ในระบบรีเวอร์สออสโมซิสของน้ำทะเลต้นทุนการดำเนินงานไม่ได้ถูกกำหนดโดยอุปกรณ์ชิ้นเดียว แต่ถูกขับเคลื่อนร่วมกันโดยโครงสร้างการใช้พลังงาน -การกำหนดค่าหลังการบำบัด และความเสถียรในการปฏิบัติงานของระบบโดยรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานการณ์การดำเนินงานระยะยาว- ปัจจัยที่ส่งผลต่อต้นทุนอย่างแท้จริงมักเป็นความสัมพันธ์ที่เชื่อมโยงกันระหว่างระบบย่อย แทนที่จะเพิ่มประสิทธิภาพของเทคโนโลยีแต่ละอย่าง
1. โครงสร้างการใช้พลังงานของระบบ SWRO
กระบวนการรีเวิร์สออสโมซิสของน้ำทะเลโดยพื้นฐานแล้วอาศัยกลไกการแยกตัวที่ขับเคลื่อนด้วย-แรงดันสูง- ระบบจะต้องสร้างแรงดันอย่างต่อเนื่องเพียงพอเพื่อให้โมเลกุลของน้ำผ่านเมมเบรนในขณะที่เกลือยังคงอยู่ ดังนั้น,ปั๊มแรงดันสูง-เป็นแหล่งพลังงานหลักในระบบ
ความต้องการพลังงานนี้แสดงคุณลักษณะที่แข็งแกร่ง ซึ่งหมายความว่าจะไม่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญแม้ภายใต้สภาวะการทำงานที่มั่นคง ในเวลาเดียวกัน ความเค็ม อุณหภูมิ และสภาวะการเปรอะเปื้อนของเยื่อเมมเบรนจะส่งผลต่อแรงดันในการทำงานที่ต้องการ ซึ่งจะส่งผลต่อระดับการใช้พลังงานต่อไป
ดังนั้นการเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนในระบบ SWRO จึงเน้นที่เป็นหลักลดการสูญเสียพลังงานที่ไม่มีประสิทธิภาพในด้านแรงดันสูง-.
2. พลังงานแรงดันน้ำเกลือและพื้นฐานการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่
ในระหว่างกระบวนการรีเวอร์สออสโมซิส น้ำเกลือที่มีความเค็มสูง-ที่ปล่อยออกมาจากระบบยังคงมีพลังงานความดันจำนวนมาก หากไม่ได้ใช้พลังงานนี้จะสูญเสียไปโดยตรง จากมุมมองทางวิศวกรรม การสูญเสียพลังงานดังกล่าวไม่ใช่ข้อกำหนดโดยธรรมชาติของกระบวนการ แต่เป็นส่วนประกอบที่สามารถกู้คืนได้ ซึ่งสามารถแก้ไขได้ผ่านการออกแบบระบบ
ดังนั้น,อุปกรณ์นำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ (ERD)ค่อยๆ กลายเป็นโครงร่างมาตรฐานในระบบกรองน้ำทะเลสมัยใหม่ ของพวกเขาหน้าที่หลักคือการลดภาระพลังงานของปั๊มแรงดันสูง-แทนที่จะเปลี่ยนกระบวนการแยกเมมเบรนเอง
3. หน้าที่และประเภทของ ERD ในระบบ
สาระสำคัญของ ERD คือการถ่ายโอนพลังงานความดันจากกระแสน้ำเกลือกลับไปยังด้านป้อน ซึ่งจะช่วยลดความต้องการพลังงานของปั๊มแรงดันสูง-หลัก
ในการใช้งานทางวิศวกรรมภาคปฏิบัติ ERD ส่วนใหญ่จะนำไปใช้ในรูปแบบต่อไปนี้:
■ เครื่องแลกเปลี่ยนแรงดัน: บรรลุ-การนำพลังงานกลับมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพสูงผ่านการถ่ายโอนแรงดันของเหลวโดยตรง-ถึง- และปัจจุบันเป็นโซลูชันกระแสหลักในระบบ SWRO ขนาดใหญ่-
■ ERD ที่ใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์-: แปลงพลังงานของไหลเป็นพลังงานกลเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ มีการกำหนดค่าที่ยืดหยุ่น แต่ประสิทธิภาพจะไวต่อสภาพการทำงานมากกว่า
■ กังหันไฮดรอลิก: มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและเหมาะสมกับสภาพการทำงานเฉพาะบางอย่าง แต่ไม่ค่อยมีการใช้กันทั่วไปในระบบ-ขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพสูง-
ความแตกต่างหลักระหว่างเทคโนโลยี ERD ไม่ใช่ว่าจะประหยัดพลังงานหรือไม่ แต่เป็นความเสถียรด้านประสิทธิภาพและความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพการทำงานที่แตกต่างกัน
4. ตรรกะทางวิศวกรรมของการเลือก ERD
ในการออกแบบเชิงปฏิบัติ การเลือก ERD ไม่ใช่แค่การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ แต่เป็น-กระบวนการตัดสินใจระดับ-ของระบบ
