1.一种全流程反渗透海水淡化的优化方法，主要包括如下步骤：

步骤一、建立深层过滤模型之前，对机械过滤器滤膜的滤床孔隙度、体积比沉积量、水流流态、过滤流量、水头损失参数进行分析，为模型建立提供理论依据，具体如下：深层过滤过程中，科泽尼-卡曼方程如下： 其中，V为时间t内

流过滤层的液体体积(m3)、S0为垂直于流向的滤饼表面积(m2)、Δp为厚度为L的滤饼两侧的压降(Pa)、μ为液体粘度，K”为数值常数、ε为滤床的孔隙度即总体积与空隙体积的比值、Sp为微粒的比面积；

深层过滤中的水流流态有雷诺数Re决定，其表达式如下： 其中，ρ为

海水密度(kg·m-3)、v表示液体垂直透过滤层表面的速度(m/h)、de为滤料的当量直径(m)、α为非均匀颗粒的表面形状系数即为非均匀颗粒的表面积与相同体积下球形颗粒表面积的比值；

假定当前滤层为清洁滤层，此时滤层孔隙度为ε0，滤层两侧压降为Δp0，将ε0与Δp0代入科泽尼-卡曼方程中得到清洁滤层的过滤流量：其中，Q0为清洁滤层的过滤流量(m3·h-1)；

随着过滤时间的增加，进料水中的颗粒物杂质被截留在滤层中，累积在滤层中的颗粒物杂质对滤料产生堵塞，导致滤层的孔隙度减小，其水头损失表达式如下：其中，f表示沉淀量的累积因子，σ为体积比沉积量，ε为滤

床的孔隙度， 为为液面高度与滤饼厚度的偏微分；

步骤二、建立预处理单元的深层过滤模型，确定影响参数：在深层过滤过程中，对过滤效果产生影响的体积比沉积量σ，对反渗透模型有影响的滤出液浓度C，过滤系数λ的数学表达式如下：其中，

-3

T为过滤时间(h)，C0为过滤液的进料浓度(kg·m )，λ0为初始过滤系数，ρp为过滤液的密度(kg·m-3)，ε为滤床孔隙度,L为滤饼厚度(m)，e为指数常数；

步骤三、根据流量平衡、溶质平衡公式建立水质模型、流量模型；具体如下：

根据膜渗透过程中水质与流量的相对关系，得出流量平衡公式：Qf＝Qp+Qb；溶质平衡公式：Qf·Cf＝Qb·Cb+Qp·Cp；Qf为高压泵的出水口流量(L·h-1)，Qp为进入清水池的淡水出水口流量(L·h-1)，Qb为进入PX能量回收装置的浓水流量(L·h-1)，Cf为卷式膜组件中进水侧盐浓度(mg·L-1),Cb为进入PX能量回收装置的浓水盐浓度(mg·L-1)，Cp为进入清水池的淡水盐浓度(mg·L-1)；

根据渗透压、校正系数、膜污染因子得出透水系数、渗透压差公式，作为水质模型使用：A＝Aref(Δπ)·FF·TCF； π＝R·T·∑c； Cw-Cp＝

K·r -2 -1 -1

(Cm-Cp)·e ；其中，A为反渗透膜的透水系数(L·m h Pa )，Aref(Δπ)为参考渗透系数(L·m-2h-1Pa-1)，FF为反渗透膜的污染系数，TCF为温度校正系数，T0为参考水温(K)，e0为反渗透膜的活性能量(J·mol-1)，R为气体常数(J·mol-1K-1)，π为渗透压(Pa)，T为原料水池中的取水温度(K)，c为卷式膜组件进了水的盐浓度(mg·L-1)，Δπ为反渗透膜两侧的渗透压差-3 -1(Pa)，ρ为海水密度(kg·m )，MNaCl为氯化钠的摩尔质量(kg·mol )，Cw为反渗透膜壁侧的盐浓度(mg·L-1)，K为传质系数，r为水回收率；

建立水质模型，具体如下: 其

中，B为反渗透膜的透盐系数(L·m-2h-1)，Cm为由高压泵将原料水送入卷式膜组件后高压侧的膜表面盐浓度(mg·L-1)，Pf为高压泵的进料压强(Pa)，Pb为进入能量回收装置的浓水压强(Pa)，Pp为进入清水池的淡化水压强(Pa)，ΔP为反渗透膜两侧的压强差(Pa)；

建立流量模型，具体如下：Jw＝A·(ΔP-Δπ)； Qp＝

Jw·S；Qs＝S·Js；其中，Jw为反渗透膜的水通量(L·m-2h-1)，Js为反渗透膜的盐通量(mg·m-

2 -1 2 -1

h )，S为膜面积(m)，ΔCs为膜两侧盐浓度差(mg·L )；

步骤四、建立膜法反渗透海水淡化系统的设备投资成本和运营模型；

膜法反渗透海水淡化系统的整体成本包括系统设备投资成本和反渗透淡化过程中的运营成本两部分：TC＝CC+OC；其中，TC为淡化水总成本，CC为系统设备投资成本，OC为运营成本，其中运行成本如下：OC＝OCEN+OCCH+OCME+OCLB；其中，化学添加剂费用OCCH，反渗透膜更换费用OCME，保养费用OCMN和人工费用OCLB假设为定值，运行电力能耗费用模型公式如下：OCEN＝CIN+CHpp+CBP+CRD；CIN＝PIN×Qf/hIP×Pe×PLF；

