Įjūros vandens atvirkštinio osmoso sistemas, eksploatavimo išlaidas lemia ne viena įranga, o kartu lemia energijos suvartojimo struktūra, konfigūracija po-apdorojimo ir bendras sistemos veikimo stabilumas. Ypač ilgalaikio veikimo{2}}scenarijaus atveju veiksniai, kurie tikrai turi įtakos sąnaudoms, dažnai yra posistemių ryšiai, o ne bet kokios atskiros technologijos optimizavimas.
1. SWRO sistemos energijos vartojimo struktūra
Jūros vandens atvirkštinio osmoso procesas iš esmės priklauso nuo didelio{0}}slėgio-atskyrimo mechanizmo. Sistema turi nuolat teikti pakankamą slėgį, kad vandens molekulės galėtų praeiti pro membraną, kol sulaikomos druskos; todėlaukšto slėgio{0}}siurbliaiyra pagrindinis energijos suvartojimo šaltinis sistemoje.
Šis energijos poreikis pasižymi stipriomis standžiomis charakteristikomis, o tai reiškia, kad jis reikšmingai nesumažėja net esant stabilioms eksploatavimo sąlygoms. Tuo pačiu metu pašaro druskingumas, temperatūra ir membranos užsiteršimo sąlygos turi įtakos reikiamam darbiniam slėgiui ir taip dar labiau įtakoja energijos suvartojimo lygį.
Todėl sąnaudų optimizavimas SWRO sistemose pirmiausia orientuotas įsumažinti neefektyvius energijos nuostolius aukšto{0}}slėgio pusėje.
2. Sūrymo slėgio energija ir energijos atkūrimo pagrindai
Atvirkštinio osmoso proceso metu iš sistemos išleidžiamas didelio{0} druskingumo sūrymas vis dar turi didelę slėgio energiją. Jei ši energija nenaudojama, ji tiesiogiai prarandama. Žvelgiant iš inžinerinės perspektyvos, tokie energijos nuostoliai nėra neatsiejamas proceso reikalavimas, o atkuriamas komponentas, kurį galima išspręsti projektuojant sistemą.
Todėlenergijos atkūrimo įrenginiai (ERD)pamažu tapo standartine šiuolaikinių jūros vandens gėlinimo sistemų konfigūracija. Jųpagrindinė funkcija yra sumažinti aukšto slėgio{0}}siurblių energijos apkrovąo ne pakeisti patį membranos atskyrimo procesą.
3. ERD funkcija ir tipai sistemoje
ERD esmė yra perduoti slėgio energiją iš sūrymo srauto atgal į tiekimo pusę, taip sumažinant pagrindinio aukšto slėgio siurblio{0}}galios poreikį.
Praktinėse inžinerinėse programose ERD dažniausiai įgyvendinamos tokiomis formomis:
■ Slėgio keitiklis: užtikrina didelio-efektyvumo energijos atgavimą per tiesioginį skysčio-į-skysčio slėgio perkėlimą ir šiuo metu yra pagrindinis sprendimas didelės-SWRO sistemose.
■ Turbokompresorius{0}}pagrįstas ERD: paverčia skysčio energiją į mechaninę energiją pakartotiniam naudojimui. Jis siūlo lanksčią konfigūraciją, tačiau jo efektyvumas yra jautresnis veikimo sąlygoms.
■ Hidraulinė turbina: yra paprastos struktūros ir tinka tam tikroms konkrečioms veikimo sąlygoms, tačiau rečiau naudojamas didelio{0}}efektyvumo didelės{1}} sistemose.
Esminis ERD technologijų skirtumas yra ne tai, ar jos taupo energiją, o veikiau jų efektyvumo stabilumas ir prisitaikymas prie įvairių eksploatavimo sąlygų.
4. ERD atrankos inžinerinė logika
Praktiniame projekte ERD pasirinkimas yra ne tik energijos atgavimo efektyvumo palyginimas, bet veikiau sistemos{0}}lygio sprendimų-priėmimo procesas.
