1. Hintergrund
Als fortschrittliche Wasseraufbereitungstechnologie wird die Umkehrosmose häufig in der Meerwasserentsalzung, der Wasseraufbereitung und der Kesselwasseraufbereitung eingesetzt. Derzeit beträgt der Betriebsdruck der Pumpe im Umkehrosmoseanlage ist sehr hoch, normalerweise über 1,8 MPa, und der Stromverbrauch ist groß. Daher ist es von großer Bedeutung, den Energieverbrauch der Umkehrosmose zu senken.
Das Unternehmen NEWater stellt ein energiesparendes RO-Behandlungssystem vor, das die Hochdruck-Betriebsbedingungen des Umkehrosmose-Behandlungssystems nutzt, um die Restdruckenergie des durch Umkehrosmose konzentrierten Wassers unter Hochdruckbedingungen vollständig zurückzugewinnen und zu nutzen und so Energie zu sparen und die Effizienz zu verbessern.
Neben der energiesparenden Technologie zur Rückgewinnung der Restdruckenergie von durch Umkehrosmose konzentriertem Wasser bietet die Nutzung von Solarenergie zur Reduzierung des Stromverbrauchs auch die Vorteile der Energieeinsparung und des Umweltschutzes und bietet breite Anwendungsmöglichkeiten.
Um die Technologie der Kombination von Solarenergie und Umkehrosmose systematischer und umfassender zu verstehen, stellt NEWater die drei Anwendungen von Solarenergie in einem Umkehrosmosesystem vor.
2. Solarbetriebenes Umkehrosmosesystem
2.1 Technische Erweiterung
Die RO-Technologie ist neben der Destillation die am häufigsten verwendete Methode zur Meerwasserentsalzung. Sie bietet die Vorteile geringerer Investitionen, einfacher Bedienung und kurzer Bauzeit. Eine der notwendigen Voraussetzungen für den Betrieb von Umkehrosmose-Meerwasserentsalzung ist die Kraft zum Antrieb des HochdruckpumpeIm Allgemeinen macht der Stromverbrauch der Hochdruckpumpe etwa 30% der Systembetriebskosten aus und ist einer der Hauptfaktoren, die die Kosten der Meerwasserentsalzung beeinflussen.
Das solarbetriebene Membrandestillationssystem wird zur Meerwasserentsalzung eingesetzt oder mit Umkehrosmose kombiniert, um die Süßwasserrückgewinnungsrate der Meerwasserentsalzung zu verbessern. Es ist energiesparend und umweltfreundlich und entspricht den internationalen Vorgaben zur Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und Kohlendioxidemissionsreduzierung. Es eignet sich sehr gut für Inseln oder Inseln mit unzureichender Stromversorgung.
2.2 Technisches Prinzip.
Solarenergie ist unerschöpfliche grüne Energie. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Es handelt sich um ein Hightech-Verfahren, das Objekte nach dem Prinzip des Photovoltaikeffekts durch die Emission von Elektronen unter Sonneneinstrahlung zur Stromerzeugung anregt. Ein normales Solarwärmesammelsystem kann die für die Membrandestillation erforderliche Temperatur erreichen.
Nachdem etwa die Hälfte der Wasserressourcen durch Umkehrosmose-Entsalzung, das restliche Salz wird nicht angereichert und blockiert die UmkehrosmosemembranIn Kombination mit Solarenergie zur Stromversorgung der Wasserpumpe kann die Sole mit dem doppelten Salzgehalt von Meerwasser entsalzt werden.
Das Prinzip besteht darin, dass sich in seinem Inneren eine poröse Kunststofffolie befindet Meerwasserentsalzungsanlage, die Wasserdampf durchlässt und gleichzeitig andere Substanzen blockiert. Eine Seite der Folie ist mit winzigen Kohlenstoffpartikeln bedeckt, die die Wärme des Sonnenlichts absorbieren und so die Verdunstung des mit ihnen in Kontakt kommenden Salzwassers erleichtern. Nach dem Durchdringen der Folie kondensiert der Wasserdampf auf der anderen Seite zu Süßwasser.
