海水淡化厂是一种将海水转化为适合人类消费的水，以及工业或灌溉用途的设施。海水淡化可以通过两种方法实现:热法或跨膜法。半透膜海水淡化是目前行业中应用最广泛的技术，因为它比热海水淡化所需的能源要少得多，因此更具成本效益。
本文将重点讨论第二种类型。这是目前世界上许多国家使用的最广泛的反向防水工艺。
对饮用水的高需求和可利用的高能量潜力使以海水淡化为基础的可持续能源生产方法得以发展，使其成为一项越来越有吸引力和必要的技术。有几种工业规模的海水淡化技术。在所有的技术中，海水反渗透是世界上应用最广泛的。
它现在是一项成熟的技术，可以在世界上许多自然水资源有限的沿海地区找到。与这项技术相关的研究和开发正在不断取得进展。其中一项最新的创新旨在显著降低能源消耗，并最大限度地减少对膜的不利影响。
反渗透过程描述
要了解反渗透的目的和过程，首先要了解渗透的自然过程。
渗透是一种自然现象。这是自然界中最重要的过程之一，当两种溶质浓度不同的溶液被半透膜隔开时(只允许溶剂通过)。这种现象在没有任何能量输入的情况下自发发生。
因此，两种不同盐浓度的溶液趋于相等。低浓度溶液中的溶剂倾向于通过半透膜流入高浓度溶液中，直至浓度均匀。
这种溶剂流动的驱动力取决于渗透压，并与两种溶液之间溶质浓度的差异有关。具体地说，它被定义为在溶液和溶质之间建立的平衡压力。因此，纯溶剂的渗透压为零。当两种不同浓度的溶液之间建立平衡时，平衡压力等于渗透压差。
反渗透的过程涉及到反方向的渗透。渗透是在没有能量的情况下自发发生的，所以必须提供能量才能使它在相反的方向发生。
溶剂从浓溶液转移到较稀的溶液。在工业规模的海水中重现这种现象需要一个泵(需要产生压力)和一个半透膜来允许溶剂通过。
反渗透膜是一种半透膜，它允许水分子通过，但不允许水的最终使用不需要的各种化合物通过。此外，它还可能含有细菌。
要淡化海水，浮力必须大于渗透力。当浓缩溶液加压时，水分子通过半透膜，而污染物被保留。
一个海水淡化厂可以分为四个站。
- 泵送、储存和筛分。
- 前处理和高压泵
- 工艺:反渗透。
- 后处理
海水注入
海水淡化厂的海水回收系统包括开放式或封闭式进水口。
开放的取水口直接从海里取水。它们最容易受到溢流的影响，而且由于显而易见的原因，它们受到污染的风险更高。因此，获得的水的质量可能会有所不同。
相比之下，密闭取水口(井)的水并不是取之不尽用之不竭的水源，尽管它更均匀、质量更高，但可以假设它的容量会随着相对频率的增加而显著下降。
因此，在井水中保证生产流量的难度较大，从流量保证的角度来看，开式进水口具有明显的优势。
大容量工厂的缺点是需要大面积的可渗透海洋钻孔，这限制了供应率。因此，水处理过程的第一步是将自然环境中的水抽到植物中。
如果自然土壤不适合，必须用水泵给植物浇水。泵站的作用是把水送到海水淡化厂。确保向工厂供水的这个压力峰值的因素是液压泵，液压泵的工作点由安装过程所需的流量和压力决定。
预处理
反渗透脱盐需要对海水进行非常彻底的预处理，以防止悬浮物在膜上沉降。这迅速减少了产生的通量。
预处理的目的是多种多样的。首先，它可以使模块免受悬浮固体、微生物和盐沉积物等的堵塞。另一方面，水必须具有与膜性质相适应的特性:氯含量、pH值、温度等。
根据反渗透模块的类型，必须保留所有大于10-50µm的颗粒。这是通过粗预过滤，然后用砂过滤去除较大的悬浮固体。
随后，需要进行杀菌剂处理和酸化，以防止微生物在膜上生长，并避免碳酸盐沉淀。最后，滤筒过滤法可以保留小到几十微米的颗粒，这是砂滤无法保留的。
所采用的工艺是根据给水的水质来适当选择的。如今，超滤(UF)膜去除污染物是最广泛使用的工艺，因为它提供了污染物去除和产品渗透之间的最佳平衡。预处理的主要步骤是:
- ——氯化
- -澄清:混凝絮凝沉淀
- -防止结垢
- -变色-滤筒过滤
这些程序使用自清洁过滤器、超滤和化学加药系统进行。
- 氯铁:小颗粒在UF入口凝固。
- 硫酸:UF和RO洗涤系统
- 亚硫酸氢盐:在反渗透进口处进行氯中和。
- 防垢剂:防止反渗透膜上的沉淀。
- 次氯酸钠:饮用水水箱消毒
- 氢氧化钠:调节饮用水的PH值
高压泵将海水泵入膜所在的RO模块。
海水淡化和能源回收。
在这一点上，水已经通过了所有初步的预处理阶段，在这些阶段中，它进行了物理化学调节，以最大限度地减少由于低可溶性盐的沉淀和悬浮颗粒的积累而导致海水淡化设备堵塞的风险。它也有条件，以平衡其矿物质含量和减少其高腐蚀性的性质。
