Abstract Reverse osmosis (RO) is the leading technology for desalinating seawater and brackish water (BW). In general, the desalination efficiency of BW is higher than that of seawater due to its lower total dissolved solids content. In addition to membrane fouling, fluctuations in the feedwater source are one of the main problems that affect desalination systems. These variations can have a significant impact on the operating parameters and efficiency of BWRO systems. In this work, hydrochemical fluctuations in well groundwater were used to evaluate the different operation windows of two BWRO system configurations, as well as their optimal operating points in terms of minimum specific energy consumption (SEC) and maximum flow recovery (R). Both configurations comprised two stages and 6 BWRO spiral wound membrane elements per pressure vessel (PV). One configuration had 2 and 1 PVs in the first and second stages respectively, and the other 3 and 2 PVs. Both systems were simulated using a range of feed flow and feed pressure values in addition to the inorganic compositions of 24 feedwater samples taken over a 10-year period. The results showed wider operation windows for the 3:2 than the 2:1 configuration. A common operation window (able to operate with all 24 feedwater samples) with wide operating margins was obtained for each configuration. For the 2:1 configuration, the 24-sample average SEC, average maximum SEC and average minimum SEC of this common operation window were 0.760, 1.198 and 0.339 kWh m−3, respectively, while the corresponding R values were 33.47, 67.66 and 19.86%.

中文翻译：

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不同给水特性下 BWRO 系统的模拟。操作窗口及最佳操作点分析

摘要 反渗透（RO）是海水淡化和苦咸水（BW）淡化的领先技术。一般来说，由于总溶解固体含量较低，BW 的脱盐效率高于海水。除了膜污染之外，给水源的波动也是影响海水淡化系统的主要问题之一。这些变化会对 BWRO 系统的运行参数和效率产生重大影响。在这项工作中，井地下水的水化学波动被用来评估两种 BWRO 系统配置的不同运行窗口，以及它们在最小比能耗 (SEC) 和最大流量回收 (R) 方面的最佳运行点。两种配置都包括两个级和每个压力容器 (PV) 6 个 BWRO 螺旋缠绕膜元件。一个配置在第一阶段和第二阶段分别有 2 个和 1 个 PV，其他 3 个和 2 个 PV。除了在 10 年期间采集的 24 个给水样品的无机成分外，还使用一系列给水流量和给水压力值模拟了这两个系统。结果显示 3:2 配置比 2:1 配置更宽的操作窗口。每种配置都获得了具有宽操作裕度的通用操作窗口（能够对所有 24 个给水样品进行操作）。对于 2:1 配置，该常用操作窗口的 24 个样本平均 SEC、平均最大 SEC 和平均最小 SEC 分别为 0.760、1.198 和 0.339 kWh m-3，而相应的 R 值为 33.47、67.66 和 19.86 %。除了在 10 年期间采集的 24 个给水样品的无机成分外，还使用一系列给水流量和给水压力值模拟了这两个系统。结果显示 3:2 配置比 2:1 配置更宽的操作窗口。每种配置都获得了具有宽操作裕度的通用操作窗口（能够对所有 24 个给水样品进行操作）。对于 2:1 配置，该常用操作窗口的 24 个样本平均 SEC、平均最大 SEC 和平均最小 SEC 分别为 0.760、1.198 和 0.339 kWh m-3，而相应的 R 值为 33.47、67.66 和 19.86 %。除了在 10 年期间采集的 24 个给水样品的无机成分外，还使用一系列给水流量和给水压力值模拟了这两个系统。结果显示 3:2 配置比 2:1 配置更宽的操作窗口。每种配置都获得了具有宽操作裕度的通用操作窗口（能够对所有 24 个给水样品进行操作）。对于 2:1 配置，该常用操作窗口的 24 个样本平均 SEC、平均最大 SEC 和平均最小 SEC 分别为 0.760、1.198 和 0.339 kWh m-3，而相应的 R 值为 33.47、67.66 和 19.86 %。结果显示 3:2 配置比 2:1 配置更宽的操作窗口。每种配置都获得了具有宽操作裕度的通用操作窗口（能够对所有 24 个给水样品进行操作）。对于 2:1 配置，该常用操作窗口的 24 个样本平均 SEC、平均最大 SEC 和平均最小 SEC 分别为 0.760、1.198 和 0.339 kWh m-3，而相应的 R 值为 33.47、67.66 和 19.86 %。结果显示 3:2 配置比 2:1 配置更宽的操作窗口。每种配置都获得了具有宽操作裕度的通用操作窗口（能够对所有 24 个给水样品进行操作）。对于 2:1 配置，该常用操作窗口的 24 个样本平均 SEC、平均最大 SEC 和平均最小 SEC 分别为 0.760、1.198 和 0.339 kWh m-3，而相应的 R 值为 33.47、67.66 和 19.86 %。