反渗透海水淡化能量回收装置的研制

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1、第36卷第6期水处理技术Vol.36No.6422010年6月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTJun.,2010反渗透海水淡化能量回收装置的研制张建中1，杜鹏飞2，张希建1，刘雪梅1，张小平1，朱娜姗1，周倪民1（1.杭州水处理技术研究开发中心，浙江杭州310012；2.浙江省水力科技推广与发展中心，浙江杭州310012）摘要：介绍了自主研制的反渗透海水淡化水压阀控式能量回收装置（HVCPX-1000）的工作原理和特点，并对其过程特性进行了研究。结果表明，HVCPX-1000能量回收装置的盐水处理量约65m·3h-1，工作压力约6.0MPa，

2、能量回收效率达96.27%，系统压力、流量波动均较小。关键词：反渗透；海水淡化；能量回收装置；压力交换器；过程特性中图分类号：P747.5文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)06-0042-005反渗透技术属于压力驱动的膜分离技术，其过本文介绍了自主研制的千吨级水压阀控式能量程操作中采用的半渗透膜有机地将淡水和盐水分离回收装置（HVCPX-1000）的工作原理和特点，并对开。在半渗透膜两侧因浓度差别存在有渗透压（对其过程特性进行了研究。于标准海水而言，其渗透压约为2.5MPa），只有进1HVCPX-1000料海水的操作压力大于海水的渗透压时才能

3、使海水中的淡水通过半透膜而被分离[1]。通常，我国反渗透HVCPX-1000由3个压力交换单元组成，设计负荷（浓海水）处理量为2000m3·d-1，设计工作压海水淡化系统的操作压力一般在5.0～6.0MPa，从力6.4MPa，与1000m3·d-1反渗透海水淡化工程配膜组器中排放的浓海水压力仍高达4.8～5.8MPa。如果按照通常40%的水回收率计算，浓海水中约有套设计。HVCPX-1000采用等压压力交换原理，利用60%的进料压力能量，具有巨大的回收价值和意义。反渗透处理系统高压浓海水直接增压低压进料海反渗透海水淡化能量回收装置的作用就是把反水，实现浓盐水余压

4、能能量回收、利用，达到节能的渗透系统高压浓海水的压力能量回收再利用，从而目的。大幅降低反渗透海水淡化的制水能耗和制水成本。1.1能量回收单元回路分析按照工作原理，能量回收装置主要分为水力涡轮式压力交换单元回路如图1所示。图1所示每个和功交换式两大类。压力交换单元由1只三位四通电磁换向阀、2只水在水力涡轮式能量回收装置中，能量的转换过程为“压力能－机械能（轴功）－压力能”，其能量回收效率约35%～70%。功交换式能量回收装置，只需经6
2过“压力能－压力能”一步转化过程，其能量回收效34率高达94%

5、以上，已成为国内外研究和推广的重点[2]。5目前功交换式能量回收装置西方国家处于技术垄断
1地位，价格昂贵，其代表产品包括DWEER（Workex-changerenergyrecovery）、PX（Pressureexchanger）、图1能量回收单元回路ARt（Aqualyngrecuperator）等。Fig.1Energyrecoveryunitloop收稿日期：2010-04-01基金项目：浙江省省级科技项目（2008C13045，2008C13011-2，2009C31065）；国家科技支撑计划项目（2009BAB47

6、B04）；国家海洋局海洋公益性行业科研专项（200805035）作者简介：张建中（1986－），男，助理工程师，主要从事液体分离膜技术和液体压力能量回收技术研究与应用相关工作联系作者：张希建，教授级高级工程师；联系电话：13958008566；E-mail：lala_zxj@126.com张建中等，反渗透海水淡化能量回收装置的研制43压驱动执行阀、2只配流单向阀、1根压力交换管构的时间差，利用系统自身的高压浓海水作为3只水成。HVCPX-1000压力交换管采用316L不锈钢材料，压驱动阀组的控制用水，每隔5s有1组水压驱动长6.8m，内径Φ207mm,内置1个自

7、由活塞，用来隔阀组发生切换动作，每切换一次耗水0.7L，每小时离海水和浓海水以减少混合。电磁换向阀先导控制水耗水约500L。压驱动阀按一定规律动作。其中间位主要用来防止压力交换管增压、泄压切换瞬间发生高低压水串流。海水具有腐蚀性强、粘度低、润滑性差的特点，而能量回收过程又是一个集液体流量大、压差高，需不断往复切换液体流动方向的过程，无法使用常规阀门[4]，为此HVCPX-1000的阀门采用自主研制的海水液压阀门，具体参数见表1。阀门过流材质选用POM、PA、PTFE、PEEK、PE等工程塑料和316L不锈钢。表1阀门参数表Tab.1Parameterlistof

8、thevalves通径额