Darüber hinaus wird in die Folie eine Kunststofflinse eingearbeitet, die das Sonnenlicht besser sammelt und mehr Wärme erzeugt, was die Effizienz des Systems um 50% verbessert.
2.3 Solarbetriebene RO-Membrandestillationstechnologie und -ausrüstung.
Die Membrandestillation ist eine neue Destillations- bzw. Trenntechnologie, die das Membranverfahren mit dem thermischen Verfahren kombiniert. Sie zeichnet sich durch hohe Wasserqualität, kompakte Bauweise, modularen Aufbau, einen geringeren Wasserzulaufbedarf als die Umkehrosmose, eine niedrige Betriebstemperatur (50–80 °C) und den Betrieb mit neuer Solarenergie aus. Sie ist beständig gegen Korrosion und Oxidation von Chloridionen, freiem Chlor und anderen Substanzen.
Obwohl die durch Photovoltaikmodule aus Sonnenenergie gewonnene elektrische Energie auch die Umkehrosmoseanlage antreiben kann, beträgt die photoelektrische Umwandlungsrate von Photovoltaikmodulen lediglich 171 bis 251 TP3T, während die photothermische Umwandlungsrate von Wärmekollektoren über 801 TP3T erreichen kann. Daher bietet die solarbetriebene Membrandestillations-Meerwasserentsalzungsanlage wirtschaftlicheren Betriebskosten und vielversprechende Zukunftsaussichten.
Die Vakuum-Mehreffekt-Membrandestillation von NEWater ist die weltweit einzige Membrandestillationstechnologie, die technische Anwendungen realisiert. Neben technischen Anwendungen in den Bereichen Abfallsäure, industrielle konzentrierte Sole sowie Konzentration und Reduzierung von Deponiesickerwasser hat das Unternehmen auch im Bereich der solarbetriebenen Membrandestillation zur Meerwasserentsalzung umfangreiche Förder- und Verifizierungsarbeit geleistet.
Das Unternehmen NEWater beteiligte sich an einem Pilotprojekt zur solarbetriebenen Meerwasserentsalzung auf einer Insel. Das Projekt nutzt die Kombination von Umkehrosmose und Membrandestillation, um die Süßwasserrückgewinnungsrate zu verbessern. Das Photovoltaikmodul liefert Strom für das Kopplungssystem, der Kollektor liefert Wärmeenergie für die Membrandestillation.
Die Membrandestillationsanlage von NEWater nutzt den vom Solarkollektor erzeugten Dampf, um die Dampfturbinenpumpe direkt anzutreiben und so den Wasserzulauf und -druck des Umkehrosmosemoduls bereitzustellen.
Während des Pilotversuchs läuft das NEWater-Membrandestillationssystem stabil, der durchschnittliche Durchfluss erreicht 4,5 l/(m²·h) und die Leitfähigkeit des produzierten Wassers liegt unter 90 μS/cm. Abbildung 5 zeigt die Daten des kontinuierlichen Betriebs über 8 Tage. Die Ergebnisse des Pilotversuchs bestätigen die Machbarkeit eines solarbetriebenen NEWater-Vakuum-Multieffekt-Membrandestillationssystems zur Meerwasserentsalzung oder Brackwasserentsalzung auf abgelegenen Inseln oder Inselgebieten.
Selbstverständlich kann das solarbetriebene Membrandestillationssystem von NEWater auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, die sich für die Installation von Photovoltaikmodulen und -kollektoren eignen, und ist nicht auf die Meerwasserentsalzung beschränkt. NEWater verfolgt stets das Konzept, Menschen und Dinge optimal zu nutzen, maximiert und optimiert den Einsatz der Membrandestillationstechnologie und schöpft deren Vorteile voll aus.
