Saat ini, lebih dari separuh populasi dunia menghadapi berbagai tingkat kekurangan air tawar, dengan kesenjangan air industri yang tumbuh dengan laju tahunan rata-rata lebih dari 5%. Untuk pabrik-pabrik di pesisir, pasokan air tawar yang tidak mencukupi secara langsung berdampak pada kelangsungan produksi. Air laut, sebagai sumber daya yang paling melimpah, telah menjadi rute pasokan air inti ketika diolah dengan osmosis balik di pabrik desalinasi air asin.

Solusi ini secara khusus dirancang untuk pabrik desalinasi air asin menggunakan reverse osmosis, mengatasi masalah utama seperti konsumsi energi yang tinggi, pengotoran membran yang parah, biaya operasi dan pemeliharaan yang tinggi, dan kemampuan beradaptasi kualitas air yang tidak memadai. Dikombinasikan dengan kebutuhan aktual air produksi industri, ini memungkinkan operasi yang efisien, stabil, dan berbiaya rendah pabrik desalinasi air laut reverse osmosis, menyediakan pasokan air tawar berkualitas tinggi yang berkelanjutan bagi pabrik-pabrik.

Tujuan utama dari solusi ini adalah untuk mengurangi konsumsi energi per unit air tawar ke tingkat yang lebih tinggi dalam industri dengan secara sistematis mengoptimalkan desain proses, pengoperasian dan pemeliharaan peralatan, dan manajemen konsumsi energi dari sistem osmosis balik, sehingga memperpanjang masa pakai modul membran, mengurangi biaya operasi secara keseluruhan, dan memastikan bahwa kualitas air desalinasi memenuhi standar produksi industri (seperti kebutuhan air untuk industri elektronik, kimia, dan tekstil).

1. Analisis titik-titik masalah dari pabrik desalinasi air garam ro

Saat ini, pabrik tersebut menghadapi empat tantangan utama selama operasi jangka panjangnya, yang dipengaruhi oleh berbagai faktor termasuk kualitas air laut, desain proses, dan tingkat pemeliharaan. Tantangan-tantangan ini secara langsung membatasi efisiensi desalinasi dan efektivitas operasional, yang berdampak pada kemampuan pabrik untuk menjamin pasokan air produksi.

Pertama, biaya energi yang tinggi telah menjadi beban operasional yang besar. Konsumsi energi inti dari pabrik desalinasi air garam reverse osmosis terkonsentrasi di tahap penggerak pompa bertekanan tinggi, yang digunakan untuk mengatasi tekanan osmotik air laut dan mencapai desalinasi. Saat ini, sebagian besar pabrik mempertahankan konsumsi energi unit 4-6 kWh / m³ untuk pabrik desalinasi air asin mereka, dengan beberapa sistem yang lebih tua mencapai setinggi 8 kWh / m³. Harga listrik industri umumnya antara $0.08 dan $0.12 / kWh, yang berarti biaya listrik saja menyumbang 55%-65% dari total biaya air desalinasi. Dikombinasikan dengan biaya untuk konsumsi reagen dan keausan peralatan, hal ini menghasilkan biaya keseluruhan yang tinggi untuk air desalinasi, meningkatkan tekanan pada produksi dan operasi pabrik. Selain itu, beberapa sistem reverse osmosis pabrik tidak memiliki perangkat pemulihan energi yang efisien, yang mengakibatkan pemborosan energi bertekanan tinggi selama pembuangan konsentrat, yang selanjutnya meningkatkan konsumsi energi.

Kedua, pengotoran modul membran yang parah, secara signifikan memperpendek masa pakainya. Membran reverse osmosis adalah bahan habis pakai inti, dan kinerjanya secara langsung menentukan efisiensi desalinasi dan kualitas air. Namun, selama desalinasi air laut, padatan tersuspensi, koloid, mikroorganisme, bahan organik, dan ion logam berat dalam air laut dengan mudah menempel pada permukaan membran, menyebabkan pengotoran. Sebagian besar pabrik tidak memiliki proses pretreatment ilmiah dan solusi pembersihan membran, yang mengarah ke tingkat pengotoran modul membran yang dipercepat dan memperpendek masa pakai dari standar 3-5 tahun menjadi 1-2 tahun. Hal ini tidak hanya meningkatkan biaya penggantian membran tetapi juga sering menyebabkan penghentian sistem, yang memengaruhi kelangsungan pasokan air pabrik.