โดยทั่วไปแล้วโรงผลิตน้ำขนาดใหญ่-ที่ดำเนินการอย่างต่อเนื่องจะให้ความสำคัญกับความมั่นคงในระยะยาว-และความสม่ำเสมอในการใช้พลังงาน ในขณะที่ระบบที่ทำงานเป็นระยะๆ อาจให้ความสำคัญกับความยืดหยุ่นของอุปกรณ์และความง่ายในการบำรุงรักษามากกว่า นอกจากนี้,ขนาดของระบบ ช่วงแรงดันใช้งาน และความสามารถในการบำรุงรักษายังส่งผลโดยตรงต่อการกำหนดค่าขั้นสุดท้ายอีกด้วย
ดังนั้น ERD ควรถือเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบระบบ มากกว่าที่จะเป็นปัญหาในการเลือกอุปกรณ์อิสระ
5. โพสต์-โครงสร้างต้นทุนการรักษาและบทบาทของ EDI
โดยทั่วไป เพอร์มิเอต SWRO ต้องการการบำบัดเพิ่มเติมเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพน้ำระดับอุตสาหกรรมหรือ{0}}ระดับสูง โครงสร้างต้นทุนของขั้นตอนนี้แตกต่างจากการใช้พลังงานต้นน้ำ และมุ่งเน้นไปที่การใช้สารเคมีและการบำรุงรักษาการปฏิบัติงานเป็นหลัก
โดยทั่วไปแล้วระบบการรักษาหลังการรักษาแบบเดิมๆ-จะใช้ระบบแลกเปลี่ยนไอออนเบดแบบผสม-ซึ่งอาศัยการสร้างเบสของกรดเป็นระยะๆ- และดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับการทำงานที่ไม่ต่อเนื่องและการพึ่งพาการบำรุงรักษาที่สำคัญ
ในทางตรงกันข้ามอิเล็กโทรไลเซชัน (EDI)รวมเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนเข้ากับสนามไฟฟ้าเพื่อให้ได้กระบวนการแยกเกลือออกอย่างต่อเนื่องโดยไม่จำเป็นต้องสร้างกรดหรือด่างใหม่ ดังนั้น ในแง่ของโหมดการทำงาน EDI จะเปลี่ยน-การรักษาหลังการรักษาจาก "ระบบที่มีการบำรุงรักษาเป็นระยะ-" เป็น "ระบบปฏิบัติการที่ต่อเนื่อง" ซึ่งจะเป็นการเปลี่ยนโครงสร้างต้นทุนการดำเนินงานขั้นปลายน้ำ
6. ระบบ-ตรรกะการทำงานร่วมกันระดับระหว่าง ERD และ EDI
ERD และ EDI ดำเนินการในขั้นตอนต่างๆ ของระบบ SWRO:
■ ERD ปรับโครงสร้างการใช้พลังงานให้เหมาะสมในด้านแรงดันสูง-
■ EDI ปรับความต้องการการบำรุงรักษาหลังการบำบัดและต้นทุนการใช้สารเคมีให้เหมาะสม
ส่วนหน้าจะกำหนดส่วนแบ่งการใช้พลังงาน ส่วนด้านหลังจะกำหนดโครงสร้างการบำรุงรักษา และระบบเมมเบรนที่อยู่ตรงกลางช่วยให้มั่นใจได้ว่าการผลิตเพอร์มิเอตมีความเสถียร เฉพาะเมื่อทั้งสามส่วนนี้ได้รับการพิจารณาในลักษณะบูรณาการระหว่างขั้นตอนการออกแบบเท่านั้นจึงจะสามารถลดต้นทุนการผลิตน้ำจำเพาะ ($/m³) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
กล่าวอีกนัยหนึ่ง กุญแจสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนไม่ใช่การปรับปรุงเทคโนโลยีส่วนบุคคล แต่การที่พลังงานและวัสดุที่ไหลระหว่างขั้นตอนของระบบได้รับการปรับให้เหมาะสมแบบองค์รวมหรือไม่
7. แนวโน้มการพัฒนาด้านการออกแบบทางวิศวกรรม
ในการออกแบบระบบรีเวิร์สออสโมซิสน้ำทะเลสมัยใหม่ การมุ่งเน้นการปรับให้เหมาะสมจะเปลี่ยนจากประสิทธิภาพของอุปกรณ์แต่ละเครื่องไปเป็นการประเมินประสิทธิภาพการปฏิบัติงานโดยรวม ERD กำหนดระดับการใช้พลังงานของระบบ ในขณะที่ EDI มีอิทธิพลต่อความซับซ้อนในการดำเนินงานและการบำรุงรักษาดาวน์สตรีม เมื่อรวมกันแล้วจะกำหนดโครงสร้างต้นทุนระยะยาว-ของระบบ SWRO
ดังนั้นแนวทางปฏิบัติทางวิศวกรรมในปัจจุบันจึงให้ความสำคัญกับความเสถียรและประสิทธิภาพด้านต้นทุนโดยรวมภายใต้สภาวะการทำงานที่ต่อเนื่องมากกว่าประสิทธิภาพสูงสุดของพารามิเตอร์อุปกรณ์ตัวเดียว
จากมุมมองนี้ระบบบำบัดน้ำ EDIไม่เพียงแต่เป็นหน่วยบำบัดหลัง-อีกต่อไป แต่ยังกลายเป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมการปฏิบัติงานที่มีความเสถียรของระบบมากขึ้นเรื่อยๆ โดยร่วมกันสร้างกรอบการทำงานการควบคุมต้นทุนที่บูรณาการร่วมกับ ERD