RO膜 Membrane 选型导则 Selection
美国加州
日本滋贺
中国上海
THE END
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配有能量回收装置的RO流程
高压泵
60 bar, 870 psi 100 m3/hr, 440 gpm
P - 50 m3/hr,
220 gpm
P1
F1 – 50 m3/hr, 220 gpm
F1 = 产水 F2 = 浓水
F2 – 60 bar, 870 psi
P2
增压泵
55 bar, 797 psi
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
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后
前
高
中
低
温度 进水 TDS 产水 TDS 混合位置
低
中
高
MMLLiidoLdoHoTTiTTeeTHTeemmeemmi mmTpppp,e,pp,,MmM,,MMHLiipiiddddoi, FFFHFFFdddidddFTTTTTTdDDDDDDSTSSSSSD,,,,,,LLLSMMMooo,iiiwwwLdddoPPPPPPwmmmmmmPTTTTTmDDDDDBSSSSS TDS
440
13,200
99.8
91
-
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
SWC海水淡化膜元件与其它公司同类产品对比
99.9
SWC4 MAX SWC5 MAX SWC6 SWC6 MAX
99.7 99.5
99.0 4,000
L
W
●Nitto Denko/Hydranautics
从海水中分 离盐
电能 电能
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
膜法海淡（SWRO）技术比较
膜法海淡（SWRO）所需的能耗取决于进水含盐量、系统的 浓缩倍数、进水温度和产水水质，是否使用能量回收装置等。 膜法海淡主要消耗电能，蒸馏法海淡主要消耗热能，从综合 能源角度看蒸馏法可利用电厂余热热能。 膜法海淡和蒸馏法比，设备投资低，能量消耗低（采用能量 回收装置后），建设周期短。 无论海淡规模大型、中型、小型，膜法海淡都适合，而蒸馏 法海淡适合大型海淡。
电El费ectric power44%
人工 - 4% 备件和维修 - 7% 耗材 - 3%
Fix固e定d资ch产a支rg出es - 37%
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PX能量回收装置 转子
给水进口
给水出口
端板
ET
端板 轴套
排放浓水的分散装置
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海水淡化的方法
过程类别
淡化技术
能量
蒸馏法
多级闪蒸蒸馏（MSF）
低温多效（MED）
从海水中分 离水
热能+电能 热能+电能
膜法
压汽蒸馏（TVC和MVC）
热能+电能
反渗透（SWRO） 电渗析（ED）
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
常用预处理工艺
压力过滤器
单层介质/石英砂 0.3~0.8 mm 0.8~2.0 mm 3.0~5.0 mm
无烟煤 45 cm(0.6~0.8 mm) 石英砂 30 cm(0.45 mm) 石榴石 15 cm(0.25 mm)
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
常用预处理工艺
传统预处理： 絮凝沉淀：机械加速澄清池、平流沉淀池、高密度澄清池等 重力式过滤：无阀滤池、V型滤池、翻板滤池等 机械过滤器：多介质过滤器、活性碳过滤、纤维过滤器等 定精度过滤：叠片过滤器、网式过滤器等
1987 SWC1
1998 2000 SWC1* SWC3
2002 SWC4
2004 2006 SWC4+ SWC5
2008 2009
SWC5 SWC6 Max
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SWC海水淡化膜元件
年份 膜型号
海水中的12种元素，形成了5种阳离子及6种阴离子，共11种离子成 分，称为海水中的主要成分。
海水浊度受风浪、潮汐、季节、地理位置等影响。海水浊度一般都 高于5度，下表是我国渤海及天津新港地区海水浊度随季节变化的 情况。
时间 4月 7月 10月
海水浊度/mg.L
渤海各海区平均 渤海中央海区
70.3
石家庄技术交流会 —海淡系统设计
日东电工集团/美国海德能公司 宋帅领
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海水的组成
海水含的元素较多，但其含量的差别极大，除了组成水的氢和氧以 外，每个千克海水含量在1mg以上的元素只有12个，即氯、纳、镁、 硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅和氟，它们约占海水全部元素的 99.9%。
-
2009 SWC4B MAX 440
7,200
99.8
95
-
2006 SWC5
400
9,000
99.8
92
-
2009 SWC5-LD
400
9,000
99.8
92
34
(LD技术）
2009 SWC5 MAX
440
9,900
99.8
92
-
2009 SWC6
400
12,000
99.8
91
-
2010 SWC6 MAX
RO 膜单元
High pressure pump
淡化水, 50 m3/hr , 1 bar (220 gpm, 14.5 psi)