3. Anwendung von solarbetriebenen Umkehrosmosesystemen
3.1 Neuer tragbarer Solar-Entsalzungsdienst
Derzeit ist die Technologie zur Meerwasserentsalzung im Wesentlichen ausgereift, der Markt für Meerwasserentsalzung befindet sich in einer aktiven Entwicklungsphase und die Entsalzungsausrüstung und -technologie wird auf dem internationalen Markt energisch beworben, wird jedoch noch nicht im großen Maßstab angewendet.
Da der Arbeitsdruck von Umkehrosmoseanlagen vom Salzgehalt abhängt, beträgt der durchschnittliche Salzgehalt des Meerwassers 3,51 TP3T, der Umkehrosmosedruck ist hoch, die Süßwasserrückgewinnungsrate niedrig und der Energiebedarf relativ hoch. Darüber hinaus herrscht im maritimen Arbeitsumfeld Energiemangel. Es besteht dringender Bedarf an einer Energierückgewinnungsanlage, um das Energieverbrauchsproblem der Meerwasserentsalzung im kleinen Maßstab zu lösen.
Eine kleine Meerwasserentsalzungsanlage dient der Aufbereitung von Meer- oder Brackwasser zu Süßwasser und Trinkwasser. Sie zeichnet sich durch geringe Stellfläche, einfache Vorbereitung und einfache Standortwahl aus. Die neue tragbare Solarentsalzungsanlage, die derzeit von der Firma NEWater entwickelt wird, wandelt Lichtenergie über ein eigenes Solarpanel in elektrische Energie um und speichert diese in einer Batterie.
Die von NEWater entwickelte Solarentsalzungsanlage verwendet faltbare Photovoltaikmodule. Das Modul ist mit einem Servosystem zur Nachführung der maximalen Solarleistung ausgestattet, das es mit dem Sonnenstand dreht, um jederzeit maximale Leistung zu erzielen. Das Modul wandelt Sonnenenergie in Gleichstrom um und speichert ihn in der Batterie, um die Druckerhöhungspumpe des Geräts mit Energie zu versorgen. Die Druckerhöhungspumpe pumpt das Wasser in die Wasseraufbereitungsanlage und durchläuft anschließend verschiedene Aufbereitungsprozesse wie Filtration und Desinfektion.
Prozessablauf von NEWater tragbare Meerwasserentsalzungsanlage:
Meerwasser→Wassertank→Solarbetriebene Wasserpumpe→Multimediafilter→Aktivkohlefilter→Weichwasseraufbereitungsanlage→Präzisionsfilter→Solarbetriebene Hochdruckpumpe→Primäre Umkehrosmose→Tank für gereinigtes Wasser→Solarbetriebene Hochdruckpumpe→Sekundäre Umkehrosmose→Ultraviolett-Sterilisationsgerät→Reines Wasser.
Dabei wird die Wasserpumpe ohne Leitungswasserdruck durch die Batteriestromversorgung angetrieben und saugt Meerwasser in die Anlage, um es zu filtern und zu destillieren und so Schadstoffe zu entfernen. Gleichzeitig kann sie bakterielle Krankheitserreger effektiv filtern und so die Trinkwassersicherheit der Menschen wirksam verbessern.
3.2 Solar-Umkehrosmose-Kesselwasserausrüstung
Derzeit wird für die Kesselwasseraufbereitung in Krankenhäusern, Schulen und Badeanstalten überwiegend nicht erneuerbare Energieträger wie Gas und Kohle verwendet. Der gesamte Prozess verbraucht viel Energie, ist umweltschädlich und bietet nur einen geringen Umweltschutz. Gleichzeitig ist der Reinigungsgrad von herkömmlichem Kesselwasser gering, was die Wasserqualität beeinträchtigt. Die Kombination von Solarenergie und Umkehrosmose zur Kesselwasseraufbereitung spart nicht nur Energie und trägt zum Umweltschutz bei, sondern sorgt auch für eine bessere Kesselwasserreinigung und -qualität.
