反渗透-多效蒸馏耦合海水淡化工艺研究

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1、反渗透-多效蒸馏耦合海水淡化工艺研究StudyonDesalinationbyHybridProcessofReverseOsmosisandMulti-effectDistillation工程领域：化学工程作者姓名：周晓凯指导教师：解利昕研究员企业导师：张敏莉高级工程师天津大学化工学院二零一七年五月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津

2、大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年

3、月日签字日期：年月日万方数据万方数据摘要影响人类生存的淡水短缺问题变得日益严重，发展海水淡化技术向大海借水是目前解决水危机最有前景的办法。目前与现行市政自来水价格相比，淡化水成本仍然偏高。采用热法和膜法海水淡化耦合技术，可以充分发挥热法和膜法海水淡化技术的优势，降低海水淡化的综合成本，是目前海水淡化领域的研究方向。论文首先进行了反渗透海水淡化预处理实验研究，采用混凝-沉淀/砂滤/超滤处理工艺对海水及低温多效系统浓排水进行了预处理实验。通过预处理海水和浓排水均能够达到SDI<3、浊度<1NTU等指

4、标，满足反渗透（RO）进一步处理的要求。进一步依据溶解-扩散理论，模拟反渗透淡化系统，以造水成本为目标进行优化分析。结果表明在产水量和产水水质固定条件下，膜元件数量随着进料盐度的增大而增大。采用反渗透技术进行海水淡化时，造水成本最低为4.76元/吨（淡水）。其后模拟低温多效蒸发（MED）条件，进行了2.5倍海水浓缩阻垢实验，探究了海水酸化和药剂阻垢耦合措施在海水浓缩过程中钙镁离子含量的变化。实验结果表明：在酸化程度一定时，加大阻垢剂用量钙离子的损失量减少；阻垢剂用量一定时，提高海水酸化程度钙离子

5、的损失量减少。酸化和药剂阻垢方法对镁离子的影响较小。在实验基础上，建立了低温多效系统模型，并以造水成本为目标采用GA遗传算法进行了优化。对于MED海水淡化系统，造水成本最低达到6.14元/吨（淡水）。论文最后根据RO和MED工艺特点，设计了不同RO/MED耦合工艺方案，并建立了数学模型，以造水成本最低为目标进行了优化。结果表明，随着产水水质的提高，耦合工艺中MED的装置容量逐渐变大。当产水水质要求300mg/L时，采用RO/MED耦合工艺时造水成本最低，其中反渗透装置容量占比为64.5%，MED

6、装置容量占比为35.5%，最低造水成本为4.95元/吨（淡水）。关键词：海水淡化；多效蒸馏；反渗透；热膜耦合；造水成本I万方数据II万方数据ABSTRACTWaterresourcescrisis,affectinghumansurvival,hasbecomeincreasinglyserious.Borrowingwaterfromtheseathroughdevelopingseawaterdesalinationtechnologyisthemostpromisingwaytosolve

7、thiscrisis.Comparedwiththecurrentmunicipalwaterprices,desalinationcostsisstillhigh.Tomakefulluseoftheadvantagesofthethermalandmembranedesalinationtechnologiesandreducecomprehensivecostbyhybridprocessofreverseosmosisandmulti-effectdistillationistheres

8、earchdirectiondeslinationatpresentInthispaper,thepretreatmentofseawaterandbrinefromlow-temperaturemulti-effectdesalinationwasstudiedfirstly.SeawaterandbrinewereabletoreachtheindicatorsthatSDIislessthan3,theturbidityislessthan1NTU,whentreatedbytheproc