在进入反渗透膜之前，经过处理的海水用高压泵加压，压力一般在45到90巴之间，这取决于水的温度和盐度。在这一点上，可以通过在一边获得一股饮用水，在另一边获得所谓的“废液”来分离盐。亚博竞彩群泵用于增加跨膜压力。
泵用于增加跨膜压力。泵或搅拌系统允许水处理循环内部或之间的模块。分离是在膜模块中实现的。
两种类型的系统可以区分，这取决于跨膜压力是如何施加的。
压力过滤系统
一个基本的反渗透脱盐系统包括一个高压泵，将盐水注入一组螺旋缠绕的膜。物质进入膜并在无压力的情况下退出组件，而浓缩液则由压力调节阀保持在压力下，最后在系统打开时退出。
浸没膜系统
用于海水处理的半透反渗透膜通常由聚酰胺化合物制成，但有些也使用醋酸纤维素。
聚酰胺膜比醋酸纤维素膜具有更高的比含水量和更高的持盐能力。聚酰胺在很宽的pH范围内是稳定的，但容易被氯氧化降解。
半透膜在工业上用于承受各种工作压力，必须按照规范进行布置。
海水淡化厂的生产能力是通过并联安装几个基本生产单元或模块来获得的。因此，一个模块只不过是一组特定结构的膜，形成了产生渗透水的基本单元。
能量回收
反渗透装置使用大量的能量来达到该过程所需的压力水平。海水淡化厂的这一阶段消耗的能源最多。
通过反渗透膜的压降大约是1.5-2巴，这取决于每个压力管道的细胞数。如前所述，反渗透脱盐一般只将45%的能量转化为纯水流，其余的则作为高压废液流丢弃。
多亏了能量回收系统，才有可能从这个流中回收能量。水流被送到能量回收系统，该系统将其能量直接转移到供水系统的一部分。
能量提取有两个主要概念。
发电机:
由从隔膜流出的高压废液流驱动，它旋转连接到高压泵电机的轴，这减少了对渗透过程的进料流加压所需的电能。
压力交换:
利用正位移原理，通过去除反渗透膜对直接与盐水接触的海水进行加压。
反渗透除去的水被送到PX装置，其压力直接转移到供水的一部分，效率超过95%。这些给水离开受控的热回收单元，通过增压泵来补偿管道、热回收单元和膜中的水力损失。
海水流入高压泵的出口，但不通过高压泵。这一点很重要，因为高压泵的尺寸可以调整为只泵出与吸附剂体积相等的流量，而不是整个进料流，同时也减少了所需的电能。
压力交换器通过利用废弃能源来提高海水淡化厂的效率。通过对部分供水系统加压，高压泵的体积最多可缩小60%。这不仅节省了能源消耗，还节省了资本投资成本。
反渗透原理
如上所述，反渗透过程是通过对液体施加压力，使溶剂(水)从溶液最浓缩的一侧(海水，含有溶解的盐)穿过半透膜，到另一侧，而盐没有通过。
这种压力取决于海水淡化的程度。通过这种方式，您将得到两个流程。一种是低矿化度流，称为“渗透”，另一种是高矿化度流，称为“排斥”。
应该记住，在渗透现象中，只有来自低浓度溶液的水分子自发地穿过膜与高浓度水结合，以恢复浓度平衡。
接下来是反渗透或超滤现象，即对新的浓缩溶液施加压力以“迫使”水通过膜。这个过程产生的淡水效果非常好，因为薄膜保留了水中95%到100%的颗粒。这个百分比取决于膜的质量。
后处理
在大多数情况下，全部或部分产出水是供人类饮用的，必须符合当地的饮用水法规。还需要进一步的处理(离子交换，电去电离)。
一些国家没有饮用水质量标准。在这种情况下，世界卫生组织(世卫组织)的建议可作为国际社会的参考。世界卫生组织将饮用水质量标准分为五类。淡化水生产商感兴趣的内容涉及:
物理性质:温度、透明度、气味、悬浮物(SS)含量。化学性质:盐度、氯、pH等。
对于每个标准，世界卫生组织都指定了一个指导值。海水淡化的一个关键因素是期望的最终盐度。然而，有时需要更具体的标准，如B, Br和重金属含量，并可能需要调整或进一步处理。
在这一点上，通过再矿化来寻求最终用水的富集。这可以是:
通过添加氯化钙进行再矿化2和NaHCO3.
这种方法本质上是将碳酸氢钠和氯化钙溶液直接添加到渗透液中，以明确的剂量获得平衡水。用这种方法进行再矿化简单、快速，但产物的保存存在问题。在大型工厂中，这种再矿化过程需要大量的试剂。这就需要提供足够的试剂和空间，以确保这些产品不被耗尽。
通过方解石层的再矿化
在这个再矿化过程中，水从底部向上通过方解石层过滤，得到的水被再矿化。该方法重矿化效果好，操作简单。
Ca(OH)对渗透水的再矿化2
渗透水(渗透液)通过注入制备好的Ca(OH)再矿化。2将石灰水倒入石灰溶液中，以获得平衡的水分。
水贮存及废物处理
工厂生产的饮用水必须储存在城市配水网上游的缓冲水箱中。另一方面，排出的水可以进一步处理，排入海洋，最大限度地减少影响。
进一步学习和在线视频课程
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