Didelės-masto vandens gamyklos, veikiančios nuolat, paprastai teikia pirmenybę ilgalaikiam-stabilumui ir energijos suvartojimo nuoseklumui, o su pertraukomis veikiančiose sistemose gali būti daugiau dėmesio skiriama įrangos lankstumui ir priežiūros paprastumui. Be to,sistemos skalė, darbinio slėgio diapazonas ir techninės priežiūros galimybėtaip pat tiesiogiai įtakoja galutinę konfigūraciją.
Todėl ERD turėtų būti laikomas neatskiriama sistemos projektavimo dalimi, o ne nepriklausomu įrangos pasirinkimo klausimu.
5. Po-gydymo išlaidų struktūra ir EDI vaidmuo
SWRO permeatui paprastai reikia tolesnio apdorojimo, kad jis atitiktų pramoninius ar aukštus{0}}vandens kokybės standartus. Šio etapo sąnaudų struktūra skiriasi nuo ankstesnio energijos suvartojimo ir daugiausia orientuota į cheminių medžiagų suvartojimą ir eksploatacinę priežiūrą.
Paprastai naudojamos įprastos tolesnio{0}}apdorojimo sistemosmišrios{0}}lovos jonų mainų sistemos, kurios priklauso nuo periodinės rūgšties{0}}bazės regeneracijos, todėl jos veikia su pertrūkiais ir yra labai priklausomos nuo priežiūros.
Priešingai,elektrodejonizacija (EDI)sujungia jonų mainų membranas su elektriniu lauku, kad būtų užtikrintas nepertraukiamas gėlinimo procesas be rūgščių ar šarmų regeneracijos. Todėl, kalbant apie veikimo režimą, EDI paverčia po-apdorojimą iš „periodinės priežiūros{2}}sistemos“ į „nuolatinio veikimo sistemą“, taip pakeičiant tolesnių veiklos sąnaudų struktūrą.
6. Sistemos-lygio sinergijos logika tarp ERD ir EDI
ERD ir EDI veikia skirtinguose SWRO sistemos etapuose:
■ ERD optimizuoja energijos suvartojimo struktūrą aukšto{0}}slėgio pusėje
■ EDI optimizuoja priežiūros reikalavimus po{0}}apdorojimo ir cheminių medžiagų vartojimo išlaidas
Priekinė dalis lemia energijos suvartojimo dalį, galinė – priežiūros struktūrą, o viduryje esanti membraninė sistema užtikrina stabilią permeato gamybą. Tik tada, kai šios trys dalys yra integruotos projektavimo etape, galima efektyviai sumažinti specifines vandens gamybos sąnaudas ($/m³).
Kitaip tariant, kaštų optimizavimo raktas yra ne atskirų technologijų tobulinimas, o tai, ar energijos ir medžiagų srautai tarp sistemos etapų optimizuojami holistiškai.
7. Inžinerinio projektavimo raidos tendencijos
Šiuolaikinio jūros vandens atvirkštinio osmoso sistemos projekte optimizavimo dėmesys perkeliamas nuo atskiros įrangos veikimo prie bendro veikimo efektyvumo vertinimo. ERD nustato sistemos energijos suvartojimo lygius, o EDI įtakoja tolesnio veikimo ir priežiūros sudėtingumą; kartu jie apibrėžia ilgalaikę -SWRO sistemų sąnaudų struktūrą.
Todėl dabartinė inžinerinė praktika labiau pabrėžia stabilumą ir bendrą sąnaudų efektyvumą nuolatinio veikimo sąlygomis, o ne optimalų vieno įrenginio parametro veikimą.
Iš šios perspektyvosEDI vandens valymo sistemanebėra tik po{0}}gydymo įrenginys, bet vis labiau tampa stabilios sistemos veikimo architektūros dalimi, kartu su ERD sudarydamas integruotą išlaidų valdymo sistemą.