海水淡化反渗透设计导则
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BWRO treated rear end permeate High pH BWRO
Blend
• 新概念
–分流产水，压力容器两端均有产水管，前端产水直接应 用，后端产水根据需要做二级处理
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
取水方式
• 敞开式取水
–取水口距海岸100~300米远 –水面以下约20米 –海底以上20米 –优点是取水费用低
• 深井取水
–缺点是打深井费用较高 –对大型海水淡化系统不适用 –优点是取水水质很好，可以节省预处理部分的费用
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
Draw Back Tank
Distribution
Disinfection
Lime
pH Adjust
后处理系统:
Post-treatment
Beach Well Infiltration Intake Intermittent Chlorination Co-location Power Station Mix BW with SW
Cartridge Filter
RO Unit
SBS
Intake Pond
取水系统:
Intake System
Filtered Water Tank
预处理系统:
Pretreatment System
High Pressure Pump
膜系统: Energy Recovery Device (ERD) RO System
典型设计
• 传统海水淡化
– 单支压力容器7~8支膜 – 一段，45%回收率 – 13~16 lmh平均通量 – SW30HRLE-400i – 在最低温和最高温下分别设计 – 深井取水的FF为0.8，敞开取水的FF为0.7
• 低能耗
– ISD设计，回收率50~55%，大通量膜元件
• 高污染海水
– 更低的平均通量，34mil流道的SW30HR-370元件
70%
Ceuta (2003)
Larnaka
60%
Point Lisas
50%
Recovery (%)
40%
Ceuta (1998) Fujairah
Jeddah
Medina Yanbu
Addur (1990)
30%
Before 2000 After 2000
Design Recovery is also affected by temperature, final water quality, and etc. 20%
1996
99.6
1996: FILMTEC
SW30HR-380
1991
21-25
8-12
7-10
36-43
13-20
11-17
30
Байду номын сангаас
15
13
Feed source
RO Permeate
Seawater
Well or MF1 Open intake
Active Membrane Area 320 ft2 elements
380 ft2 elements 400 ft2 elements
– SMBS – 保安过滤器
• 结垢规律
– <45%回收率：无需考虑阻垢，S&DI<0
pH Langelier Saturation Index Stiff & Davis Stability Index
Raw Water
7.6
0.45
-0.53
Adjusted Feed 7.6
0.45
-0.53
– 45~55%回收率：CaCO3，加酸或阻垢剂 – >55%回收率：CaSO4，投加高端阻垢剂
海水淡化系统段数设计
Concentrate
Concentrate stage 1
Pump Recycle
Permeate
Pump
Concentrate stage 2
• 设计多少段？
–回收率50%以下，通常只用一段（1995年前两段） –回收率50~60%，需要两段设计
•两段设计，段间需要设增压泵 •例外：采用ISD设计和FilmTec新型的大通量海水淡化膜，可以只
设计导则
Feed source
Feed silt density index
Average
gfd
system flux
l/m2h
Maximum element recovery %
RO Permeate
Seawater
Well or MF1 Open intake
SDI < 1
SDI < 3
SDI < 5
根据取水水质选择预处理
• 深井取水（通常SDI<2~3）
– 多介质过滤器 – 化学添加：少量的NaClO，SMBS；阻垢剂或酸（回收率>50%）
– 保安过滤器
• 敞开取水（SDI一般在5~10之间）
– NaClO消毒
– FeCl3或其他絮凝剂，后接澄清池 – 多介质过滤器（之前通常二次投加NaClO），或UF – 活性炭
Well or MF1 Open intake
Element type
Minimum concentrate flow rate2, gpm
(m3/h)
BW elements (400 ft2 and 440 ft2) 10 (2.3)
SW elements Element type
Active area ft2 (m2)
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
持之以恒的创新
99.9
FILMTEC
SW30XHR-400i
99.8
FILMTEC
SW30HR370/34i
FILMTEC
99.7
SW30HRLE-400i
Large Diameter RO Elements
NF - NF or NF - RO Hybrid
ERD: Energy Recovery Devices DAF: Dissolved Air Flotation BCS: Brine Conversion System
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
MF/UF Submerged MF/UF DAF Bio-filter
High Efficiency ERD
Boron Resin
High Flow or Thicker Spacer RO Elements
High Recovery RO System (Single Stage or BCS)
Pump
Concentrate (drain)
Concentrate (sidestream)
• 设计多少级？
–与原水TDS，温度有关
Sea water
SWRO
–与产水要求有关，TDS，硼脱除率
–除了脱硼要求外，通常为一级 –需结合通量，回收率等其他方面综合考虑
Bypass, front end permeate
Maximum permeate flow rate, gpd (m3/d) 9,000 (34) 6,700 (25) 6,100 (23)
10,600 (40) 7,900 (30) 7,200 (27)
11,000 (42) 8300
7600
Feed source
RO Permeate
Seawater
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
级数设计
Feed Water
Permeate stage 1 (or “pass 1”)
Permeate stage 2 (or “pass 2”)
• 反渗透部分
