Могут ли системы обратного осмоса работать от солнечной энергии?

1. Предыстория

Как передовая технология очистки воды, обратный осмос широко используется в опреснении морской воды, производстве очистителей воды и очистке подпиточной воды котлов. В настоящее время рабочее давление насоса в система обратного осмоса очень высокое, обычно выше 1,8 МПа, и потребление энергии большое. Поэтому очень важно снизить потребление энергии обратным осмосом.

Компания NEWater представляет энергосберегающую систему очистки воды методом обратного осмоса, которая использует условия высокого давления в системе очистки воды методом обратного осмоса для полного извлечения и использования остаточной энергии давления концентрированной воды методом обратного осмоса в условиях высокого давления, что позволяет экономить энергию и повышать эффективность.

Помимо энергосберегающей технологии рекуперации остаточной энергии давления концентрированной воды обратного осмоса, использование солнечной энергии для снижения энергопотребления также имеет преимущества энергосбережения и защиты окружающей среды и имеет широкие перспективы применения.

Для того чтобы более систематически и всесторонне понять технологию, связанную с сочетанием солнечной энергии и обратного осмоса, NEWater представит три применения солнечной энергии в системе обратного осмоса.

2. Система обратного осмоса на солнечной энергии

2.1 Техническое расширение

Технология обратного осмоса является наиболее часто используемым методом опреснения морской воды, за исключением метода дистилляции. Она имеет преимущества в виде меньших инвестиций, удобной эксплуатации и короткого периода строительства. Однако одним из необходимых условий для работы опреснение морской воды методом обратного осмоса это сила, чтобы управлять насос высокого давления. Как правило, энергопотребление насоса высокого давления составляет около 30% стоимости эксплуатации системы, что является одним из основных факторов, влияющих на стоимость опреснения морской воды.

Система мембранной дистилляции на солнечной энергии используется для опреснения морской воды или в сочетании с обратным осмосом для улучшения скорости восстановления пресной воды при опреснении морской воды, что является энергосберегающим и экологически чистым, в соответствии с международным направлением энергосбережения, сокращения выбросов и сокращения выбросов углекислого газа. Она очень подходит для островов или островов с недостаточными системами электроснабжения.

2.2 Технический принцип.

Солнечная энергия — неисчерпаемая зеленая энергия. По сути, это преобразование энергии света в электрическую энергию. Это высокотехнологичный способ заставить объекты испускать электроны для генерации тока под воздействием солнечного света по принципу фотоэлектрического эффекта некоторых объектов. Обычная система сбора солнечного тепла может достигать температуры, необходимой для работы мембранной дистилляции.

После того, как около половины водных ресурсов поступает через опреснение обратным осмосом, оставшаяся соль не обогатит и не заблокирует мембрана обратного осмоса. В сочетании с солнечной энергией, обеспечивающей питание водяного насоса, можно опреснять рассол, содержащий в два раза больше соли, чем морская вода.

Принцип заключается в том, что внутри находится пористая пластиковая пленка. система опреснения морской воды, которая может пропускать водяной пар и одновременно блокировать другие вещества. Одна сторона пленки покрыта мельчайшими частицами углерода, которые могут поглощать тепло солнечного света и облегчать испарение соленой воды, контактирующей с ней. После прохождения через пленку водяной пар конденсируется в пресную воду на другой стороне.

Более того, в пленку внедрена пластиковая линза, которая позволяет лучше собирать солнечный свет и выделять больше тепла, что повышает эффективность системы 50%.

2.3 Технология и оборудование мембранной дистилляции обратного осмоса на солнечной энергии.

Мембранная дистилляция — это новая технология дистилляции или разделения, объединенная с мембранным методом и термическим методом. Она обладает характеристиками высокого качества воды, компактной структуры, модульной конструкции, низкими требованиями к входу воды по сравнению с обратным осмосом, низкой рабочей температурой (50-80℃), может работать от новой солнечной энергии и устойчива к коррозии и окислению хлорид-ионов, свободного хлора и других веществ.

Хотя электрическая энергия, преобразованная из солнечной энергии через фотоэлектрические панели, также может управлять системой обратного осмоса, коэффициент фотоэлектрического преобразования фотоэлектрических панелей составляет всего 17% к 25%, а коэффициент фототермического преобразования тепловых коллекторов может достигать более 80%. Таким образом, система опреснения морской воды с мембранной дистилляцией, работающая на солнечной энергии, имеет большую экономичность в эксплуатационных расходах и радужные перспективы.

