SWRO-Meerwasserentsalzungslösung ---- Meerwasserentsalzungs-Umkehrosmosesystem für Wasserreiniger
Wasser ist die Quelle des Lebens, eine wertvolle und unersetzliche natürliche Ressource für den Menschen und das Lebenselixier der sozialen und wirtschaftlichen Entwicklung. Der Mangel an Wasserressourcen und die immer schwerwiegendere Wasserverschmutzung sind zum Engpass geworden, der den sozialen Fortschritt und die wirtschaftliche Entwicklung behindert. Neben der wissenschaftlichen Bewirtschaftung und optimalen Allokation der Wasserressourcen ist es auch sehr wichtig, die Rolle von High-Tech-Mitteln bei der Wasserwiederverwendung voll auszuschöpfen. Die Meerwasserentsalzung ist ein wichtiges System zur Lösung des Mangels an Wasserressourcen. Bisher gab es Dutzende Methoden zur Meerwasserentsalzung, darunter vor allem die Destillation, die Membranmethode, die Elektrodialysemethode und die Gefriermethode. Unter ihnen ist die Umkehrosmose (SWRO)-Membranmethode die sich am schnellsten entwickelnde, investitionsärmste, energiesparendste und kostengünstigste Entsalzungstechnologie. Das Umkehrosmosesystem ist eine effiziente und umweltfreundliche Wasseraufbereitungstechnologie, die in der Meerwasserentsalzung, der industriellen Wasseraufbereitung, der Trinkwasseraufbereitung und anderen Bereichen weit verbreitet ist.
Das Funktionsprinzip des Umkehrosmose-Meerwasserentsalzungssystems basiert hauptsächlich auf der Membrantrenntechnologie. Die Membrantrenntechnologie ist eine Technologie zur Trennung und Reinigung verschiedener Substanzen durch selektives Durchströmen von Polymerfilmen. In Umkehrosmose-Entsalzungsanlagen ist der Polymerfilm eine asymmetrische Struktur, die aus einer dichten Rinde und einer lockeren Stützschicht besteht. Der dichte Kortex ist die Filterschicht der Membran und verfügt über eine Porengröße im Mikrometerbereich, die den Durchtritt der meisten Schwebstoffe, gelösten Stoffe und Mikroorganismen verhindert. Die lose Stützschicht ist die Stützschicht der Membran, die einen großen Porendurchmesser aufweist und die mechanische Gesamtfestigkeit der Membran gewährleisten kann.
Prozessablauf der Umkehrosmoseanlage zur Meerwasserentsalzung Umkehrosmose-Meerwasserentsalzungssysteme (SWRO) haben sich zu einer wichtigen Technologie im Bereich der Meerwasserentsalzung entwickelt und bieten eine nachhaltige Lösung für das immer ernster werdende globale Wasserknappheitsproblem. Der Meerwasser-Umkehrosmoseprozess umfasst mehrere wichtige Schritte, um sicherzustellen, dass aus Meerwasser hochwertiges Trinkwasser hergestellt wird. Das Verständnis der Durchflussrate einer Umkehrosmoseanlage ist entscheidend für das Verständnis ihrer Entsalzungseffizienz und Vorteile. Der Systemprozess umfasst die folgenden Schritte: 1. Primärfiltration: Rohes Meerwasser durchläuft zunächst den Primärfilter, um große Partikel, Schwebstoffe und einige Verunreinigungen effektiv zu entfernen. Dieser Schritt ist entscheidend, um das Meerwasser für die weitere Verarbeitung vorzubereiten und sicherzustellen, dass die nachfolgende Verarbeitung effizienter ist.