–缓慢升压（2分钟） –防止产水回流导致背压破坏 –坚持记录和标准化运行数据 –出现问题及时清洗 –停机时注意保存好膜元件
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
内部分段式设计(ISD)
高产水量 RO 元件
•更高的回收率
长压力容器(8芯装),分段设计, NF-RO 混合设计
•减少能量损失
增加RO进水格网厚度,,改进预处理 (MF/UF), 杀菌剂, 结垢控 制
•膜元件结构设计
端面自锁元件,更大直径的元件
高压泵/能量回收装置
•提高高压泵效率 •提高能量回收装置效率
目前回收效率已高达90 –95%,很难再改进
Concentrate 7.77 1.12
-0.05
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
SWRO系统通常的设计导则
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
— — 降低反渗透海水淡化成本的 新型设计概念
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
反渗透脱盐系统降低能耗的关键因素
RO 系统 Δp
增加泵
高压 泵
能量回收装置
反渗透脱盐系统
•更低的进水压力
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
On-goi膜ng法海A水ct淡iv化iti系es统to的R基ed本u流ce程Costs
MMF
Polishing Filter
ChloriCnoeagulant FeCl 3
• 硼脱除要求
– 产水分流 – 高TDS产水做进一步处理，通常在高pH下采用BWRO，回收率85%
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
设计要点
• 控制好预处理是关键
–控制pH，SDI，氧化还原电位 –预先运行一个月再启动反渗透 –预处理出问题要立即关闭反渗透系统。
反渗透膜在海水淡化应用中的系统设计与运行
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
内容提要
• 取水方式 • 预处理系统 • 反渗透系统设计与选膜
–通常的设计导则 –ISD设计 –海水除硼设计（Ashkelon） –7芯？8芯？9芯？
用一段达到55~57%的回收率
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
系统回收率的演变
Tampa
Fukuoka
PPlalannttCCaappaaccitiyty >>10,000 m33 /day
预处理系统
• 传统预处理
–絮凝沉淀+砂滤
• 膜法预处理
–浸没式超滤 –压力式超滤
• 其它方法
–气浮（DAF） –活性碳过滤（ACF） –生物过滤（Bio-Filter）
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
10 (2.3)
13 (3.0)
15 (3.4)
Maximum f eed flow rate2, gpm (m3/h)
BW elements
440 (40.9) 75 (17)
SW elements SW elements
320 (29.7) 65 (15) 380 (35.3) 72 (16)
63 (14) 70 (16)
56 (13) 62 (14)
• 设计缺陷导致污 堵
• 高产水通量，高 回收率，低浓水 流量容易导致浓 差极化和污染
• ROSA自动设计 报警
• FilmTec的导则 最严格
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Blend
• 新概念
–分流产水，压力容器两端均有产水管，前端产水直接应 用，后端产水根据需要做二级处理
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
取水方式
• 敞开式取水
–取水口距海岸100~300米远 –水面以下约20米 –海底以上20米 –优点是取水费用低
• 深井取水
–缺点是打深井费用较高 –对大型海水淡化系统不适用 –优点是取水水质很好，可以节省预处理部分的费用
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
Draw Back Tank
Distribution
Disinfection
Lime
pH Adjust
后处理系统:
Post-treatment
Beach Well Infiltration Intake Intermittent Chlorination Co-location Power Station Mix BW with SW
Cartridge Filter
RO Unit
SBS
Intake Pond
取水系统:
Intake System
Filtered Water Tank
预处理系统:
Pretreatment System
High Pressure Pump
膜系统: Energy Recovery Device (ERD) RO System
典型设计
• 传统海水淡化
– 单支压力容器7~8支膜 – 一段，45%回收率 – 13~16 lmh平均通量 – SW30HRLE-400i – 在最低温和最高温下分别设计 – 深井取水的FF为0.8，敞开取水的FF为0.7
• 低能耗
– ISD设计，回收率50~55%，大通量膜元件
• 高污染海水
– 更低的平均通量，34mil流道的SW30HR-370元件
70%
Ceuta (2003)
Larnaka
60%
Point Lisas
50%
Recovery (%)
40%
Ceuta (1998) Fujairah
Jeddah
Medina Yanbu
Addur (1990)
30%
Before 2000 After 2000
Design Recovery is also affected by temperature, final water quality, and etc. 20%
1996
99.6
1996: FILMTEC
SW30HR-380
1991
21-25
8-12
7-10
36-43
13-20
11-17
30
Байду номын сангаас
15
13
Feed source
RO Permeate
Seawater
Well or MF1 Open intake
Active Membrane Area 320 ft2 elements
380 ft2 elements 400 ft2 elements
– SMBS – 保安过滤器
• 结垢规律
– <45%回收率：无需考虑阻垢，S&DI<0
pH Langelier Saturation Index Stiff & Davis Stability Index
Raw Water
7.6
0.45
-0.53
Adjusted Feed 7.6
0.45
-0.53
– 45~55%回收率：CaCO3，加酸或阻垢剂 – >55%回收率：CaSO4，投加高端阻垢剂
海水淡化系统段数设计
Concentrate
Concentrate stage 1
Pump Recycle
Permeate
Pump
Concentrate stage 2
• 设计多少段？