Вакуумная многоэффектная мембранная дистилляция NEWater — единственная в мире технология мембранной дистилляции, которая реализует инженерные приложения. Помимо инженерных приложений в области кислотных отходов, промышленных концентрированных рассолов и концентрирования и сокращения фильтрата свалок, она также провела большую работу по продвижению и проверке в области опреснения морской воды с помощью мембранной дистилляции с использованием солнечной энергии.

Компания NEWater приняла участие в пилотном проекте опреснения морской воды с помощью солнечной энергии на острове. Проект использует сочетание обратного осмоса и мембранной дистилляции для повышения скорости восстановления пресной воды. Фотоэлектрическая панель обеспечивает электроэнергией систему сопряжения, а коллектор обеспечивает тепловой энергией мембранную дистилляцию.

Мембранное дистилляционное оборудование NEWater использует пар, вырабатываемый солнечным коллектором, для непосредственного привода парового турбинного насоса, обеспечивающего поток воды на входе и давление модуля обратного осмоса.

Во время пилотного испытания работа мембранной дистилляционной системы NEWater стабильна, средний поток может достигать 4,5 л/(м2·ч), а проводимость полученной воды составляет менее 90 мкСм/см, на рисунке 5 показаны данные непрерывной работы в течение 8 дней. Результаты пилотного испытания полностью подтверждают осуществимость вакуумной многоэффектной мембранной дистилляционной системы NEWater с питанием от солнечной энергии для опреснения морской воды или опреснения солоноватой воды на отдаленных островах или островных территориях.

Конечно, система мембранной дистилляции на основе солнечной энергии NEWater может также применяться в других областях, подходящих для установки солнечных фотоэлектрических панелей и коллекторов, и не ограничивается опреснением морской воды. NEWater всегда придерживается концепции «наилучшего использования людей и вещей», максимизирует и оптимизирует применение технологии мембранной дистилляции и в полной мере использует преимущества технологии мембранной дистилляции.

3. Применение систем обратного осмоса на солнечных батареях

3.1 Новая портативная система опреснения воды с помощью солнечной энергии

В настоящее время технология опреснения морской воды в основном уже развита, рынок опреснения морской воды находится в период активного развития, а оборудование и технологии опреснения активно продвигаются на международном рынке, однако они не нашли широкого применения.

В то же время, поскольку рабочее давление оборудования обратного осмоса связано с уровнем солености, средняя соленость морской воды составляет 3,5%, давление обратного осмоса высокое, скорость восстановления пресной воды низкая, а потребность в энергии относительно высокая. Кроме того, в морской рабочей среде наблюдается дефицит энергии. Существует острая необходимость в устройстве рекуперации энергии для решения проблемы потребления энергии при опреснении морской воды в малых масштабах.

Небольшое устройство для опреснения морской воды — это устройство для обработки морской или солоноватой воды в пресную и питьевую воду. Оно имеет такие преимущества, как небольшая площадь пола, простота подготовки и легкость перемещения. Новое портативное устройство для опреснения на солнечной энергии, которое в настоящее время изучает компания NEWater, — это устройство, которое может преобразовывать световую энергию в электрическую через собственную солнечную панель и хранить ее в аккумуляторе.

Устройство для опреснения воды на солнечной энергии, разработанное NEWater, использует складные солнечные фотоэлектрические панели. Фотоэлектрическая панель оснащена сервосистемой слежения за максимальной солнечной мощностью, которая может вращать солнечную фотоэлектрическую панель со смещением солнца, чтобы всегда иметь максимальный статус электрической мощности. Солнечная фотоэлектрическая панель преобразует солнечную энергию в постоянный ток и сохраняет его в аккумуляторе для обеспечения энергией подкачивающего насоса устройства. Подкачивающий насос закачивает воду в устройство очистки воды и отправляет чистую воду через ряд процессов обработки, таких как фильтрация и дезинфекция.

Поток процесса NEWater портативная установка опреснения морской воды:

Морская вода→Емкость для воды→Водяной насос с солнечным приводом→Мультимедийный фильтр→Фильтр с активированным углем→Обработчик мягкой воды→Точный фильтр→Насос высокого давления с солнечным приводом→Первичный обратный осмос→Бак для очищенной воды→Насос высокого давления с солнечным приводом→Вторичный обратный осмос→Устройство для стерилизации ультрафиолетом→Чистая вода.