2. Sekundärfiltration: Das primär gefilterte Wasser durchläuft zur Sekundärfiltration den Aktivkohlefilter. Der Zweck dieser Stufe besteht darin, schädliche Substanzen wie organische Stoffe und Restchlor zu entfernen, das Meerwasser weiter zu reinigen und für die nächste Behandlungsstufe vorzubereiten. 3. Präzisionsfiltration: Das Wasser wird dann durch einen Präzisionsfilter präzise gefiltert, um Partikel, Bakterien und andere Verunreinigungen weiter zu entfernen. Dieser Schritt stellt sicher, dass das Wasser gründlich gereinigt wird, bevor es in den Umkehrosmoseprozess gelangt. 4. Umkehrosmosemembran: Das präzisionsgefilterte Wasser wird dann durch die Umkehrosmosemembran geleitet, die eine Schlüsselkomponente des Systems darstellt. Umkehrosmosemembranen helfen dabei, Salze, organische Stoffe, Schwermetalle und andere Substanzen abzutrennen und zu entfernen, um reines, entsalztes Wasser zu erzeugen. 5. Desinfektion und Lagerung: Nachdem das Wasser die Umkehrosmosemembran passiert hat, wird es desinfiziert, um alle verbleibenden Mikroorganismen zu beseitigen. Das gereinigte Wasser wird dann in Tanks gespeichert, wo es verteilt und verwendet werden kann.
Die Vorteile von Umkehrosmoseanlagen bei der Meerwasserentsalzung sind vielfältig. Das System zeichnet sich durch hohe Effizienz, Umweltschutz, Energieeinsparung und Sicherheit aus. Die Umkehrosmose-Technologie kann mehr als 99 % der Schadstoffe wie Salz, organische Stoffe, Schwermetalle usw. entfernen und so die Produktion von reinem Wasser aus Meerwasser sicherstellen und den dringenden Bedarf an Süßwasserressourcen decken. Auch die Umweltvorteile von Umkehrosmoseanlagen sind erheblich. Im Gegensatz zu herkömmlichen Meerwasserentsalzungsmethoden erfordern RO-Systeme keine großen Mengen an Chemikalien, produzieren kein Abwasser und sind umweltfreundlich. Dieser nachhaltige Ansatz zur Entsalzung steht im Einklang mit den weltweiten Bemühungen zur Förderung umweltfreundlicher Lösungen zur Wasseraufbereitung und -einsparung.
Neben den Vorteilen für die Umwelt sind Umkehrosmoseanlagen wartungsarm, einfach zu bedienen und für eine Vielzahl von Wasserbedingungen geeignet. Diese Eigenschaften machen Umkehrosmoseanlagen zu einer praktischen und zuverlässigen Option zur Entsalzung, insbesondere in Gebieten mit begrenzten Süßwasservorräten. Zusammenfassend besteht der Prozess einer Umkehrosmoseanlage bei der Entsalzung aus einer Reihe grundlegender Schritte, die letztendlich aus Meerwasser reines Trinkwasser erzeugen. Aufgrund ihrer Effizienz, Umweltvorteile und Anpassungsfähigkeit sind Umkehrosmoseanlagen eine Schlüsseltechnologie zur Bewältigung von Wasserknappheit und zur Gewährleistung eines nachhaltigen Zugangs zu Süßwasserressourcen.
Infiltration und Umkehrosmose
Umkehrosmose ist der umgekehrte Prozess der Osmose. Durchlässigkeit ist ein natürliches Phänomen. Wassermoleküle in verdünnter Lösung diffundieren mit relativ hoher Geschwindigkeit durch die semipermeable Membran zur Seite der konzentrierten Lösung. Wie in der Abbildung dargestellt, wird der Flüssigkeitsspiegel auf der Frischwasserseite weiter sinken, was zu einer hydrostatischen Druckdifferenz führt. Der Unterschied im hydrostatischen Druck an diesem Punkt wird osmotischer Druck genannt (der osmotische Druck zwischen der Meerwasser- und Süßwassergrenzfläche beträgt etwa 2,4 MPa).
Der Umkehrosmoseprozess ist genau das Gegenteil. Bei der SWRO führt ein Druck, der auf einer Seite größer als der osmotische Druck des Meerwassers ist, dazu, dass die Wassermoleküle im Meerwasser die Membran passieren und das Salz eingefangen wird. Theoretisch gilt: Je größer der äußere Druck, desto schneller erfolgt die Umkehrosmose der Wassermoleküle im Meerwasser. Der Kernbestandteil des Umkehrosmoseverfahrens ist eine synthetische semipermeable Membran, die fast nur Wassermoleküle durchlässt. Die Flachmembran der Umkehrosmosemembran muss in eine bestimmte Konfiguration gebracht werden, bevor sie in der Wasseraufbereitungstechnik eingesetzt werden kann. Heutzutage werden bei der Meerwasserentsalzung hauptsächlich Spulenmembranelemente aus aromatischem Polyamid verwendet.
