反渗透法这些年的发展极为迅速,已成为当前世界最有竞争力的海水淡化技术,在各个方面都得到了广泛的应用。大型反渗透海水淡化厂虽然有着产水量大,供应范围广的特点,但其无法在水资源供应不足、空间狭小的地区提供淡水资源。本文通过对现有的国内外小型海水淡化设备的结构特点以及设计方案进行对比分析,设计了一种基于反渗透法的小型便捷式海水淡化设备,主要适用于处置突发状况、救灾、沙漠地带和室外活动等对及时淡水资源的需要。根据小型海水淡化设备的具体设计指标,如体积、重量大小,产水流量、水质、系统能耗和脱盐率等要求,对预处理模块、反渗透模块、后处理模块和供能模块进行了方案设计选型,完成了基于反渗透法的小型海水淡化设备的总体设计方案,并且对设备的集成性设计进行了详细阐述,为后续小型反渗透膜系统分析提供基础。通过建立数学模型,描述了反渗透过程中物质传递规律,包括理想和非理想的反渗透脱盐过程,并分析了浓差极化现象的产生原因及影响。然后根据设计指标及膜通量设计导则,对小型反渗透膜系统进行了详细设计计算,包括膜的选型、数量和排列方式等。随后,对一级两段式的小型反渗透膜系统建模,深入分析脱盐过程中的能量消耗及利用问题。从比能耗和能量利用效率两个角度进行理论求解,明确其主要影响因素,确定系统运行的最佳回收率。通过理论和仿真两种方法对反渗透系统的操作参数对运行性能的影响进行了详细分析。仿真分析首先利用正交试验法确立试验方案,ROSA软件模拟一级两段式小型反渗透系统的运行,然后对正交试验表结果进行极差与方差分析处理,获得了小型系统的操作参数特性。其中对反渗透系统运行性能影响最大的因素为给水压力、温度以及浓度,给水流量的影响并不明显。最后根据小型反渗透系统运行性能的变化趋势,可以获得合适的操作参数使系统运行性能达到最佳,从而验证理论分析的正确性。为了进一步对小型反渗透系统运行性能影响因素进行深入分析,搭建了实验样机进行相关实验。首先通过稳态条件实验确定了反渗透系统达到稳态条件所需的时间,为后续实验数据采集提供基础。然后通过控制变量法,分别对样机进行了给水压力、温度、浓度和流量的相关实验研究,获得了实验样机运行性能的参数特性。通过对实验数据的处理,得到了操作参数对反渗透系统的性能影响关系,验证了前文中的理论分析与仿真模拟结果。