逆浸透システムは太陽エネルギーで稼働できますか?

1. 背景

逆浸透は高度な水処理技術として、海水淡水化、浄水器製造、ボイラー補給水処理に広く使用されています。現在、 逆浸透システム 逆浸透の圧力は非常に高く、通常は1.8MPa以上で、消費電力も大きいため、逆浸透のエネルギー消費を削減することは非常に重要です。

NEWater社は、逆浸透処理システムの高圧運転条件を利用し、高圧条件下で逆浸透濃縮水の残留圧力エネルギーを十分に回収・利用することで、エネルギーを節約し、効率を向上させる省エネRO処理システムを公開しました。

逆浸透濃縮水の残留圧力エネルギーを回収する省エネ技術に加えて、太陽エネルギーを利用して消費電力を削減することは、省エネと環境保護の利点もあり、幅広い応用の見通しがあります。

太陽エネルギーと逆浸透の組み合わせに関する技術をより体系的かつ包括的に理解するために、NEWater では逆浸透システムにおける太陽エネルギーの 3 つの応用を紹介します。

2. 太陽光発電逆浸透システム

2.1 技術拡張

RO技術は、蒸留法を除いて最も一般的に使用されている海水淡水化方法であり、投資が少なく、操作が簡単で、建設期間が短いという利点があります。しかし、RO技術の運用に必要な条件の1つは、 逆浸透海水淡水化 駆動力は 高圧ポンプ一般的に、高圧ポンプの消費電力はシステム運用コストの約30%を占めており、海水淡水化のコストに影響を与える主な要因の1つです。

太陽光発電膜蒸留システムは、海水淡水化に使用され、または逆浸透と組み合わせて海水淡水化の淡水回収率を向上させ、省エネ、排出削減、二酸化炭素排出削減の国際的な方向性に沿って、省エネで環境に優しいシステムです。島や電力供給システムが不十分な島に非常に適しています。

2.2 技術原理

太陽エネルギーは無尽蔵のグリーンエネルギーです。本質的には、光エネルギーを電気エネルギーに変換することです。物体の光起電力効果の原理に基づいて、太陽光の照射下で物体に電子を放出させて電流を発生させるハイテク手段です。通常の太陽熱収集システムは、膜蒸留操作に必要な温度に達することができます。

水資源の約半分が 逆浸透淡水化残った塩は、 逆浸透膜太陽エネルギーと組み合わせることで、水ポンプの電力を供給し、海水の2倍の塩分を含む塩水を淡水化することができます。

原理は、多孔質プラスチックフィルムが 海水淡水化システム、水蒸気を通過させながら他の物質をブロックすることができます。フィルムの片面は小さな炭素粒子で覆われており、太陽光の熱を吸収し、接触している海水を蒸発させやすくします。フィルムを通過した後、水蒸気は反対側で凝縮して真水になります。

さらに、フィルムにプラスチックレンズが導入されているため、太陽光がよりよく集まり、より多くの熱が発生し、50% システムの効率が向上します。

2.3 太陽光発電RO膜蒸留技術と装置。

膜蒸留は、膜法と熱法を組み合わせた新しい蒸留または分離技術です。水質が高く、構造がコンパクトで、モジュール設計で、逆浸透法よりも入水要件が低く、動作温度が低い（50〜80℃）という特徴があり、新しい太陽エネルギーで駆動でき、塩化物イオン、遊離塩素などの物質の腐食や酸化に耐性があります。

太陽光発電パネルで太陽エネルギーから変換された電気エネルギーも逆浸透システムを駆動できますが、太陽光発電パネルの光電変換率はわずか17%～25%であるのに対し、集熱器の光熱変換率は80%以上に達します。そのため、太陽光駆動の膜蒸留海水淡水化システムは、運用コストがより経済的で、将来性も明るいです。

NEWater真空多重効用膜蒸留は、世界で唯一工学応用を実現した膜蒸留技術です。廃酸、工業用濃縮塩水、埋立地浸出液の濃縮と削減の分野での工学応用に加え、太陽光駆動膜蒸留海水淡水化の分野でも多くの推進と検証作業を行ってきました。

NEWater社は、島での太陽光発電による海水淡水化のパイロットプロジェクトに参加しました。このプロジェクトでは、逆浸透と膜蒸留の結合を採用し、淡水回収率を向上させています。太陽光発電パネルは結合システムに電気エネルギーを供給し、コレクターは膜蒸留に熱エネルギーを供給します。

NEWater 膜蒸留装置は、ソーラーコレクターによって生成された蒸気を使用して蒸気タービンポンプを直接駆動し、逆浸透モジュールの水入口流量と圧力を提供します。

パイロットテスト中、NEWater膜蒸留システムの動作は安定しており、平均流量は4.5L/(M2·h)に達し、生産水の導電率は90μS/cm未満でした。図5は8日間の連続運転データを示しています。パイロットテストの結果は、NEWater太陽光駆動真空多重効果膜蒸留システムが離島や島嶼地域での海水淡水化または汽水淡水化に実現可能であることを十分に検証しています。

もちろん、NEWaterの太陽光駆動型膜蒸留システムは、海水淡水化に限らず、太陽光発電パネルや集熱器の設置に適した他の分野にも適用できます。NEWaterは常に「人と物を最大限に活用する」というコンセプトを堅持し、膜蒸留技術の応用を最大化・最適化し、膜蒸留技術の利点を十分に発揮します。

