Thiết kế hệ thống RO khử muối nước biển 36000 tấn/ngày

Để tìm hiểu sâu về thiết kế hệ thống RO trong ví dụ này, chúng ta tiến hành tính toán kiểm tra và thảo luận về thiết bị RO xử lý nước biển của công ty Las Palmas, Gran Canaria.

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị trình bày ở hình (8.18) :

Φ = 45%                    6 đơn vị, ống 8”

m_p = 250T/h Ghép nối kiểu cây thông 5/3

W_p = 380 ppm

Các dữ liệu cho tính toán thiết kế được cho ở bảng (8.14) sau đây:

Phải tính:

1. Chênh lệch áp suất cần thiết (do bơm tạo ra) ΔP_F.W
2. Diện tích bề mặt cần thiết của màng A_M
3. Nồng độ trung bình trong dòng tháo liệu W_p
4. Tiêu hao năng lượng riêng

A.Tính toán chênh lệch áp suất của hệ thống RO cần thiết mà bơm phải tạo nên:

Từ cân bằng khối lượng và cân bằng vật chất, đã có nồng độ của dòng còn lại với:

Chênh lệch áp suất truyền vận của màng phải đảm bảo, sao cho ngay cả khi áp suất thẩm thấu là lớn nhất vẫn phải còn tồn tại động lực truyền vận. Áp suất thẩm thấu cực đại sẽ là ở phía dòng còn lại và có:

Theo nguyên tắc lựa chọn an toàn, chênh lệch áp suất bắt buộc ở phía dòng còn lại của màng phân riêng phải đảm bảo khoảng chừng:

Do đó chọn: ΔP_W=63,7

Cho rằng tổn thất áp lực ước tính về phía dòng nhập liệu tính cho toàn thiết bị là: ΔP_masát ≈ 5 bar

Thì chênh lệch áp lực tại đầu nhập liệu của thiết bị phải là:

Đồng thời cũng phải kể đến tổn thất áp lực qua các van, các thiết bị đo lường và các mối liên kết giữa bơm cao áp và các module, do đó bơm của hệ thống RO phải tạo được một áp lực cao đến 70 bar.

B. Tính toán bề mặt màng cần thiết

Diện tích bề mặt màng cần thiết phải được ước tính thông qua giá trị trung bình của chênh lệch áp lực của màng truyền vận, các nồng độ và thông qua vận dụng mô hình khuếch tán hòa tan 2 thông số. Giá trị trung bình của chênh lệch áp lực theo trung bình số học và với trung bình nồng độ, sử dụng trung bình logarith:

Bề mặt màng tính được ở đây chưa chú ý đến quá trình phân cực nồng độ, mà trước hết là chưa kể đến hiện tượng giảm công suất do quá trình tắc nghẽn màng. Quá trình tắc nghẽn màng cần phải được quan tâm thông qua một bổ sung cụ thể, đảm bảo an toàn. Triển khai thiết bị, đã sử dụng một số lượng N = 720 module dạng cuộn với bề mặt riêng 27,3 m²/phân tố và mỗi dãy của thiết bị do đó có bề mặt màng: A = 19656 m²/dãy

C. Sắp xếp các module trong thiết bị trong hệ thống RO

Các module của hệ thống ro được sắp xếp theo cấu trúc “dạng cây thông”. Trong đó, khối thứ nhất có 75 ống cao áp xếp song song. Mỗi ống lắp liên tiếp có (sáu) phân tố cuộn. Ở khối thứ 2, dòng còn lại từ khối thứ nhất sẽ được dẫn vào 45 ống cao áp xếp song song nhau, ở mỗi ống cũng lắp 6 phân tố cuộn.

D. Tính toán nồng độ muối trung bình trong dòng thấm qua

Nồng dộ muối trung bình trong dòng thấm qua có thể tính gần đúng thông qua sử dụng các giá trị trung bình từ mô hình khuếch tán hòa tan hai thông số và với:

E. Tính tiêu hao năng lượng riêng

Khi sử dụng tuabin thu hồi năng lượng, tiêu hao năng lượng cho hệ thống RO được tính theo công thức:

Ở đây chỉ mới là công suất tiêu hao riêng cho phía cao áp của thiết bị. Công suất tổng cộng của hệ thống ro còn cần phải kể đến các bơm vận chuyển cần thiết,… kể cả trong khu vực chuẩn bị nước nhập liệu.