Ketiga, adaptasi proses yang tidak memadai menghasilkan kepatuhan kualitas air yang buruk. Kualitas air laut sangat bervariasi di berbagai wilayah laut yang berbeda, tetapi sebagian besar pabrik menggunakan desain proses yang seragam untuk sistem reverse osmosis mereka, gagal mengoptimalkan proses pretreatment dan parameter membran berdasarkan kualitas air laut yang sebenarnya.

Misalnya, ketika mengolah air laut dengan kekeruhan tinggi, ketepatan penyaringan pretreatment yang tidak memadai memungkinkan padatan tersuspensi masuk ke dalam modul membran, sehingga memperparah pengotoran membran.

Ketika mengolah air laut dengan salinitas tinggi, pemilihan elemen membran yang tidak tepat menyebabkan laju desalinasi di bawah standar, dan kualitas air yang didesalinasi tidak dapat memenuhi persyaratan produksi industri, sehingga memerlukan pengolahan sekunder dan meningkatkan biaya tambahan. Keempat, sistem operasi dan pemeliharaan tidak memadai, yang menyebabkan seringnya terjadi kegagalan peralatan. Beberapa pabrik tidak memiliki tim operasi dan pemeliharaan pabrik desalinasi air garam reverse osmosis profesional, yang mengakibatkan kurangnya kontrol ilmiah atas siklus pembersihan modul membran, frekuensi pemeliharaan pompa tekanan tinggi, dan dosis reagen, yang menyebabkan seringnya terjadi kegagalan peralatan (seperti kebocoran pompa bertekanan tinggi, kerusakan elemen membran, dan penyumbatan pipa). Bersamaan dengan itu, kurangnya sistem pemantauan yang komprehensif membuat tidak mungkin untuk memantau kinerja membran, perubahan kualitas air, dan status pengoperasian peralatan secara real time. Perbaikan sering kali hanya dilakukan setelah kegagalan terjadi, yang selanjutnya mempengaruhi stabilitas sistem dan meningkatkan biaya operasi dan pemeliharaan.

2. Solusi Komprehensif untuk pabrik desalinasi air asin

Optimalisasi proses

Untuk mengatasi masalah adaptasi proses yang tidak memadai dan stabilitas kualitas air yang buruk, kami telah menyesuaikan dan mengoptimalkan proses sistem reverse osmosis berdasarkan kualitas air laut. Berfokus pada dua komponen inti dari pretreatment dan sistem membran, kami memastikan bahwa air yang didesalinasi memenuhi standar sekaligus mengurangi risiko pengotoran membran.

(1) Optimalisasi proses pretreatment yang tepat

Proses pretreatment yang disesuaikan diimplementasikan berdasarkan kualitas air laut yang berbeda-beda: Untuk air laut dengan kekeruhan tinggi (seperti laut pedalaman dekat pantai), proses pretreatment tiga tahap “filtrasi grid + filtrasi multi-media + ultrafiltrasi” digunakan. Filtrasi grid menghilangkan partikel tersuspensi besar (seperti lumpur dan ganggang), filtrasi multi-media menghilangkan kotoran dan koloid halus, dan membran ultrafiltrasi lebih lanjut menjebak mikroorganisme dan molekul organik besar, mengendalikan kekeruhan influen di bawah 0,1 NTU dan SDI (Indeks Degradasi Tanah) di bawah 3, mencegah padatan tersuspensi memasuki modul membran reverse osmosis.