Die von der Firma NEWater hergestellte Solar-Umkehrosmose-Kesselwasserausrüstung besteht hauptsächlich aus einem Vorbehandlungssystem, einem Solarkollektor, einem wärmeisolierten Wassertank, einer Wasserpumpe und einer Umkehrosmoseeinheit.
Der Prozessablauf der Anlage ist Rohwasser → Solarheizung auf 30 ~ 40 °C → Solar-Rohwasserpumpe → Mittelfilter →Aktivkohlefilter→Präzisionsfilter→Solarbetriebene Hochdruckpumpe→Umkehrosmoseanlage→Solarkollektor→Isolierter Wassertank→Wasserauslass.
3.2.1 Nutzenanalyse der Energieeinsparung und Emissionsreduzierung.
Kostenanalyse.
- a. Energieformel für die Wärmeaufnahme von Wasser: q=cm(tt0), wobei C die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist, der Wert beträgt 4,2 × 103 J/kg℃. M die Masse des Wassers, kg; T die Endtemperatur des Wassers in ℃; T0– Anfangstemperatur des Wassers ℃. Wenn die Wassertemperatur von 20℃ auf 30℃ steigt, beträgt die aufzunehmende Wärme Q1: Q1 = 4,2×103×5×103×8×(30-20)=1,68×109J.
- Die vorgeschlagene Spezifikation der Solarkollektor-Vakuumröhre ist Φ 70×2000mm, endotherm Q2: Q2= 2,31 × 106 J.
- Die Anzahl der benötigten Solarkollektorrohre n: n = Q1/ Q2= 1,68 × 109/2,31 × 106 ≈ 728.
- Einer Marktstudie zufolge beträgt der Preis für jede Solar-Vakuumröhre etwa 60 Yuan, und die Anfangsinvestition für Solarkollektoren erhöht sich um etwa 60.000 Yuan (einschließlich der Installationsgebühr).
3.2.2 Energiesparanalyse.
Solarenergie erwärmt das in den Kessel eintretende Wasser. Die experimentellen Daten zeigen, dass eine Erhöhung der Wassereintrittstemperatur den Betriebsdruck der Umkehrosmoseanlage (von 1,8 MPa auf 1,2 MPa) senkt, sodass der Stromverbrauch der Umkehrosmoseanlage um etwa 301 TP3T gesenkt werden kann.
Bei alleinigem Betrieb der Umkehrosmoseanlage beträgt der Stromverbrauch pro Stunde 4 kWh. Nach Einsatz der solarunterstützten Umkehrosmose-Wasseraufbereitungsanlage beträgt der Stromverbrauch pro Stunde 2,8 kWh, sodass 1,2 kWh pro Stunde eingespart werden können.
Während der Betriebszeit der solarunterstützten Umkehrosmoseanlage kann die Umkehrosmoseanlage in einem Jahr Strom sparen: W1 =1,2×220×8 = 2112kw·h, etwa 0,52 Yuan pro Kilowattstunde, dann können die Stromkosten in einem Jahr gesenkt werden: N1 = 2112 × 0,52 = 1098,24 Yuan.
Die oben genannten Daten zeigen, dass die von NEWater hergestellte Solar-Umkehrosmose-Kesselwasseranlage erheblich Energie sparen und Emissionen reduzieren kann, was eine Reaktion auf die Zeit in Sachen Umweltschutz erfordert und den Bedarf der Bevölkerung an Produktion erfüllt.
Wenn Sie beim Prozess der Meerwasserentsalzung, der Wasseraufbereitung, der Kesselspeisewasseraufbereitung usw. Bedarf oder Probleme haben, wenden Sie sich direkt an NEWater. Unsere technischen Ingenieure erstellen Ihnen ein leistungsstarkes Wasseraufbereitungssystem und unterstützen Sie bei der Ausrüstung für solarbetriebene Umkehrosmosesysteme, um Energie zu sparen und die Umwelt zu schützen und gemeinsam mit Ihnen Wasser fürs Leben zu schaffen!
DE 
EN 
RU 
ES 
AR 
TH 
PT 
FR 
IT 
KO 
JA 