膜法反渗透海水淡化(Reverse Osmosis Seawater Desalination,SWRO)作为一种淡水开源技术,凭借着其成本和工艺优势已成为21世纪发展最为迅速的海水淡化技术。然而,目前反渗透海水淡化运行成本较普通市政用水费用仍然偏高。因此,围绕着SWRO系统的优化研究从未间断。其中SWRO系统模型作为优化的基础,一直是国内外学者研究的重点。本文在查阅大量相关文献资料基础上,以反渗透过程操作优化控制研究为背景,建立SWRO系统动态过程模型,并针对模型求解精度问题,较深入地研究有限元配置法离散过程,改进求解算法。本文主要研究成果包括以下几个方面:1、以一级反渗透海水淡化系统为研究对象,着重分析系统整体流程特点和主要关联变量。通过反渗透过程参数变化情况,结合反渗透膜的溶解扩散机理和系统的物料守恒定律,建立RO制水单元的局部状态模型和蓄水单元模型。同时,考虑到模型方程所含微分及非线性代数方程所带来求解困难情况,采用联立法将上述微分方程通过有限元配置离散为系列代数方程组,并利用IPOPT求解器求解。最终将模拟结果与陶氏化学ROSA9.0软件进行对比,分析过程变量的吻合程度,验证该局部RO稳态过程模型的准确性。2、分析SWRO过程局部稳态模拟结果,综合反渗透过程机理和流体力学及热力学定律,建立RO动态过程模型并在GAMS上模拟。由于该模型包含在时间和空间的偏微分代数方程,因此通过有限元配置法两次离散处理。通过不同操作变量的阶跃响应,得到反渗透系统过程变量的动态响应曲线,为SWRO系统的非线性优化控制奠定了模型基础。3、针对SWRO模型求解过程中变量离散问题,提出一种移动式有限元划分方法用于反渗透过程模拟与优化。以有限元配置离散误差为约束,采用迭代检验的思想,优化模型离散过程,在保证求解精度的同时尽量减少有限元个数。4、研究了RO过程中膜污染对系统性能的影响,以滤饼层变化、浓差极化为主要污染因素,结合膜自身性能下降问题,建立改进的SWRO系统膜污染动态过程模型并进行模拟;同时给出一种膜清洗的优化策略,结果表明该动态模型能为膜清洗与替换提供有效依据。