Untuk air laut dengan salinitas tinggi dan kekeruhan rendah (seperti laut lepas pantai), parameter penyaringan multi-media dioptimalkan, dan tahap penyaringan karbon aktif ditambahkan untuk menyerap bahan organik dan residu klorin di dalam air laut, sehingga mengurangi faktor pemicu pengotoran membran. Secara bersamaan, penghambat kerak dan bakterisida yang sesuai ditambahkan selama tahap pra-perlakukan untuk menghambat penskalaan dan pertumbuhan mikroba, mengurangi risiko pengotoran membran pada sumbernya.

② Konfigurasi sistem membran osmosis balik yang disesuaikan

Berdasarkan persyaratan kualitas air untuk air produksi (seperti konduktivitas dan kesadahan), pilih elemen membran reverse osmosis yang sesuai, dengan memprioritaskan membran komposit antifouling (seperti membran reverse osmosis yang dimodifikasi dengan graphene dan membran poliamida antifouling). Elemen membran ini menawarkan keuntungan seperti permukaan yang halus, kemampuan antifouling yang kuat, dan tingkat desalinasi yang tinggi, secara konsisten melebihi 99.5%, memenuhi kebutuhan berbagai aplikasi air produksi.

Mengoptimalkan pengaturan modul membran, menggunakan pengaturan dua tahap untuk meningkatkan pemanfaatan air laut, mengurangi pembuangan konsentrat, dan menurunkan tekanan operasi sistem.

Untuk air laut dengan salinitas tinggi, tingkatkan jumlah elemen membran secara tepat untuk meningkatkan efisiensi desalinasi dan memastikan kualitas air desalinasi memenuhi standar. Selain itu, optimalkan parameter operasi sistem desalinasi air garam reverse osmosis (seperti tekanan operasi, laju aliran umpan, dan laju pemulihan), sesuaikan secara real-time sesuai dengan perubahan kualitas air laut untuk menghindari kerusakan membran atau peningkatan konsumsi energi karena parameter yang tidak sesuai.

Optimalisasi konsumsi energi

Mengatasi titik sakit inti dari konsumsi energi yang berlebihan, kami fokus pada komponen utama yang mengkonsumsi energi dari mesin desalinasi air garam (pompa tekanan tinggi dan pemulihan energi), dan mencapai pengurangan yang signifikan dalam konsumsi energi melalui peningkatan peralatan dan optimalisasi parameter.

(1) Peningkatan hemat energi pompa bertekanan tinggi

Pompa bertekanan tinggi adalah peralatan utama yang mengkonsumsi energi di pabrik desalinasi air asin reverse osmosis. Mengganti pompa tekanan tinggi tradisional dengan pompa tekanan tinggi frekuensi variabel efisiensi tinggi, yang menggunakan teknologi kontrol frekuensi variabel, memungkinkan penyesuaian kecepatan pompa secara real-time berdasarkan tekanan air masuk, tingkat pengotoran membran, dll., Mencegah pompa tekanan tinggi beroperasi dengan beban penuh untuk waktu yang lama dan mengurangi konsumsi energi.

Sebagai contoh, efisiensi pengoperasian pompa tekanan tinggi tradisional adalah sekitar 75%, sementara menggantinya dengan pompa tekanan tinggi frekuensi variabel efisiensi tinggi dapat meningkatkan efisiensi hingga lebih dari 85%, mengurangi konsumsi energi per unit air tawar sebesar 15%-20%.

Selain itu, pemeliharaan dan servis rutin pompa tekanan tinggi, bersama dengan optimalisasi struktur bodi pompa dan pengurangan keausan mekanis, semakin meningkatkan kinerja hemat energi.

② Konfigurasi perangkat pemulihan energi efisiensi tinggi

Menambah atau meningkatkan perangkat pemulihan energi efisiensi tinggi dapat memulihkan energi bertekanan tinggi yang dipancarkan selama pembuangan konsentrat osmosis balik dan menggunakannya untuk menggerakkan air laut ke dalam sistem osmosis balik, menggantikan sebagian konsumsi energi pompa bertekanan tinggi.