Das wassererzeugende Diaphragma wird zwischen die beiden flachen Membranstücke eingefügt, und die Membranschicht wird entlang der drei Kanten der Membranschicht zusammengeklebt und dann mit dem Wassereinlassdiaphragma zusammengefügt und auf das poröse Mittelrohr gewickelt. Abschließend wird die perforierte Endkappe an beiden Enden angebracht und verkapselt, sodass das gerollte Membranelement entsteht. Kommerzielle Umkehrosmose-Membranelemente gibt es in verschiedenen Spezifikationen, wobei das in der Entsalzung am häufigsten verwendete Membranelement einen Durchmesser von 200 mm und eine Standardlänge von 1000 mm hat.
Das wassererzeugende Diaphragma wird zwischen die beiden flachen Membranstücke eingefügt, und die Membranschicht wird entlang der drei Kanten der Membranschicht zusammengeklebt und dann mit dem Wassereinlassdiaphragma zusammengefügt und auf das poröse Mittelrohr gewickelt. Abschließend wird die perforierte Endkappe an beiden Enden angebracht und verkapselt, sodass das gerollte Membranelement entsteht. Kommerzielle Umkehrosmose-Membranelemente gibt es in verschiedenen Spezifikationen, wobei das in der Entsalzung am häufigsten verwendete Membranelement einen Durchmesser von 200 mm und eine Standardlänge von 1000 mm hat.
Der SWRO besteht aus einer Hochdruckpumpe, einem Druckbehälter und einem Energierückgewinnungsgerät. Nachdem das Meerwasser vorbehandelt und durch die Hochdruckpumpe in den Druckbehälter der Umkehrosmoseanlage gedrückt wurde, passiert das Meerwasser zunächst das erste Membranelement und strömt in den Einlassbarrierekanal des spiralförmig gewickelten Membranelements. Unter höherem Druck dringt ein Teil der Wassermoleküle kontinuierlich durch die Membran und gelangt durch den Strömungskanal der wasserproduzierenden Barriere in das Zentralrohr des gewickelten Membranelements, wodurch Produktwasser entsteht. Der Rest des einströmenden Wassers fließt entlang der Strömungsrichtung weiter zum nächsten Membranelement. Dieser Vorgang wird der Reihe nach durchgeführt. Wenn das einströmende Wasser das nächste Membranelement passiert, erhöht sich die Konzentration des einströmenden Wassers. Beim Durchströmen des letzten Membranelements wird das einströmende Wasser zu konzentriertem Wasser.
Anders als bei der thermischen Methode gibt es bei SWRO keinen Phasenumwandlungsprozess aus Verdampfung und Kondensation. Der Hauptenergieverbrauch von SWRO ist die Hochdruck-Pumpenergie zur Realisierung des Umkehrosmoseprozesses, wodurch die Wasserproduktionskosten der Umkehrosmose niedriger sind als die der thermischen Methode. Darüber hinaus verfügt die Ausrüstung im Vergleich zur thermischen Methode über modulare Struktureigenschaften und eine hohe Prozessflexibilität. Die Aussetzung und Wartung lokaler Einrichtungen kann den Betrieb des restlichen Gesamtsystems nicht beeinträchtigen. SWRO erfordert jedoch einen komplexen und feinen Vorbehandlungsprozess, und verschiedene kommerzielle Membranhersteller stellen strenge Anforderungen an SDI, pH, Temperatur, Restchlor und andere Indikatoren von Polyamid-Umkehrosmosemembranen. Wenn die Vorbehandlung nicht dem Standard entspricht, wird die Verschmutzung und Ablagerung der Membranoberfläche beschleunigt, und die Lebensdauer, der Energieverbrauch und die Produktwasserqualität des Membranmoduls werden im Betrieb beeinträchtigt, wodurch die Kosten der Wasserproduktion steigen .
