Hệ thống khử muối nước biển bằng thẩm thấu ngược trên tàu

Nghiên cứu trường hợp: Lắp đặt hệ thống khử muối nước biển bằng thẩm thấu ngược trên "Haigong 101"

I. Tổng quan về dự án

"Haigong 101" là một tàu kỹ thuật ngoài khơi chủ yếu được sử dụng để tiếp tế nền tảng ngoài khơi, xây dựng kỹ thuật gần bờ và các hoạt động cứu hộ khẩn cấp,hoạt động lâu dài ở cả khu vực ngoài khơi và ven biển. Cung cấp nước ngọt ban đầu của tàu dựa trên việc cung cấp nước ngọt trên bờ và vận chuyển bằng tàu, dẫn đến chu kỳ cung cấp nước ngọt dài, chi phí cao và cung cấp không ổn định.Đặc biệt là trong các hoạt động liên tục trên đại dương., thiếu nước ngọt hạn chế nghiêm trọng thời gian hoạt động và điều kiện sống của nhân viên.Nhóm dự án đã quyết định lắp đặt một hệ thống khử muối nước biển bằng thẩm thấu ngược để đạt được sản xuất nước độc lập trên biển, đảm bảo nhu cầu sử dụng nước trong hoạt động và sử dụng nước trong nhà.

II. Chọn hệ thống và thiết kế

1. Chọn công nghệ

Xem xét các đặc điểm của các kịch bản kỹ thuật ngoài khơi, chẳng hạn như độ mặn cao, độ ẩm cao, gió và sóng thường xuyên, không gian nhỏ gọn và nguồn điện hạn chế,Công nghệ khử muối nước biển lớp biển (RO) đã được chọnCông nghệ này là một quá trình khử muối hoàn toàn vật lý, tự hào về những lợi thế như dấu chân nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp, khởi động nhanh chóng, tự động hóa cao và chất lượng nước ổn định.Nó có thể thích nghi với môi trường hỗn loạn của đại dương, và nước được sản xuất trực tiếp đáp ứng các tiêu chuẩn nước uống.

2Thiết kế tham số cốt lõi

- Công suất sản xuất: 200 m3/ngày, đáp ứng nhu cầu nước uống hàng ngày, vệ sinh và hoạt động quy mô nhỏ của 80-100 người trên tàu.

- Dòng quy trình: nước biển tiếp nhận → xử lý trước (phục lọc đa phương tiện + lọc chính xác + lọc an toàn) → Osmosis ngược giai đoạn đầu tiên → Sau khi xử lý (sự điều chỉnh pH, khoáng hóa,Khử trùng) → Lưu trữ nước ngọt.

- Cấu hình cốt lõi: Sử dụng màng RO xoắn ốc được nhập khẩu với tỷ lệ khử muối cao, máy bơm áp suất cao với các thiết bị phục hồi năng lượng,và một hệ thống điều khiển thông minh PLC với khởi động / dừng tự động, báo lỗi và chức năng bảo vệ làm sạch.

- Yêu cầu vật liệu: Các đường ống và thùng được làm bằng thép không gỉ 316L và vật liệu tổng hợp chống ăn mòn, phù hợp với môi trường ăn mòn cao của đại dương.

III. Thách thức lắp đặt và xây dựng hệ thống

1** Tối ưu hóa bố trí không gian:** Do không gian hạn chế trên boong tàu và trong cabin, một thiết kế tích hợp mô-đun đã được áp dụng.Tiêu chuẩn hóa học, và làm sạch được tích hợp vào hai đơn vị gắn trượt, được sắp xếp nhỏ gọn trong một cabin chuyên dụng trên boong đuôi, giảm không gian sàn và tạo điều kiện dễ dàng cho việc lắp đặt và bảo trì.

2. ** Chống rung động và cài đặt ổn định:** Để giải quyết những thách thức của hoạt động điều hướng và lắc lư,cơ sở thiết bị được củng cố bằng các hỗ trợ hấp thụ va chạm mạnh mẽ và cấu trúc đáy của tàuCác khớp linh hoạt và hỗ trợ chống trượt được thêm vào đường ống để đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện lăn ± 15 ° và độ cao ± 10 °.