Saat ini, perangkat pemulihan energi utama (seperti unit pemulihan energi PX) dapat mencapai efisiensi pemulihan energi lebih dari 95%, mengurangi konsumsi energi unit dari sistem osmosis balik dari 4-6 kWh / m³ menjadi 2,5-3,5 kWh / m³, sehingga secara signifikan mengurangi biaya listrik.

③ Optimalisasi parameter pengoperasian sistem yang hemat energi

Sistem kontrol cerdas memonitor parameter seperti tekanan influen, laju aliran efluen, dan tekanan diferensial membran dari sistem desalinasi osmosis balik secara real time, secara otomatis menyesuaikan parameter operasi untuk mengoptimalkan konsumsi energi.

Misalnya, ketika sedikit pengotoran terjadi pada modul membran, laju aliran influen dikurangi secara tepat untuk mencegah operasi tekanan tinggi memperburuk pengotoran membran dan meningkatkan konsumsi energi. Ketika salinitas air laut menurun, tekanan operasi dikurangi secara tepat untuk mengurangi konsumsi energi.

Secara bersamaan, tingkat pemulihan konsentrat dioptimalkan, meningkatkannya dari 50%-60% menjadi 70%-75% sambil memastikan kinerja membran yang stabil. Hal ini meningkatkan pemanfaatan air laut dan secara tidak langsung mengurangi konsumsi energi per unit air tawar.

Memperpanjang umur membran dan meningkatkan stabilitas

Mengatasi titik-titik masalah pengotoran membran yang parah dan kegagalan peralatan yang sering terjadi, sistem ini memungkinkan ketepatan kontrol modul membran, pemeliharaan peralatan rutin, memperpanjang masa pakai membran, dan meningkatkan stabilitas operasional sistem.

(1) Pengoperasian dan Pemeliharaan Modul Membran yang Tepat

Menetapkan sistem manajemen siklus hidup penuh untuk modul membran, secara teratur memantau parameter seperti perbedaan tekanan membran, laju desalinasi, dan aliran permeat, menentukan jenis dan tingkat pengotoran membran berdasarkan perubahan parameter, dan memformulasikan solusi pembersihan yang ditargetkan.

• Untuk kontaminasi biologis, gunakan bahan pembersih alkali (seperti larutan natrium hidroksida) yang dikombinasikan dengan bakterisida untuk pembersihan.
• Untuk kontaminasi koloid dan kerak, gunakan bahan pembersih asam (seperti larutan asam sitrat) untuk pembersihan.

Optimalkan siklus pembersihan untuk menghindari pembersihan berlebihan yang dapat merusak membran, sekaligus mencegah penundaan pembersihan yang dapat memperburuk pengotoran membran. Umumnya, pembersihan rutin harus dilakukan setiap 3-6 bulan. Pembersihan mendalam harus dilakukan ketika perbedaan tekanan membran meningkat lebih dari 15%. Selain itu, secara teratur periksa integritas elemen membran dan segera ganti elemen yang rusak atau menua untuk memastikan stabilitas kinerja sistem secara keseluruhan.

② Perawatan peralatan rutin

Buat catatan pemeliharaan peralatan dan lakukan pemeliharaan rutin pada peralatan seperti pompa bertekanan tinggi, perangkat pemulihan energi, filter, dan saluran pipa.

• Periksa segel, bantalan, dan komponen lain dari pompa tekanan tinggi setiap 1-2 bulan, dan ganti suku cadang yang aus secara tepat waktu untuk mencegah kebocoran.
• Perangkat pemulihan energi harus dibongkar dan dibersihkan setiap 6 bulan untuk menghilangkan kotoran internal dan memastikan efisiensi pemulihan energi.
• Cuci ulang filter secara teratur untuk mencegah penyumbatan filter dan mempengaruhi efek pretreatment.

