[发明专利]调控梯级加压海水淡化系统元件通量均衡程度的方法

说明书

本发明提供一种调控梯级加压海水淡化系统元件通量均衡程度的方法，它在梯级加压海水淡化系统结构的基础上，针对梯级增压泵的叶轮外径，通过计算在不同运行工况、不同增压位置处梯级泵叶轮外径的切削量，运用离心泵电机变频辅助调节，达到系统元件通量成线性分布及元件通量斜率可控。本发明效果是采用对系统中的梯级增压离心泵叶轮外径切削及电机调频的方式，达到调控各元件通量的目的。应用本发明可有效解决梯级加压海水淡化系统通量失衡及元件通量均衡程度不可控的问题，有利于反渗透海水淡化系统通量均衡最优化研究，对反渗透海水淡化系统的发展起到促进作用。

技术领域

本发明涉及海水淡化领域，调控梯级加压海水淡化系统元件通量均衡程度的方法。

背景技术

水资源作为不可替代的自然资源,在经济发展和人民生活中占有重要地位。我国是一个严重的缺水国家,并且大量工业、农业污水排入自然水体,造成了巨大的环境问题,使得水资源的供需更加紧张。海水淡化技术致力于解决淡水资源短缺问题。近年来，反渗透膜法作为一种主要海水淡化技术因其工程稳定可靠与造价成本低廉得到了广泛的应用。

但反渗透系统存在严重的通量失衡问题，究其主要原因为反渗透系统沿流程的各支膜元件进水盐浓度逐渐增加、渗透压增大，造成与产水量成正比的纯驱动压快速下降，使得靠近末端元件产水量降低。其次要原因为沿流程由于存在沿程压力损失即沿程压降，使得膜元件进水压力逐渐降低，使得膜元件产水量逐渐降低。系统通量的失衡也将导致产水含盐量上升，影响整个系统产水水质。苦咸水系统中由于进水含盐量低、回收率高，常采用分段的运行方式，一般为两段式结构。反渗透在苦咸水处理系统中常采用段间加压、淡水背压等通量均衡工艺平衡系统段通量。

段间加压方式即为在两段间运用泵增压，提高第二段的进水压力从而增大其产水量。使得两段的段通量比值降低，通量更加均衡。淡水背压通量均衡工艺为在系统首段产水管处增加背压阀，适度调节背压阀门开度以增大产水阻力。当增大系统产水阻力，背压阀门两侧压差与通过流量的乘积构成了附加能量损耗。因此加压水泵需要增加压力以输出更多能量，这样使得第二段进水压力增大提高了其产水量，达到了通量均衡的目的。段间加压与淡水背压通量均衡工艺仅能调控系统间的段通量比值，无法调控各膜元件间通量比值。且由于海水淡化系统的给水含盐量很高，系统收率又低，故系统流程较短且不分段，一般不采用段间加压或产水背压等通量均衡工艺，故反渗透海水淡化系统的通量均衡度很差。

梯级加压是近年来新提出的一种用于元件通量均衡的新工艺，主要应用于反渗透海水淡化系统。梯级加压海水淡化系统中，膜系统给水由一台高压泵4提供，膜堆由多个1支装膜壳1构成，膜堆中每只膜壳之间用管路2连接，均由梯级离心泵5的各级叶轮8增压。进水经增压后从膜壳给水端口3进入膜元件，其浓水从浓水端口6流出回到梯级离心泵5再次进行增压通过管路进入下一支膜元件。梯级离心泵泵壳内各级叶轮相互串联，且两级叶轮之间的水流由隔板7隔开且由一台电机10同轴驱动。其结构如图1所示。

但梯级加压通量均衡工艺虽可平衡各膜元件通量比值，但由于使用离心泵叶轮规格限制，其系统通量比只能为一特定值且仍无法随意设定通量斜率即通量均衡程度不可控。且系统的元件通量分布是成非线性分布，呈现出首端元件通量大，沿流程后端元件通量快速下降，元件通量沿流程分布不均衡。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种调控梯级加压海水淡化系统元件通量均衡程度的方法，以利于解决反渗透海水淡化系统通量失衡且不可调控的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案其特征是：本发明是在梯级加压海水淡化系统结构的基础上，针对梯级增压泵的叶轮外径，通过计算在不同运行工况、不同增压位置处梯级泵叶轮外径的切削量，运用离心泵电机变频辅助调节，以达到系统元件通量成线性分布及元件通量斜率可控的目的；该方法包括有以下步骤：