3. **Nước biển và xử lý trước:** Một nguồn nước biển ở mức thấp được sử dụng, được trang bị thùng rác và bộ lọc quay để chặn các mảnh vụn và tảo trong nước biển.Xử lý trước bao gồm việc thêm các flocculant, chất ức chế vảy và thuốc diệt vi khuẩn để loại bỏ chất rắn và chất colloid lơ lửng, ngăn ngừa bẩn và vảy màng.

4- Chuyển đổi điện và tự động hóa
Hệ thống được kết nối với mạng lưới điện điện điện điện thấp, được trang bị một nguồn cung cấp điện điều chỉnh và mạch khẩn cấp chuyên dụng; Hệ thống điều khiển PLC cho phép khởi động / dừng bằng một nút,sản xuất nước tự động, giám sát chất lượng nước trực tuyến, làm sạch tự động và hoạt động không giám sát.

IV. Hoạt động hệ thống và kết quả

1. Dòng chảy quy trình

1Nước biển đi vào hệ thống xử lý trước thông qua máy bơm hút, đi qua bộ lọc đa phương tiện và bộ lọc bảo mật 5μm để loại bỏ tạp chất.

2Nước biển đã được xử lý trước được áp suất lên 5,5-7,0 MPa bởi một máy bơm áp suất cao và đi vào mô-đun màng RO. Các phân tử nước thâm nhập qua màng để tạo thành nước ngọt,Trong khi muối và tạp chất được giữ lại như tập trung và thải ra.

3Nước thấm qua được điều chỉnh pH, khoáng hóa và khử trùng tia cực tím trước khi được gửi đến bể nước ngọt để lưu trữ.

4Các tập trung được xử lý bởi một thiết bị phục hồi năng lượng để phục hồi năng lượng còn lại, giảm tiêu thụ năng lượng hệ thống.

2Các chỉ số hoạt động

- Tỷ lệ khử muối: ≥98,5%

- Độ dẫn nước của sản phẩm: ≤20μs/cm, đáp ứng các tiêu chuẩn về chất lượng nước uống

- Tiêu thụ điện mỗi tấn nước: ≤3,5kW·h/m3 (với thu hồi năng lượng)

- Tỷ lệ phục hồi hệ thống: ≥ 40%

- Hoạt động liên tục: Sản xuất nước ổn định trong 24 giờ, chu kỳ bảo trì duy nhất ≥30 ngày

3. Lợi ích ứng dụng

- Tự cung cấp: Loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào việc bổ sung nước ngọt, kéo dài thời gian hoạt động ngoài khơi từ 7 ngày lên hơn 30 ngày.

- Giảm chi phí: Chi phí mỗi tấn nước khoảng 9 nhân dân tệ, thấp hơn nhiều so với nước ngọt vận chuyển bằng tàu (25-35 nhân dân tệ / m3), dẫn đến tiết kiệm hàng năm vượt quá 1,5 triệu nhân dân tệ.

- linh hoạt và hiệu quả: sản xuất nước ngọt đủ điều kiện trong vòng 30 phút sau khi khởi động, sản xuất nước ngọt theo yêu cầu, thích nghi với nhiều vùng biển và điều kiện hoạt động khác nhau.

- Thân thiện với môi trường và đáng tin cậy: Quá trình vật lý không có ô nhiễm hóa học, nước thải tập trung đáp ứng các tiêu chuẩn xả, tỷ lệ thất bại hệ thống thấp và bảo trì dễ dàng.

V. Tóm tắt dự án và giá trị

Việc lắp đặt và áp dụng thành công hệ thống khử muối nước biển haiGong 101 bằng thẩm thấu ngược cung cấp một giải pháp tự cung cấp nước ngọt trưởng thành cho các tàu kỹ thuật hàng hải.Thông qua thiết kế mô-đun, thích nghi với lớp biển, điều khiển tự động thông minh và tối ưu hóa tiết kiệm năng lượng, dự án đã giải quyết các điểm khó khăn cốt lõi trong các kịch bản kỹ thuật biển, bao gồm các hạn chế không gian,điều kiện hoạt động, tiêu thụ năng lượng và chất lượng nước.

Nghiên cứu trường hợp này xác nhận tính áp dụng và khả năng kinh tế của công nghệ đảo chiều trong lĩnh vực kỹ thuật hàng hải,cung cấp một mô hình có thể lặp lại cho việc sửa đổi nguồn cung cấp nước ngọt của các tàu tương tựNó hiệu quả nâng cao khả năng hoạt động liên tục tầm xa và mức độ hỗ trợ của thiết bị kỹ thuật biển của đất nước tôi.