Anders als bei der thermischen Methode gibt es bei SWRO keinen Phasenumwandlungsprozess aus Verdampfung und Kondensation. Der Hauptenergieverbrauch von SWRO ist die Hochdruck-Pumpenergie zur Realisierung des Umkehrosmoseprozesses, wodurch die Wasserproduktionskosten der Umkehrosmose niedriger sind als die der thermischen Methode. Darüber hinaus verfügt die Ausrüstung im Vergleich zur thermischen Methode über modulare Struktureigenschaften und eine hohe Prozessflexibilität. Die Aussetzung und Wartung lokaler Einrichtungen kann den Betrieb des restlichen Gesamtsystems nicht beeinträchtigen. SWRO erfordert jedoch einen komplexen und feinen Vorbehandlungsprozess, und verschiedene kommerzielle Membranhersteller stellen strenge Anforderungen an SDI, pH, Temperatur, Restchlor und andere Indikatoren von Polyamid-Umkehrosmosemembranen. Wenn die Vorbehandlung nicht dem Standard entspricht, wird die Verschmutzung und Ablagerung der Membranoberfläche beschleunigt, und die Lebensdauer, der Energieverbrauch und die Produktwasserqualität des Membranmoduls werden im Betrieb beeinträchtigt, wodurch die Kosten der Wasserproduktion steigen .
Ein Energierückgewinnungsgerät ist eine weitere wichtige Ausrüstung. Die rasante Entwicklung von SWRO ist neben der kontinuierlichen Optimierung von Membranmaterialien und Membrankomponenten auf den Einsatz von Energierückgewinnungsgeräten mit steigender Effizienz in Umkehrosmoseanlagen zurückzuführen. Heutzutage können hocheffiziente Druckrückgewinnungsanlagen vom Typ PX mehr als 95 % der Energie im konzentrierten Wasser zurückgewinnen und es unter Druck in Meerwasser umwandeln, wodurch der Energieverbrauch des Umkehrosmoseprozesses um fast die Hälfte reduziert wird. Der TDS des primären Umkehrosmose-Abwassers beträgt etwa 300–500 mg/l, was den begrenzten Anforderungen der Weltgesundheitsorganisation an den TDS-Index für Trinkwasser (500 mg/l) entspricht. SWRO wird in großem Umfang zur Trinkwasserversorgung in wasserarmen Gebieten eingesetzt. In den 1980er Jahren begann SWRO mit dem traditionellen thermischen Verfahren zu konkurrieren. Aufgrund der Vorteile geringer Investitionen in die Ausrüstung, eines kurzen Bauzyklus, eines geringen Energieverbrauchs und vieler anderer Vorteile hat sich SWRO schnell entwickelt und ist zum wichtigsten Prozess auf dem globalen Entsalzungsmarkt geworden. Derzeit wird primäres SWRO hauptsächlich in der kommunalen Industrie eingesetzt, weshalb die Kapazität des Umkehrosmoseverfahrens schnell wächst. Zukünftige Forschungen zum Umkehrosmoseprozess werden sich auf die Entwicklung energiesparenderer und langlebigerer neuer Umkehrosmosemembranen und Membrankomponenten konzentrieren, den Energieverbrauch und die Wartungskosten im Betrieb senken und die Kosten der Wasserproduktion senken.
In der Praxis hat sich die Umkehrosmoseanlage zu einer wichtigen Technologie im Bereich der Wasseraufbereitung entwickelt. Beispielsweise können Umkehrosmoseanlagen im Bereich der Meerwasserentsalzung mehr als 99 % des Salzes und anderer Schadstoffe effektiv aus dem Meerwasser entfernen und so eine effiziente Meerwasserentsalzung erreichen. Im Bereich der industriellen Wasseraufbereitung kann eine Umkehrosmoseanlage hochwertiges Prozesswasser liefern und die Produktionseffizienz und Produktqualität verbessern. Im Bereich der Trinkwasseraufbereitung kann eine Umkehrosmoseanlage verschiedene Schadstoffe im Wasser entfernen und für sicheres und gesundes Trinkwasser sorgen. Kurz gesagt ist die Umkehrosmoseanlage eine effiziente und umweltfreundliche Wasseraufbereitungstechnologie mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie wird das Umkehrosmosesystem weiter verbessert und optimiert, um den Menschen eine bessere Trink- und Brauchwasserqualität zu bieten.
