半间歇式RO工艺-前沿脱盐技术研究概况(4)
半间歇式RO工艺将原水和一定比例的循环浓水混合，利用操作压力的变化与内部浓水循环相结合，每个压力容器单元只有三个或四个膜组件，可降低脱盐所需的给水压力，从而减少了能耗。这种工艺以较低的初始进水压力启动，然后逐渐增加，同时维持着恒定的进水压力和出水流量。在一个典型的六分半周期里，操作压力可以从40 bar到70 bar变化。浓水循环使淡化海水时的进水回收率达到50%或更多，淡化苦咸水的回收率则超过90%。进水的回收率依赖于浓水再循环的时间。紧挨着循环回路的是一个装满进水的等压室。一个周期结束时，开启阀门，在无需停止进水泵或出水的情况下等压室中的加压水就可以对膜进行冲洗冲洗膜。之后侧室关闭，在释放少量浓水减压和补充进水后其被压缩，并且通过循环回路中的水再次增压。整个工艺没有加压的浓水释放，因此浓水的可用压力在排放之前几乎被全部利用，不需要能量回收设备。由于系统运行在高错流速度下，膜污染的可能性也潜在地减小了。
Semi-Batch Industrial RO System，HP: high pressure pump; CP: circulation pump
半间歇式RO工艺已被用于苦咸水和海水淡化。研究人员发现半间歇式RO工艺的能耗与大型苦咸水淡化厂的能耗类似。对于苦咸水淡化，使用半间歇式RO工艺，在通量为26.1L/m2.h时，系统能耗为1.0 kWh/m3。但是，当通量为43.7 L/m2.h，半间歇式RO工艺的能耗是传统配置下RO工艺的150%。另有研究人员利用半间歇式RO工艺处理苦咸水，系统能耗为0.64-0.76 kWh/m3。对于半间歇式RO系统，每个压力室只有4个组件，而传统的RO系统每个压力室则有7个膜组件。半间歇式RO工艺操作的平均通量为20.1-28.4 L/m2.h，最终的进水回收率为94%。
半间歇式RO工艺被Desalitech、LLC公司作为闭路海水淡化（closed-circuit desalination, CCD）技术进行商业推广。据报道，这一应用最高可将海水淡化能耗降低20%。研究人员评估了半间歇式RO工艺在海水淡化中的应用，并对比了相同运行条件下使用TFN RO膜组件的传统RO系统的能耗情况。结果表明，半间歇式RO工艺的能耗比传统TFNRO膜工艺的低12%-16%。在运行通量为12.7 L/m2.h，进水温度为16-18℃的情况下，若要实现44%和53%进水回收率，半间歇式RO系统的能耗分别为2.16 kWh/m3和2.24 kWh/m3，而传统RO系统（基于建模）的理论能耗分别是2.46 kWh/m3和2.67 kWh/m3。
ReFlex™ RO featuring Closed Circuit Desalination (CCD™) technology © Desalitech
半间歇式RO系统的出水水质也与传统的RO系统相似。在选择半间歇式RO系统时另外一个要考虑的因素是设备要求。半间歇式RO系统需要使用额外的压力容器作为旁路来更换系统的新鲜进水和浓盐水，以保证脱盐循环连续进行。虽然半间歇式RO系统不需要能量回收设备，但为了保证系统连续运行，自动气阀等附加设备是必需的。在资金成本评估时需要考虑这些额外阀门的成本。所有在传统RO系统中使用的泵在半间歇式RO系统中也要用到，并且系统还需要额外的一个旁路管道泵。
未完待续
摘译自 Emerging desalination technologies for water treatment: A critical review。原文发表于国际水协会期刊 Water Research。Arun Subramani and Joseph G. Jacangelo, Emerging desalination technologies for water treatment: A critical review, Water Research 75 (2015 ) 164-187
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