③ Penerapan sistem pemantauan cerdas

Platform pemantauan cerdas untuk pabrik desalinasi air asin reverse osmosis digunakan untuk mengumpulkan data waktu nyata tentang kualitas air influen (kekeruhan, salinitas, SDI), parameter operasi membran (perbedaan tekanan, laju desalinasi, aliran permeat), dan status operasi peralatan (kecepatan pompa tekanan tinggi, konsumsi energi). Data ini kemudian digunakan untuk analisis data besar untuk memberikan peringatan dini terhadap anomali. Ketika masalah seperti peningkatan pengotoran membran, kerusakan peralatan, atau kualitas air di bawah standar terjadi, platform segera mengeluarkan sinyal peringatan, sehingga memungkinkan personel pemeliharaan untuk merespons dengan cepat dan mencegah masalah meningkat.

Mencapai kepatuhan terhadap lingkungan

Menanggapi persyaratan kepatuhan lingkungan dalam produksi, kami mengoptimalkan pengolahan air limbah dan penggunaan bahan kimia dalam sistem reverse osmosis untuk memastikan bahwa proses operasi memenuhi standar lingkungan dan mencapai pembangunan berkelanjutan.

① Pengolahan air limbah pekat yang sesuai

Air limbah pekat yang dihasilkan oleh sistem reverse osmosis (dengan salinitas sekitar dua kali lipat dari air laut) akan menyebabkan pencemaran laut jika langsung dibuang. Untuk mengatasi hal ini, proses pengolahan air limbah pekat telah dioptimalkan, dengan menggunakan model “pengenceran air limbah pekat + pembuangan ekologis”. Hal ini melibatkan pencampuran dan pengenceran air limbah pekat dengan air limbah konsentrasi rendah lainnya dari area pabrik untuk mengurangi salinitas. Air limbah kemudian dibuang ke area laut yang telah ditentukan melalui pipa khusus. Saluran pembuangan terletak di area dengan arus laut yang kuat untuk memastikan difusi air limbah pekat yang cepat, mencegah peningkatan salinitas secara tiba-tiba di area lokal dan melindungi ekosistem laut.

Secara bersamaan, tergantung pada kebutuhan pabrik, beberapa air limbah pekat dapat digunakan untuk irigasi ruang hijau dan pembersihan jalan di dalam area pabrik, sehingga mencapai daur ulang sumber daya air.

② Pengelolaan Obat-obatan yang Ramah Lingkungan

Mengoptimalkan penggunaan bahan kimia dalam proses pretreatment dan pembersihan membran, memilih penghambat kerak dan bakterisida yang ramah lingkungan untuk menggantikan bahan kimia tradisional yang sangat berpolusi, sehingga mengurangi dampak lingkungan dari residu bahan kimia.

Secara bersamaan, mengontrol dosis bahan kimia secara tepat, menyesuaikannya secara real time sesuai dengan kualitas air laut dan status operasi sistem untuk menghindari limbah dan polusi yang disebabkan oleh dosis yang berlebihan, mencapai penggunaan bahan kimia yang ramah lingkungan dan rasional.

3. Ringkasan program pabrik desalinasi air asin

Untuk pabrik desalinasi air garam yang menggunakan reverse osmosis, operasi yang efisien, stabil, dan berbiaya rendah adalah persyaratan utama. Solusi ini didasarkan pada skenario penggunaan air aktual pabrik, dengan fokus pada empat dimensi inti dari sistem desalinasi air garam reverse osmosis: proses, konsumsi energi, operasi dan pemeliharaan, dan kepatuhan. Melalui pengoptimalan yang disesuaikan dan manajemen sistematis, solusi ini secara efektif mengatasi masalah inti dari pabrik desalinasi air garam osmosis balik saat ini, mencapai tujuan pengurangan konsumsi energi, masa pakai membran yang lebih lama, kepatuhan terhadap kualitas air, serta pengoperasian dan pemeliharaan yang efisien.

Solusi ini tidak memerlukan pengenalan teknologi desalinasi lainnya, sepenuhnya kompatibel dengan sistem reverse osmosis yang sudah ada, memiliki tingkat kesulitan implementasi yang rendah dan kelayakan yang kuat, dan dapat secara fleksibel disesuaikan dengan kapasitas produksi pabrik, kualitas air laut, dan kebutuhan penggunaan air.