Wasserversorgungsproblem im Hauptschiffsmotor

Überblick über den Prozess zur Herstellung von Reinstwasser aus Meerwasser

I. Kerndefinitionen

Meerwasserentsalzung: Die Entfernung großer Mengen Salz, Schwebstoffe und Mikroorganismen aus Meerwasser, um Süßwasser mit niedrigem Salzgehalt zu erzeugen.
Reinstwasser: Wasser, aus dem fast alle Ionen, Partikel, organische Stoffe und Bakterien entfernt wurden; Es hat einen spezifischen Widerstand von ≥15–18 MΩ·cm und erfüllt die Wasserqualitätsstandards für Labore, Elektronikfertigung, Kessel und hochwertige Schiffsausrüstung.
Meerwasser kann nicht direkt in Reinstwasser umgewandelt werden; es erfordert eine mehrstufige Verarbeitung. Der Hauptprozessablauf ist: Vorbehandlung + Meerwasser-Umkehrosmose (SWRO) der ersten Stufe + Umkehrosmose der zweiten Stufe + EDI (Elektrodeionisierung) zur Tiefenentsalzung (die häufigste integrierte Lösung).

II. Vollständiger Prozessablauf

1. Meerwasservorbehandlung (Vorfiltration zum Schutz der Membranelemente)

Meerwasser enthält zahlreiche Verunreinigungen und hat einen Salzgehalt von 30.000–40.000 mg/L; Reinigung ist unerlässlich:

1. Wassereinlass- und Sedimentationstank: Setzt Schlamm, Sand, Algen und schwimmenden Schmutz ab.
2. Dosiersystem: Fügt Antikalkmittel, Biozide und Flockungsmittel hinzu, um das biologische Wachstum im Meer und die Ablagerung von Kalziumkarbonat zu hemmen.
3. Multimediafilter + Aktivkohlefilter: Entfernt Kolloide, organische Stoffe und restliches Chlor.
4. Präzisions-Sicherheitsfilter (5 μm): Fängt feine Partikel ein, um ein Verkratzen der Umkehrosmosemembranen zu verhindern.

2. Meerwasser-Umkehrosmose der ersten Stufe (SWRO – Das Herzstück der Entsalzung)

Eine Hochdruck-Druckerhöhungspumpe setzt das Meerwasser auf 55–70 bar unter Druck und drückt es durch spezielle Meerwasser-Umkehrosmosemembranen:

- Permeat (Produktwasser): Entsalztes Wasser mit einem Salzgehalt von 300–500 mg/L.
- Konzentrat (Sole): Sole mit hohem Salzgehalt; kann ins Meer eingeleitet oder zur Salzgewinnung verarbeitet werden.
Funktion: Entfernt über 99 % des Natriumchlorids und schließt den grundlegenden Entsalzungsschritt ab; Zu diesem Zeitpunkt ist das Wasser lediglich entsalztes Wasser und entspricht noch nicht den Reinststandards. 3. Sekundäre Umkehrosmose (RO – Vorreinigung)

Permeat aus der Primärstufe gelangt in die sekundäre Niederdruck-RO-Einheit, um restliche Calcium- und Magnesiumionen sowie Spurensalze weiter zu entfernen:
Die Leitfähigkeit des Produktwassers wird auf unter 5 μS/cm reduziert, was den Ionengehalt deutlich senkt und als Zufuhrquelle für die Reinstwasserstufe dient.

4. EDI (Elektrodeionisierung) Tiefenraffinierung (Kern-Reinstwasser-Stufe)

Kontinuierliche Tiefenentsalzung ohne Säure-/Laugen-Regeneration:
Sekundäres RO-Permeat fließt in das EDI-Modul, wo Spurenanionen und Kationen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes getrennt werden;
Der Ausgangswasserwiderstand stabilisiert sich bei 15–18,25 MΩ·cm und erfüllt damit die Standardspezifikationen für Reinstwasser.

5. Endpolierungsbehandlung (optional für hochwertiges Reinstwasser)

Polierendes Mischbettharz, Ultrafiltration, UV-Sterilisation und mikroporöse Endfiltration: Entfernt Spuren von TOC, Bakterien und Mikropartikeln; Geeignet für die Chipherstellung, Labore und medizinische Anwendungen.

III. Wichtige Ausrüstungsparameter (Standardmodell für 20 Tonnen/Tag auf See/an Land)

1. Speisewasser: Meerwasser TDS 35.000 mg/L;
2. Primäre Meerwasserentsalzungsrate: ≥99,2 %;
3. Sekundäre RO-Entsalzungsrate: ≥98 %;
4. EDI-Ausgangswasserwiderstand: 15–18,2 MΩ·cm;
5. Systemwiederherstellungsrate: 40–55 % insgesamt;
6. Betriebsenergieverbrauch: Höherer Energiebedarf in der Meerwasserstufe; Der Stromverbrauch beträgt 4–6 kWh pro Tonne Produktwasser.

IV. Anwendungsszenarien

1. Kühlwasser für hochwertige Schiffskessel und Präzisionsinstrumente;
2. Prozesswasser für inselbasierte Photovoltaikanlagen und kleine Halbleiterfabriken;
3. Wasserversorgung für Offshore-Forschungslabore und medizinische Geräte;
4. Ergänzungswasser für große Hochdruckkessel auf Inseln. V. Prozessvorteile

1. Verwendet einen vollständig physikalischen Trennungsprozess; erzeugt keine großen Mengen saurer oder alkalischer Abfallflüssigkeit; umweltfreundlich und pflegeleicht.
2. Modularer Aufbau; anpassbar für Kapazitäten von 5, 20 oder 50 Tonnen pro Stunde.
3. Vollautomatischer Betrieb mit automatischer Membranmodulspülung zur Minimierung von Ablagerungen und Verschmutzung.
4. Geringerer Energieverbrauch und geringerer Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Destillationsmethoden.