–回收率50%以下，通常只用一段（1995年前两段） –回收率50~60%，需要两段设计
•两段设计，段间需要设增压泵 •例外：采用ISD设计和FilmTec新型的大通量海水淡化膜，可以只
设计导则
Feed source
Feed silt density index
Average
gfd
system flux
l/m2h
Maximum element recovery %
RO Permeate
Seawater
Well or MF1 Open intake
SDI < 1
SDI < 3
SDI < 5
根据取水水质选择预处理
• 深井取水（通常SDI<2~3）
– 多介质过滤器 – 化学添加：少量的NaClO，SMBS；阻垢剂或酸（回收率>50%）
– 保安过滤器
• 敞开取水（SDI一般在5~10之间）
– NaClO消毒
– FeCl3或其他絮凝剂，后接澄清池 – 多介质过滤器（之前通常二次投加NaClO），或UF – 活性炭
Well or MF1 Open intake
Element type
Minimum concentrate flow rate2, gpm
(m3/h)
BW elements (400 ft2 and 440 ft2) 10 (2.3)
SW elements Element type
Active area ft2 (m2)
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
持之以恒的创新
99.9
FILMTEC
SW30XHR-400i
99.8
FILMTEC
SW30HR370/34i
FILMTEC
99.7
SW30HRLE-400i
Large Diameter RO Elements
NF - NF or NF - RO Hybrid
ERD: Energy Recovery Devices DAF: Dissolved Air Flotation BCS: Brine Conversion System
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
MF/UF Submerged MF/UF DAF Bio-filter
High Efficiency ERD
Boron Resin
High Flow or Thicker Spacer RO Elements
High Recovery RO System (Single Stage or BCS)
Pump
Concentrate (drain)
Concentrate (sidestream)
• 设计多少级？
–与原水TDS，温度有关
Sea water
SWRO
–与产水要求有关，TDS，硼脱除率
–除了脱硼要求外，通常为一级 –需结合通量，回收率等其他方面综合考虑
Bypass, front end permeate
Maximum permeate flow rate, gpd (m3/d) 9,000 (34) 6,700 (25) 6,100 (23)
10,600 (40) 7,900 (30) 7,200 (27)
11,000 (42) 8300
7600
Feed source
RO Permeate
Seawater
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
级数设计
Feed Water
Permeate stage 1 (or “pass 1”)
Permeate stage 2 (or “pass 2”)
• 反渗透部分
–缓慢升压（2分钟） –防止产水回流导致背压破坏 –坚持记录和标准化运行数据 –出现问题及时清洗 –停机时注意保存好膜元件
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
内部分段式设计(ISD)
高产水量 RO 元件
•更高的回收率
长压力容器(8芯装),分段设计, NF-RO 混合设计
•减少能量损失
增加RO进水格网厚度,,改进预处理 (MF/UF), 杀菌剂, 结垢控 制
•膜元件结构设计
端面自锁元件,更大直径的元件
高压泵/能量回收装置
•提高高压泵效率 •提高能量回收装置效率
目前回收效率已高达90 –95%,很难再改进
Concentrate 7.77 1.12
-0.05
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
SWRO系统通常的设计导则
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
— — 降低反渗透海水淡化成本的 新型设计概念
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
反渗透脱盐系统降低能耗的关键因素
RO 系统 Δp
增加泵
高压 泵
能量回收装置
反渗透脱盐系统
•更低的进水压力
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
On-goi膜ng法海A水ct淡iv化iti系es统to的R基ed本u流ce程Costs
MMF
Polishing Filter
ChloriCnoeagulant FeCl 3
• 硼脱除要求
– 产水分流 – 高TDS产水做进一步处理，通常在高pH下采用BWRO，回收率85%
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
设计要点
• 控制好预处理是关键
–控制pH，SDI，氧化还原电位 –预先运行一个月再启动反渗透 –预处理出问题要立即关闭反渗透系统。
反渗透膜在海水淡化应用中的系统设计与运行
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
内容提要
• 取水方式 • 预处理系统 • 反渗透系统设计与选膜
–通常的设计导则 –ISD设计 –海水除硼设计（Ashkelon） –7芯？8芯？9芯？
用一段达到55~57%的回收率
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
系统回收率的演变
Tampa
Fukuoka
PPlalannttCCaappaaccitiyty >>10,000 m33 /day
预处理系统
• 传统预处理
–絮凝沉淀+砂滤
• 膜法预处理
–浸没式超滤 –压力式超滤
• 其它方法
–气浮（DAF） –活性碳过滤（ACF） –生物过滤（Bio-Filter）
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow
10 (2.3)
13 (3.0)
15 (3.4)
Maximum f eed flow rate2, gpm (m3/h)
BW elements
440 (40.9) 75 (17)
SW elements SW elements
320 (29.7) 65 (15) 380 (35.3) 72 (16)
63 (14) 70 (16)
56 (13) 62 (14)
• 设计缺陷导致污 堵
• 高产水通量，高 回收率，低浓水 流量容易导致浓 差极化和污染
• ROSA自动设计 报警
• FilmTec的导则 最严格
®™ Trademark of The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow