What feed water data is needed to design an SWRO plant?

A complete, recent feed-water analysis is the single most important design input. It must include TDS (35,000 mg/L typical open ocean, 38,000-42,000 mg/L in the Arabian Gulf and Red Sea), the min/max/design temperature profile, SDI15, the full ionic composition (Na, K, Ca, Mg, Cl, SO4, HCO3, Br, F, NO3, Si, B), boron, organics and turbidity, and free chlorine, ORP, dissolved oxygen and H2S. Temperature matters because membrane flux drops roughly 3% per °C below 25 °C, so pump and ERD sizing must accommodate winter cold.

What recovery should a seawater RO plant be designed for?

Single-pass SWRO recovery is typically 35-50%. Higher recovery shrinks the intake and outfall and cuts feed pumping, but raises brine TDS and osmotic pressure: at 45% recovery on a 38,000 mg/L feed with 99.7% rejection, brine reaches about 69,000 mg/L with an osmotic pressure near 55 bar. The concentration polarization factor should be held to a design target of 1.1-1.2, and projection software (DuPont WAVE, Hydranautics IMSDesign, Toray DS2) should be checked for maximum-element-recovery flags and scaling indices.

What pretreatment does seawater reverse osmosis require?

Pretreatment must deliver SDI15 below 3, turbidity below 0.2 NTU, and free chlorine below 0.1 ppm to the RO feed. A typical train is screening (1-3 mm on open intakes), coagulation, media filtration at 5-10 gpm/ft², or hollow-fiber ultrafiltration for open intakes, then a 5 micron nominal pleated PP cartridge filter sized at 3-5 gpm per 10-inch element. Antiscalant is dosed at 2-5 ppm and dechlorination requires roughly 3 ppm sodium metabisulfite per ppm of free chlorine.

What design flux should be used for SWRO membranes?

Design flux is 12-15 LMH (7-9 GFD) for open intakes and 14-17 LMH for cleaner beach-well feeds. Pressure vessels typically hold 6-8 elements, with 7 elements per vessel standard; Codeline 80S100 (1,000 psi) and 80S125 (1,250 psi) FRP vessels are the workhorses for 8-inch SWRO elements. Benchmark elements include the DuPont FilmTec SW30HRLE-440i at 99.8% nominal rejection and 7,500 gpd nominal flow at the 800 psi test condition.

Should an SWRO plant use a pressure exchanger or a turbocharger?

An ERI PX pressure exchanger transfers 95-97% of the brine energy but needs a small booster pump and introduces 1-3% brine-into-feed mixing, which suits large municipal plants where specific energy dominates cost. A FEDCO HPB turbocharger transfers 80-83% with zero mixing and no separate booster pump, making it the simpler choice for single trains of roughly 50-5,000 m³/day. An ERD pays back quickly on any SWRO above about 30 m³/day.

What specific energy consumption can a modern SWRO plant achieve?

With a properly designed energy recovery train, modern SWRO achieves 2.5-4.0 kWh/m³ total plant specific energy, including intake pumping, pretreatment, high-pressure feed, post-treatment, and product pumping. The high-pressure feed contribution alone can be as low as 1.8-2.2 kWh/m³. Without an ERD, expect 5.5-8 kWh/m³ at the high-pressure feed alone.

คู่มือการออกแบบระบบแยกเกลือจากน้ำทะเล (SWRO)

คู่มือนี้พาไล่ไปทีละการตัดสินใจทางวิศวกรรมที่จำเป็นต่อการออกแบบโรงรีเวิร์สออสโมซิสน้ำทะเล (SWRO): ตั้งแต่การประเมินไซต์งานและน้ำเบื้องต้น ไปจนถึงการปรับสภาพน้ำก่อนระบบ การเลือกเมมเบรนและปั๊ม การนำพลังงานกลับมาใช้ ระบบควบคุม และการบำบัดขั้นปลาย โดยถือว่าผู้อ่านคุ้นเคยกับหลักการพื้นฐานในคู่มือ พื้นฐานรีเวิร์สออสโมซิส ของเราแล้ว

1. การประเมินไซต์งานและผลวิเคราะห์น้ำ

ข้อมูลนำเข้าที่สำคัญที่สุดเพียงอย่างเดียวสำหรับการออกแบบ SWRO คือผลวิเคราะห์น้ำดิบที่ครบถ้วนและเป็นปัจจุบัน อย่างน้อยต้องมี:

TDS (โดยทั่วไป 35,000 mg/L สำหรับมหาสมุทรเปิด และ 38,000–42,000 ในอ่าวอาหรับและทะเลแดง)
รูปแบบอุณหภูมิ — ค่าต่ำสุด สูงสุด และค่าออกแบบ ฟลักซ์ของเมมเบรนลดลงราว 3% ต่อ °C ที่ต่ำกว่า 25 °C การคำนวณขนาดปั๊มและ ERD ต้องรองรับความเย็นในฤดูหนาวได้
SDI₁₅ (เป้าหมาย < 3 หลังการปรับสภาพน้ำก่อนระบบ ตาม ASTM D4189)
องค์ประกอบไอออนครบถ้วน — Na, K, Ca, Mg, Cl, SO₄, HCO₃, Br, F, NO₃, Si, B
โบรอน — น้ำทะเลโดยทั่วไป 4–5 ppm แนวทางขององค์การอนามัยโลก 2.4 mg/L และขีดจำกัดสำหรับการชลประทานมักอยู่ที่ < 0.5 mg/L อาจต้องใช้ RO ขั้นที่สองหรือการแลกเปลี่ยนไอออนที่จำเพาะต่อโบรอน
สารอินทรีย์ (TOC), ความขุ่น, น้ำมันและไขมัน, ปริมาณสาหร่าย — ตัวบ่งชี้การอุดตันทางชีวภาพ
คลอรีนอิสระ ORP ออกซิเจนละลาย และ H₂S

ดู คู่มือพารามิเตอร์คุณภาพน้ำ ของเราสำหรับการตีความผล จุดรับน้ำแบบเปิดต้องการการปรับสภาพน้ำก่อนระบบที่เข้มข้นกว่าบ่อน้ำชายหาด และการเกิดสาหร่ายสะพรั่งเป็นตัวผลักให้ต้องเลือกใช้ UF

2. การคำนวณขนาดกำลังการผลิต

กำหนดค่าต่อไปนี้:

กำลังการผลิตน้ำสุทธิ (m³/วัน หรือ GPD) — ปริมาณที่ผู้ใช้ได้รับจริง
ความพร้อมใช้งานของโรง — โดยทั่วไป 90–95% เมื่อคิดรวมการทำ CIP การเปลี่ยนไส้กรอง และการหยุดของจุดรับน้ำ
ความต้องการช่วงพีคเทียบกับค่าเฉลี่ย — หากอัตราส่วนพีคต่อค่าเฉลี่ย > 1.3 ให้พิจารณาเพิ่มถังเก็บน้ำผลิตแทนการเพิ่มขนาดโรง
ความสำรอง — ชุดแบบ N+1 สำหรับงานที่พลาดไม่ได้ การใช้สองชุดขนาด 50% พร้อมชุดสำรองอีก 50% เป็นรูปแบบที่พบบ่อยสำหรับงานเทศบาลที่ต่ำกว่า 10 MGD
การขยายในอนาคต — ออกแบบขนาดอาคาร จุดรับน้ำ และจุดปล่อยน้ำทิ้ง ให้รองรับการคาดการณ์ 10 ปี แม้เฟสที่ 1 จะยังไม่ไปถึงจุดนั้น

กำลังการผลิตตามการออกแบบ = (กำลังการผลิตสุทธิ) ÷ (ความพร้อมใช้งาน) × (1 + ส่วนเผื่อแฟกเตอร์พีค)

3. อัตราการนำกลับและโพลาไรเซชันความเข้มข้น

อัตราการนำกลับของ SWRO แบบผ่านครั้งเดียวโดยทั่วไปอยู่ที่ 35–50% อัตราการนำกลับที่สูงขึ้นหมายถึงจุดรับน้ำและจุดปล่อยน้ำทิ้งที่เล็กลง สูบน้ำดิบน้อยลง แต่ค่า TDS และแรงดันออสโมติกของน้ำเกลือสูงขึ้น ค่า TDS ของน้ำเกลือเปลี่ยนไปคร่าว ๆ ตาม:

C_brine ≈ C_feed × (1 − Y · R) / (1 − Y)

ที่ Y = 45% บนน้ำดิบ 38,000 mg/L (R = 99.7%) น้ำเกลือจะไปถึงราว 69,000 mg/L โดยมี π ≈ 55 bar แฟกเตอร์โพลาไรเซชันความเข้มข้น β (เป้าหมายการออกแบบ 1.1–1.2) ยิ่งดันความเข้มข้นที่ผนังเมมเบรนให้สูงขึ้นไปอีก ให้ตรวจสอบซอฟต์แวร์คำนวณคาดการณ์ (DuPont WAVE, Hydranautics IMSDesign, Toray DS2) เพื่อดูการแจ้งเตือนอัตราการนำกลับสูงสุดต่อเอลิเมนต์ และดัชนีการเกิดตะกรัน (LSI, S&DSI, CaSO₄, BaSO₄, SrSO₄, SiO₂)

4. การเลือกระบบปรับสภาพน้ำก่อนระบบ

ระบบปรับสภาพน้ำก่อนระบบต้องส่งน้ำที่มี SDI₁₅ < 3 ความขุ่น < 0.2 NTU คลอรีนอิสระ < 0.1 ppm และมีสารป้องกันตะกรันในปริมาณเพียงพอ ไปยังน้ำดิบของ RO

ขั้นตอน	อุปกรณ์	หมายเหตุ
การกรองหยาบและละเอียดด้วยตะแกรง	ตะแกรงหมุนหรือตะแกรงสายพาน 1–3 mm	เฉพาะจุดรับน้ำแบบเปิด
การสร้างตะกอน	การจ่าย FeCl₃ หรือโพลีอะลูมิเนียม	สำหรับน้ำดิบที่มีสาหร่ายหรือสารอินทรีย์
การตกตะกอนใส / DAF	การลอยตะกอนด้วยอากาศละลาย	กรณีสาหร่ายสะพรั่งและ TOC สูง
การกรองด้วยตัวกลาง	ตัวกลางสองชั้น (แอนทราไซต์/ทราย) แบบความดันหรือแบบแรงโน้มถ่วง	5–10 gpm/ft²
อัลตราฟิลเตรชัน (UF)	UF ชนิดเส้นใยกลวง (Inge, Pentair, Toray)	เป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับจุดรับน้ำแบบเปิด ให้ SDI < 2
ไส้กรองคาร์ทริดจ์	PP แบบจีบ 5 µm ตามค่าระบุ	เป็นตัวป้องกัน RO ที่ 3–5 gpm ต่อเอลิเมนต์ขนาด 10″
สารป้องกันตะกรัน	King Lee Pretreat Plus 0100, Genesys LF, Avista Vitec	โดยทั่วไป 2–5 ppm
การกำจัดคลอรีน	โซเดียมเมตาไบซัลไฟต์ (SMBS) หรือถ่านกัมมันต์	SMBS 3 ppm ต่อ Cl₂ 1 ppm

5. การเลือกเมมเบรน

DuPont FilmTec SW30HRLE-440i / SW30XLE — เอลิเมนต์ SWRO มาตรฐานอ้างอิงที่กำจัดเกลือสูงและใช้พลังงานต่ำ อัตราการกำจัดเกลือตามค่าระบุ 99.8% อัตราการไหลตามค่าระบุ 7,500 gpd ที่การทดสอบ 800 psi
LG Chem NanoH2O SW440 ES — นาโนคอมโพสิตฟิล์มบาง (TFN) ให้ฟลักซ์สูงที่ความดันต่ำกว่า และกำจัดโบรอนได้ดี
Toray TM820V-440 — อัตราการกำจัดเกลือสูงมากและทนสารเคมีได้ดี
Hydranautics SWC6 MAX — สมดุลระหว่างอัตราการไหลกับการกำจัดเกลือ ทนทานสำหรับน้ำดิบที่แปรปรวน

ข้อแลกเปลี่ยน: เอลิเมนต์แบบกำจัดเกลือสูง (HR) ให้ค่า TDS ของน้ำผลิตและการกำจัดโบรอนที่ดีกว่า แต่ต้องใช้ความดันน้ำดิบสูงกว่า ส่วนเอลิเมนต์แบบใช้พลังงานต่ำ (LE) ลดค่า SEC แต่ปล่อยโบรอนและ TDS ผ่านไปมากกว่าเล็กน้อย สำหรับงานน้ำดื่ม การใช้สองขั้นโดยส่งน้ำผลิตจากส่วนหน้าไปผ่านขั้นที่สองเพียงบางส่วน เป็นรูปแบบที่พบบ่อยเมื่อโบรอนต้องลงไปถึง < 0.5 mg/L

ฟลักซ์ออกแบบ 12–15 LMH (7–9 GFD) สำหรับจุดรับน้ำแบบเปิด และ 14–17 LMH สำหรับน้ำจากบ่อชายหาด ถังความดันบรรจุเอลิเมนต์ถังละ 7 ตัว โดย 6–8 ตัวเป็นค่ามาตรฐาน

6. การเลือกปั๊มแรงดันสูง

ชนิดของปั๊ม	จุดเด่น	ช่วงการใช้งานโดยทั่วไป
Danfoss APP ลูกสูบแนวแกน	ประสิทธิภาพสูง (88% ขึ้นไป) กะทัดรัด ไม่ใช้น้ำมัน เหมาะอย่างยิ่งกับ SWRO ขนาดเล็กถึงกลางและระบบที่ขับด้วยพลังงานแสงอาทิตย์	0.4–88 m³/h
CAT ลูกสูบสามสูบ	แข็งแรง ซ่อมบำรุงได้ เหมาะกับชุดตู้คอนเทนเนอร์ที่ความดันแปรผัน	0.5–25 m³/h
Grundfos CR / CRN แบบหลายสเตจ	ปั๊มหอยโข่งหลายสเตจสเตนเลส หาซื้อได้ทั่วไป แต่ประสิทธิภาพต่ำกว่าที่ความดันระดับ SWRO	1–180 m³/h
FEDCO MSD / MSS	Super Duplex หล่อแบบ investment ใช้น้ำเป็นตัวรองรับเพลา ประสิทธิภาพไฮดรอลิก 87%	7.5–1,120 m³/h

7. การเลือกวิธีนำพลังงานกลับมาใช้

สำหรับ SWRO ทุกขนาดที่เกินราว 30 m³/วัน อุปกรณ์นำพลังงานกลับมาใช้ (ERD) คืนทุนได้เร็ว ดู คู่มือการนำพลังงานกลับมาใช้ ของเราสำหรับการคำนวณ

เกณฑ์	เทอร์โบชาร์จเจอร์ FEDCO HPB	อุปกรณ์แลกเปลี่ยนแรงดัน ERI PX
ประสิทธิภาพการถ่ายโอน	80–83%	95–97%
การผสมกัน (น้ำเกลือปนเข้าน้ำดิบ)	ไม่มี (สายน้ำแยกกัน)	1–3% (จากโรเตอร์เซรามิก)
ต้องมีปั๊มเพิ่มแรงดันหรือไม่?	ไม่ต้อง (มีการเพิ่มแรงดันในตัว)	ต้อง (ปั๊มหมุนเวียนขนาดเล็ก)
พื้นที่ติดตั้ง	กะทัดรัด ใช้อุปกรณ์ตัวเดียว	ต้องใช้ PX หลายตัวขนานกัน
การบำรุงรักษา	ไม่ต้องหล่อลื่นจากภายนอก มีโรเตอร์ตัวเดียว	โรเตอร์เซรามิก — อายุ 15 ปีขึ้นไป
เหมาะที่สุดกับ	ชุดเดี่ยวขนาด 50–5,000 m³/วัน และระบบไฮดรอลิกที่เรียบง่ายกว่า	โรงระดับเทศบาลขนาดใหญ่ที่ค่า SEC เป็นตัวชี้ขาด

8. การคำนวณขนาดถังความดัน

Codeline 80S100 (1,000 psi) และ 80S125 (1,250 psi) เป็นถังความดัน FRP ตัวหลัก สำหรับเอลิเมนต์ SWRO ขนาด 8″ จำนวนเอลิเมนต์ต่อถังโดยทั่วไปคือ 6 หรือ 7 ซอฟต์แวร์คำนวณคาดการณ์เมมเบรนเป็นตัวกำหนด:

จำนวนถังความดันต่อสเตจ
จำนวนเอลิเมนต์ต่อถัง
ฟลักซ์ของเอลิเมนต์ตัวแรก (อย่าให้เกินขีดจำกัดของผู้ผลิต)
อัตราการนำกลับของเอลิเมนต์ตัวสุดท้าย (เพื่อเลี่ยงการเกิดตะกรัน)

9. ระบบควบคุมและเครื่องมือวัด

ชุด SWRO สมัยใหม่เดินระบบด้วย PLC ของ Allen-Bradley CompactLogix หรือ Siemens S7-1200/1500 พร้อม HMI (FactoryTalk View, WinCC) และอาจผสานเข้ากับระบบ SCADA ลูปควบคุมที่จำเป็น:

อัตราการไหลของน้ำดิบ น้ำผลิต และน้ำเกลือ (วัดแบบแม่เหล็กไฟฟ้า)
ความดันน้ำดิบ ความดันขาเข้าเมมเบรน ΔP ของแต่ละสเตจ และความดันที่ ERD
ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำดิบ และของน้ำผลิตทั้งรายชุดและรายถังความดัน (สำหรับการหยั่งวัดเพื่อระบุเอลิเมนต์ที่มีปัญหา)
ค่า pH และ ORP (หลังการกำจัดคลอรีน) และคลอรีนอิสระ (หลังการจ่ายสาร หากมีการใช้)
ระดับน้ำในถัง และระดับในถังใช้งานประจำวันของสารป้องกันตะกรันและ SMBS
การสั่นสะเทือนของปั๊มและกระแสของมอเตอร์
VFD ที่ปั๊มน้ำดิบและปั๊มเพิ่มแรงดันของ ERD สำหรับการสตาร์ทแบบนุ่มนวลและการปรับกำลังผลิต

10. การบำบัดขั้นปลาย

น้ำผลิตที่มี TDS 200–400 mg/L มีฤทธิ์กัดกร่อนและขาดความเป็นด่าง สำหรับงานน้ำดื่ม:

การเติมแร่ธาตุกลับ — ถังสัมผัสแคลไซต์ (ชั้นหินปูน) พร้อมการฉีด CO₂ หรือการจ่ายปูนขาวร่วมกับ CO₂ เพื่อเพิ่ม Ca²⁺ 40–80 mg/L และความเป็นด่าง 60–100 mg/L เป้าหมาย LSI > 0
การฆ่าเชื้อด้วย UV — อย่างน้อย 40 mJ/cm²
การเติมคลอรีน — ใช้โซเดียมไฮโปคลอไรต์เพื่อให้มีสารตกค้าง
การปรับ pH ขั้นสุดท้าย — ใช้ NaOH หากจำเป็น

งานอุตสาหกรรม (น้ำป้อนหม้อไอน้ำ เซมิคอนดักเตอร์ เภสัชกรรม) มักต้องการการปรับคุณภาพเพิ่มเติม (EDI มิกซ์เบด การไล่แก๊ส) แทนการเติมแร่ธาตุกลับ