浓水, 50 m3/hr, 58 bar (220 gpm, 840 psi)
无能量回收系统
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
膜法预处理： 浸没式超滤 压力式超滤
其他预处理工艺： 气浮（DAF） 生物过滤（Bio-Filter）
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
常用预处理工艺
原水→混合（静态混合器）→反应聚凝（翼片隔板反应池）→ 沉淀（接触絮凝斜板沉淀池：以下简称沉淀池）→出水
29.2
35.5
20.9
33.0
15.5
渤海湾 67.3 31.2 38
天津新港港池 23 12 18
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
海水取水方式
开式取水：建防波堤，从堤内引水至沉砂池，也就是直 接从大海取水。 深层取水：水下铺设管道从离岸200米外、4米深水处引 水至沉砂池。 在海滩边打深井取水，深井外部沙层起天然过滤作用， 水质稳定，几乎不受潮汐、风浪、季节等影响，深井取水 还可以省去海水澄清尘沙工序。
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海水淡化系统的基本流程
取水系统 预处理系统
膜系统
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
海水淡化制水成本构成
换膜 - 5%
175 m3/h 45 %
平均水通量：
运行温度： 膜运行时间：
14 lmh
25℃ 3年
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
模拟计算结果
•采用SWC5 MAX膜元件时，所需膜数量为308支，比其它三种膜型号的336支少28支；可以降低膜 元件成本。 •采用SWC6膜元件时，进水压力为46bar，而其它三种膜型号的进水压力均在48.5bar以上；比其 它三种膜型号节能约5%；当水温为10℃时，SWC6可比其它膜型号节能约11%，因此SWC6更适合于 低温运行的场合，其节能效果更显著。 •采用SWC5-LD膜元件时与SWC5所需膜数量和产水水质非常相近，进水压力略比SWC5低一些，这是 因为两个膜型号所采用的平膜膜片相同。SWC5-LD采用的是抗菌性隔网技术，主要体现在长期运 行时其污染速度慢，化学清洗次数少使降低运行成本的优势。
58 bar, 840 psi, 50 m3/hr, 220 gpm
能量回收
1 bar, 15 psi
2bar, 30 psi 100 m3/hr, 440 gpm
F2- 50 m3/hr, 220 gpm
RO工艺能耗: 2.14 kWhr/m3 (8.01 kWhr/kgallon)
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
△Company A
◇Company B
6,000
8,000
10,000
Perm. Flow Rate [GPD]
12,000
14,000
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
海水淡化系统模拟计算
TDS：
产水量： 回收率：
32200 mg/l
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海水取水管道系统
直径1.2m x 220 m 长 维修人孔
引水塔
直径1.2m x 220 m 长 维修人孔
分散装置
排水管道系统
海水取水和浓水排放系统图
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HY海水淡化RO膜性能的发展历史
海水淡化RO膜技术在持续不断地发展
1.8 Cellulose Polyamide
1.6 Acetate
Composite
Specific Flow (m3/d/bar)
1.4
Salt Pass
透盐率下降
1.2
透水性能上升
Value
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0 1978 CA
1987 SWC1 2000 SWC3 2004 SWC4+ 2009 SWC4B
膜面积 （ft2）
320 370 400 400
产水量 （gpd) 5,000 5,900 6,500 6,500
公称脱盐率 （%）
99.5 99.7 99.8 99.8
脱硼率 （%）
N/A 87 93 95
给水隔网 通道（mil)
浓水进口
压力容器
浓水出口
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能量回收对膜系统能耗的影响
RO工艺能耗: 3.96 kWhr/m3 (14.99 kWhr/kgallon)
给水, 100m3/h, 60 bar
(440 gpm, 870 psi)
海淡设计参数及膜元件选型
设计回收率 –通常为35%-55%，一般在45%左右；
设计通量 –通常为13-16LMH；
段数及压力容器内膜数量选择 –通常为单段设计，七芯装膜壳；
因海水水温变化较大，应采用最高最低水温分别进行计算
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低
中
高
高脱盐率膜
SWC4B，SWC4B MAX
SWC4+, SWC4 MAX
Optimum Membrane
SWC5, SWC5 MAX
高透水性能膜 SWC6 ,SWC6 MAX