CHPP＝(Pf-P0)×QHF/hHPP×hVFD×Pe×PLF；CBP＝Q2×(Pb-Ps)/hBP×Pe；

CRD＝-(PH-PI)×QH/hPX×Pe；

其中，CIN为原料水取水与预处理的能耗费用，CHpp为反渗透环节中高压泵能耗费用，CBP为增压泵能耗费用，CRD为能量回收装置能耗费用，PIN为取水泵出水压力(Pa)，Qf为高压泵的出水口流量(L·h-1)，hIP为取水泵效率，PLF为负载系数，Pe为电价，Pf为高压泵的进料压强(Pa)，P0表示出口压力(Pa)，QHF为出口流量(L·h-1)，hHP和hVFD为高压泵与变频器的效率；Pb为进入能量回收装置的浓水压强(L·h-1)，Ps为PX能量回收装置出口压强(Pa)，hBP为增压泵的效率，hPX为能量回收装置的效率，PH为能量回收装置进水侧压强(Pa)，PI为出水侧压强(Pa)，QH为进水测流量(L·h-1)；

步骤五、创建水质最优与费用最低的多目标优化目标函数，确定等式约束和不等式约束；目标函数如下：Min f1＝CIN+CHPP+CBP+CRD；Min f2＝Cp； 其中，Minf1为费用目标最小的目标函数，Minf2水质目标最小的目标函数， 为进料水含盐量的最小值与最大值，Pf min，Pf max为高压泵所给压强的最小值与最大值，Qf min，Qf max为进料水流量的最小值与最大值，Qb min，Qb max为反渗透过程中高压浓水流量的最小值与最大值；s.t.为约束条件；

步骤六、利用NBI-GA方法对目标函数进行优化求解；具体如下：

确定多目标优化函数矩阵及其参数范围：

subject to D＝{X:H(X)＝0,G(X)≤0,A≤X≤B}；其中，F(X)为多目标目标函数的函数矩阵，区域D为变量约束范围；min表示函数最小值，n为X的取值范围，X为每个目标函数中决策变量组成的矩阵，H(X)，G(X)，A，B为变量矩阵的约束条件；

对于多个目标函数求解各自的全局最优解，其函数值组成最优解矩阵： fi*

＝fi(Xi*)； 其中，F*为各目标函数全局最优解组成的

矩阵，Xi*为第i个目标函数的最小值点，fi*为第i个目标函数在约束条件下的最小值点，fi(Y)为任意值点；

创建n维方阵Φ，函数矩阵：

其中Φ为一个n维方阵，其在每一行的取值为

当前目标函数fi(X1*)...fi(Xn*)将各目标函数最优解代入求解的函数值fi(Xi*)与其自身最优解函数值的差值，Fi*为一个n维方阵，其每一行取值为当前目标函数将各自目标函数最优解代入求解的函数值；

创建乌托邦函数曲线函数：CHIM＝{ΦB+F*:B＝[b1,b2,…,bn]T,∑bi＝1,bi≥0}；

其中，CHIM为乌托邦线函数，B为NBI方法中各子目标在乌托邦线上的比例因子，b1,b2,…,bn为B中的各个分量，∑bi为所有b分量的和，值为1；

创建对于多目标问题求解的整合函数：Fi＝ΦBi+F*；Ni(z)＝Fi-zΦTU；

hi(F)＝d(Ni(zLS),F)-2zLS；其中，Fi为乌托邦线上确定的某一函数值，Ni(z)为将目标函数投影在乌托邦线法线向量上的投影函数,z为比例系数，U为单位向量，ΦT为Φ的转置，hi(F)为最终所求的Pareto最优点与原点最小距离的函数，d(Ni(zLS),F)为目标空间中两点的距离，zLS为法线向量上最接近F的点的估计，求解得到水质与费用的最优值后，进入步骤七；

步骤七、由NBI方法求解得水质与费用的最优解后，根据 与CIN＝PIN×Qf/hIP×Pe×PLF得到压差与进料流量，通过计算得到所需提供的压力，之后高压泵与增压泵通过控制程序驱动步进电机，再由步进电机驱动器控制其调节阀的开启程度，从而控制进料压力与进料流量，使得在最合适的进料压力和进料流量的情况下，达到NBI方法所计算的最优值。

2.用于权利要求1所述方法的一种全流程反渗透海水淡化装置，其特征在于：包括原料海水取水泵与蓄水池、凝絮过滤池、机械过滤器、保安过滤器、高压泵、增压泵，ERI公司生产的PX-220能量回收装置、陶氏公司生产的SW30-HR380卷式膜组件、清水池；原料海水取水泵通过输水管道连接蓄水池，蓄水池连接凝絮过滤池，凝絮池通过水泵连接机械过滤器，机械过滤器与保安过滤器之间通过进水阀连接，保安过滤器后接高压泵入水口，高压泵出水口连接卷式膜组件进料水入口，卷式膜组件淡水出水口连接清水池，浓水出水口连接PX能量回收装置入水口，能量回收装置将一部分浓海水通过出水口排出，另一部分由增压泵加压后通过输水管道送入卷式膜组件入水口。

3.如权利要求2所述的一种全流程反渗透海水淡化装置，其特征在于：所述的保安过滤器对原料海水进行过滤，得到符合浊度小于0.2NTU，淤泥密度指数小于2.0的原料水。