11. เป้าหมายการใช้พลังงานจำเพาะ

เมื่อออกแบบชุด ERD อย่างเหมาะสม SWRO สมัยใหม่ทำค่า SEC ทั้งโรงได้ที่ 2.5–4.0 kWh/m³ (รวมการสูบน้ำเข้า การปรับสภาพน้ำก่อนระบบ น้ำป้อนแรงดันสูง การบำบัดขั้นปลาย และการสูบจ่ายน้ำผลิต) ส่วนที่เป็นน้ำป้อนแรงดันสูงอย่างเดียวอาจต่ำได้ถึง 1.8–2.2 kWh/m³ หากไม่มี ERD ให้คาดหมาย 5.5–8 kWh/m³ เฉพาะน้ำป้อนแรงดันสูงเท่านั้น

12. ตัวอย่างคำอธิบาย P&ID ของชุดเดี่ยว

ชุด SWRO แบบตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 200 m³/วัน (53,000 GPD) ที่เป็นตัวแทน ซึ่งใช้การนำพลังงานกลับมาใช้ด้วย FEDCO HPB-60:

ปั๊มรับน้ำทะเลป้อนเข้าถังปรับสมดุลขนาด 25 m³
ถังกรองมัลติมีเดีย (ตัวกลางสองชั้น 8 gpm/ft²) ตามด้วยไส้กรองคาร์ทริดจ์ 5 µm
การจ่ายสารป้องกันตะกรัน (3 ppm) และการจ่าย SMBS (3 ppm)
ปั๊มแรงดันสูง (Danfoss APP 21, ~21 m³/h, 70 bar) ส่งน้ำดิบไปยัง HPB-60
HPB-60 เพิ่มแรงดันให้น้ำดิบทางฝั่งน้ำเกลืออีกราว 24 bar
น้ำดิบที่รวมกันแล้วเข้าสู่ถังความดันขนาด 8″ สองถังต่อขนานกัน แต่ละถังบรรจุเอลิเมนต์ FilmTec SW30HRLE-440i จำนวน 7 ตัว
น้ำผลิตส่งไปยังถังเก็บน้ำผลิต ส่วนน้ำเกลือผ่านพอร์ตน้ำเกลือของ HPB-60 ไปยังจุดปล่อยน้ำทิ้ง
การบำบัดขั้นปลายของน้ำผลิต: ถังสัมผัสแคลไซต์ร่วมกับ UV
สกิด CIP พร้อมถังทำความร้อน ปั๊ม CIP เฉพาะของมัน และถัง IBC บรรจุสารเคมี
PLC Allen-Bradley CompactLogix, HMI PanelView 7 และเครื่องมือวัดค่าการนำไฟฟ้า อัตราการไหล และความดันตลอดทั้งระบบ

ต้องการความช่วยเหลือในการคำนวณขนาดหรือไม่? ForeverPure สร้างชุด SWRO ตามความต้องการ ตั้งแต่ 1,000 GPD ถึง 1 MGD ส่งผลวิเคราะห์น้ำดิบพร้อมกำลังการผลิตมาเพื่อ ขอใบเสนอราคาหรือดู สายผลิตภัณฑ์ SWRO.

คู่มือการออกแบบระบบ SWRO

1. การประเมินไซต์งานและผลวิเคราะห์น้ำ

2. การคำนวณขนาดกำลังการผลิต

3. อัตราการนำกลับและโพลาไรเซชันความเข้มข้น

4. การเลือกระบบปรับสภาพน้ำก่อนระบบ

5. การเลือกเมมเบรน

6. การเลือกปั๊มแรงดันสูง

7. การเลือกวิธีนำพลังงานกลับมาใช้

8. การคำนวณขนาดถังความดัน

9. ระบบควบคุมและเครื่องมือวัด

10. การบำบัดขั้นปลาย

11. เป้าหมายการใช้พลังงานจำเพาะ

12. ตัวอย่างคำอธิบาย P&ID ของชุดเดี่ยว

แหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง

พื้นฐานรีเวิร์สออสโมซิส

การดูแลเมมเบรน

การนำพลังงานกลับมาใช้

พารามิเตอร์คุณภาพน้ำ

การออกแบบระบบแยกเกลือด้วยพลังงานแสงอาทิตย์

ต้องการความช่วยเหลือสำหรับโครงการของคุณหรือไม่?