海水RO膜 Membrane 选型导则 Selection
美国加州
日本滋贺
中国上海
THE END
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配有能量回收装置的RO流程
高压泵
60 bar, 870 psi 100 m3/hr, 440 gpm
P - 50 m3/hr,
220 gpm
P1
F1 – 50 m3/hr, 220 gpm
F1 = 产水 F2 = 浓水
F2 – 60 bar, 870 psi
P2
增压泵
55 bar, 797 psi
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日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
后
前
高
中
低
温度 进水 TDS 产水 TDS 混合位置
低
中
高
MMLLiidoLdoHoTTiTTeeTHTeemmeemmi mmTpppp,e,pp,,MmM,,MMHLiipiiddddoi, FFFHFFFdddidddFTTTTTTdDDDDDDSTSSSSSD,,,,,,LLLSMMMooo,iiiwwwLdddoPPPPPPwmmmmmmPTTTTTmDDDDDBSSSSS TDS
440
13,200
99.8
91
-
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
SWC海水淡化膜元件与其它公司同类产品对比
99.9
SWC4 MAX SWC5 MAX SWC6 SWC6 MAX
99.7 99.5
99.0 4,000
L
W
●Nitto Denko/Hydranautics
从海水中分 离盐
电能 电能
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
膜法海淡（SWRO）技术比较
膜法海淡（SWRO）所需的能耗取决于进水含盐量、系统的 浓缩倍数、进水温度和产水水质，是否使用能量回收装置等。 膜法海淡主要消耗电能，蒸馏法海淡主要消耗热能，从综合 能源角度看蒸馏法可利用电厂余热热能。 膜法海淡和蒸馏法比，设备投资低，能量消耗低（采用能量 回收装置后），建设周期短。 无论海淡规模大型、中型、小型，膜法海淡都适合，而蒸馏 法海淡适合大型海淡。
电El费ectric power44%
人工 - 4% 备件和维修 - 7% 耗材 - 3%
Fix固e定d资ch产a支rg出es - 37%
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PX能量回收装置 转子
给水进口
给水出口
端板
ET
端板 轴套
排放浓水的分散装置
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海水淡化的方法
过程类别
淡化技术
能量
蒸馏法
多级闪蒸蒸馏（MSF）
低温多效（MED）
从海水中分 离水
热能+电能 热能+电能
膜法
压汽蒸馏（TVC和MVC）
热能+电能
反渗透（SWRO） 电渗析（ED）
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常用预处理工艺
压力过滤器
单层介质/石英砂 0.3~0.8 mm 0.8~2.0 mm 3.0~5.0 mm
无烟煤 45 cm(0.6~0.8 mm) 石英砂 30 cm(0.45 mm) 石榴石 15 cm(0.25 mm)
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
常用预处理工艺
传统预处理： 絮凝沉淀：机械加速澄清池、平流沉淀池、高密度澄清池等 重力式过滤：无阀滤池、V型滤池、翻板滤池等 机械过滤器：多介质过滤器、活性碳过滤、纤维过滤器等 定精度过滤：叠片过滤器、网式过滤器等
1987 SWC1
1998 2000 SWC1* SWC3
2002 SWC4
2004 2006 SWC4+ SWC5
2008 2009
SWC5 SWC6 Max
日東電工株式会社 ©NITTO DENKO CORPORATION. All rights reserved.
SWC海水淡化膜元件
年份 膜型号
海水中的12种元素，形成了5种阳离子及6种阴离子，共11种离子成 分，称为海水中的主要成分。
海水浊度受风浪、潮汐、季节、地理位置等影响。海水浊度一般都 高于5度，下表是我国渤海及天津新港地区海水浊度随季节变化的 情况。
时间 4月 7月 10月
海水浊度/mg.L
渤海各海区平均 渤海中央海区
70.3
石家庄技术交流会 —海淡系统设计
日东电工集团/美国海德能公司 宋帅领
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海水的组成
海水含的元素较多，但其含量的差别极大，除了组成水的氢和氧以 外，每个千克海水含量在1mg以上的元素只有12个，即氯、纳、镁、 硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅和氟，它们约占海水全部元素的 99.9%。
-
2009 SWC4B MAX 440
7,200
99.8
95
-
2006 SWC5
400
9,000
99.8
92
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2009 SWC5-LD
400
9,000
99.8
92
34
(LD技术）
2009 SWC5 MAX
440
9,900
99.8
92
-
2009 SWC6
400
12,000
99.8
91
-
2010 SWC6 MAX