В процессе, без давления водопроводной воды, водяной насос приводится в действие аккумуляторной батареей, чтобы всасывать морскую воду в оборудование для фильтрации и дистилляции, чтобы удалить вредные вещества. В то же время он может эффективно фильтровать бактериальные патогены, чтобы эффективно улучшить безопасность питьевой воды для людей.

3.2 Оборудование для бойлеров с обратным осмосом на солнечной энергии

В настоящее время котловая вода, используемая в больницах, школах и местах купания, в основном использует невозобновляемую энергию, такую как газ и уголь. Весь процесс потребляет много энергии, вреден для окружающей среды и имеет низкую степень защиты окружающей среды. В то же время степень очистки традиционной котловой воды низкая, и существуют определенные скрытые опасности в качестве воды. Если объединить солнечную энергию и обратный осмос и применить их для подготовки котловой воды, это может не только сэкономить энергию и способствовать защите окружающей среды, но и очистить котловую воду и обеспечить ее качество.

Оборудование для обратного осмоса на солнечной энергии, разработанное компанией NEWater, в основном состоит из системы предварительной очистки, солнечного коллектора, теплоизоляционного резервуара для воды, водяного насоса и блока обратного осмоса.

Технологический процесс оборудования следующий: сырая вода → солнечный нагрев до 30 ~ 40 ℃ → солнечный насос сырой воды → средний фильтр →Фильтр с активированным углем→Точный фильтр→Насос высокого давления с солнечным приводом→Установка обратного осмоса→Солнечный коллектор→Изолированный бак для воды→Выпуск воды.

3.2.1 Анализ выгод энергосбережения и сокращения выбросов.

Анализ затрат.

1. а. Формула энергии, необходимой для поглощения тепла водой: q=cm(tt₀), где С – удельная теплоемкость воды, величина равна 4,2×103Дж/кг℃. М – масса воды, кг; Т – конечная температура воды, ℃; Т₀– Начальная температура воды ℃. Когда температура воды повышается с 20℃ до 30℃, поглощаемое тепло равно Q₁: В₁ = 4,2×103×5×103×8×(30-20)=1,68×109Дж.
2. Предлагаемая спецификация вакуумной трубки солнечного коллектора: Φ 70×2000 мм, эндотермическая Q₂: В₂= 2,31×106Дж.
3. Необходимое количество труб солнечного коллектора n: n = Q₁/ В₂= 1,68×109/2,31×106≈728.
4. По данным исследования рынка, цена каждой солнечной вакуумной трубки составляет около 60 юаней, а первоначальные инвестиции в солнечные коллекторы увеличатся примерно на 60 000 юаней (включая плату за установку).

3.2.2 Анализ энергосбережения.

Солнечная энергия нагревает воду, поступающую в котел. Экспериментальные данные показывают, что повышение температуры воды на входе приведет к снижению рабочего давления устройства обратного осмоса (с 1,8 МПа до 1,2 МПа), так что энергопотребление устройства обратного осмоса может быть снижено примерно на 30%.

При работе одного устройства обратного осмоса потребление электроэнергии в час составляет 4 кВт·ч. После использования устройства очистки воды обратным осмосом с использованием солнечной энергии потребление электроэнергии в час составляет 2,8 кВт·ч, то есть можно сэкономить 1,2 кВт·ч в час.

За время работы устройства обратного осмоса с использованием солнечной энергии устройство обратного осмоса может сэкономить электроэнергию за один год: Вт₁ =1,2×220×8 = 2112 кВт·ч, около 0,52 юаня за киловатт-час, тогда расходы на электроэнергию можно сократить за один год: N₁ = 2112×0,52 = 1098,24 юаня.

Приведенные выше данные показывают, что водонагревательное оборудование обратного осмоса на солнечной энергии, разработанное компанией NEWater, позволяет значительно экономить энергию и сокращать выбросы, что является актуальным ответом на проблему защиты окружающей среды и отвечает потребностям производства людей.

 

Если у вас возникли какие-либо потребности или проблемы в процессе опреснения морской воды, производства водоочистителей, очистки подпиточной воды для котлов и т. д., свяжитесь напрямую с NEWater, и наши технические инженеры предоставят индивидуальную мощную схему очистки воды и поддержку оборудования для системы обратного осмоса, применяемой на солнечной энергии, чтобы реализовать энергосбережение и защиту окружающей среды и создать воду для жизни вместе с вами!