3. 太陽光発電逆浸透システムの応用

3.1 新しいポータブル太陽熱淡水化サービス

現在、海水淡水化技術は基本的に成熟しており、海水淡水化市場は活発な育成期にあり、淡水化設備と技術は国際市場で積極的に推進されているが、大規模に適用されていない。

同時に、逆浸透装置の作業圧力は塩分濃度と関係があり、海水の平均塩分濃度は3.5%であり、逆浸透圧力が高く、淡水回収率が低く、エネルギー需要が比較的高い。また、海洋作業環境ではエネルギーが不足しており、小規模海水淡水化のエネルギー消費問題を解決するためのエネルギー回収装置が緊急に必要とされています。

小型海水淡水化装置は、海水や汽水を淡水や飲料水に処理する装置で、床面積が小さく、準備が簡単で、移動も簡単という利点がある。現在NEWater社が研究している新型のポータブル太陽光淡水化装置は、独自のソーラーパネルを通じて光エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリーに蓄えることができる装置である。

NEWaterが設計した太陽熱淡水化装置は、折りたたみ式の太陽光発電パネルを採用しています。太陽光発電パネルには最大太陽光発電追尾サーボシステムが搭載されており、太陽のオフセットに合わせて太陽光発電パネルを回転させ、常に最大電力状態を保つことができます。太陽光発電パネルは太陽エネルギーを直流に変換し、バッテリーに蓄え、装置のブースターポンプにエネルギーを提供します。ブースターポンプは水を浄水装置に送り込み、ろ過や消毒などの一連の処理プロセスを経てきれいな水を送り出します。

NEWaterのプロセスフロー ポータブル海水淡水化装置:

海水→水槽→太陽光駆動式ウォーターポンプ→マルチメディアフィルター→活性炭フィルター→軟水処理装置→精密フィルター→太陽光駆動高圧ポンプ→一次逆浸透→浄水タンク→太陽光駆動高圧ポンプ→二次逆浸透→紫外線殺菌装置→純水。

このプロセスでは、水道水圧がなくても、バッテリー電源で駆動する水ポンプが海水を装置に吸い込み、濾過・蒸留して有害物質を除去し、同時に細菌病原体を効果的に濾過し、人々の飲料水の安全性を効果的に向上させます。

3.2 太陽熱逆浸透ボイラー給水装置

現在、病院、学校、入浴場などで使用されているボイラー水は、基本的にガスや石炭などの再生不可能なエネルギーを採用しています。プロセス全体で多くのエネルギーを消費し、環境に有害で、環境保護度が低いです。同時に、従来のボイラー水の浄化度は低く、水質には一定の潜在的な危険があります。太陽エネルギーと逆浸透を組み合わせてボイラー水の製造に適用すると、エネルギーを節約し、環境保護を促進するだけでなく、ボイラー水を浄化し、その水質を確保することができます。

NEWater社が製造する太陽熱逆浸透ボイラー給水設備は、主に前処理システム、太陽熱集熱器、断熱水タンク、水ポンプ、逆浸透ユニットで構成されています。

装置のプロセスフローは、原水→太陽熱加熱30〜40℃→太陽熱原水ポンプ→培地フィルター→活性炭フィルター→精密フィルター→太陽光駆動高圧ポンプ→逆浸透ユニット→ソーラーコレクター→断熱水タンク→水出口。

3.2.1 エネルギー節約と排出削減の利益分析。

コスト分析。

1. a. 水の熱吸収に必要なエネルギー式：q=cm(tt₀）、ここで、C – 水の比熱容量、値は 4.2×103J/kg℃。M – 水の質量、kg、T – 水の最終温度 ℃、T₀– 水の初期温度 ℃。水温が20℃から30℃に上昇すると、吸収される熱量はQ₁: 質問₁ = 4.2×103×5×103×8×(30-20)=1.68×109J。
2. 提案されたソーラーコレクター真空管の仕様は、Φ70×2000mm、吸熱Q₂: 質問₂= 2.31×106J.
3. 必要なソーラーコレクターパイプの数n: n = Q₁/ 質問₂= 1.68×109/2.31×106≈728。
4. 市場調査によると、太陽光真空管1本あたりの価格は約60元で、太陽光集熱器の初期投資は約60,000元（設置費用を含む）増加します。

3.2.2 省電力分析

太陽エネルギーはボイラーに入る水を加熱します。実験データによると、入水温度を上げると逆浸透装置の作動圧力（1.8MPaから1.2MPa）が低下し、逆浸透装置の消費電力を約30%削減できます。

逆浸透装置のみで運転する場合、1時間あたりの消費電力は4kw·hです。太陽光補助逆浸透水処理装置を使用した後、1時間あたりの消費電力は2.8kw·hとなり、1時間あたり1.2kw·hの節約になります。

太陽光補助逆浸透装置の稼働時間中、逆浸透装置は1年間で電力を節約できます：W₁ =1.2×220×8 = 2112kw·h、1キロワット時あたり約0.52元、1年間の電気代を削減できます。N₁ = 2112×0.52 = 1098.24元。

上記のデータは、NEWaterが開発した太陽熱逆浸透ボイラー給湯設備がエネルギーを大幅に節約し、排出量を削減できることを示しており、環境保護に対する時代の対応を求め、人々の生産ニーズを満たしています。

 

海水淡水化、浄水器製造、ボイラー補給水処理などのプロセスでニーズや問題がある場合は、直接NEWaterにお問い合わせください。当社の技術エンジニアが太陽光応用逆浸透システム向けの強力な水処理スキームと機器サポートを1対1で提供し、省エネと環境保護を実現し、お客様と一緒に生活のための水を作ります。