近年来,反渗透技术在海水淡化领域得到了快速发展与广泛应用,已成为国内外海水淡化的主要工艺技术。但是,反渗透海水淡化工艺中系统沿流程产水通量分布严重失衡,即系统中首末两端元件的通量比过大,该问题始终未能得到有效解决。系统通量分布失衡将导致系统污染分布失衡、系统脱盐率降低及膜元件清洗频繁等一系列问题。此现象在一定程度上阻碍了反渗透工艺水平的发展,降低了反渗透工艺系统的效益。目前国内外的学术界与工程界学者,对于反渗透海水淡化系统的研究多集中在膜材料和膜组器等方面,对系统通量失衡问题涉及较少。为实现海水淡化系统的通量均衡及可控通量分布,本研究分别提出了梯级加压、切削叶轮及增半叶轮等系统结构与均衡工艺。本研究描述了海水淡化系统中反渗透膜元件、梯级离心泵、切削叶轮及增半叶轮四个部分的数学模型,并将它们整合成梯级加压与切削叶轮的海水淡化系统运行数学模型。根据该模型编写了相应的“系统运行模拟软件”,从而构成了模拟分析该海水淡化系统运行工况的计算环境。为了便于分析比较,本研究假设了一个特定的给水盐量、给水温度、系统回收率、平均通量、元件品种及流程长度的串联结构“特定系统”。首先,对比分析了传统海水淡化系统与梯级加压海水淡化系统的运行指标的差异。数据表明,在“特定系统”条件下,梯级加压系统与传统海淡系统相比,其通量均衡程度可大幅提高,但系统沿程通量分布存在不合理现象。其次,对比分析了梯级加压海淡系统与梯级加压及切削叶轮海淡系统的运行指标差异。数据表明,以梯级加压系统结构为基础,再配合切削叶轮及增半叶轮技术,可灵活地实现系统沿程通量的可控递减分布,即可实现系统沿程通量的理想化分布。分析表明,通过采用梯级加压及切削叶轮等工艺技术,使得海水淡化系统的沿程通量分布更均衡,虽产水能耗有所增加,但产水水质相应提高。再次,分析了给水条件与运行参数的变化对梯级加压及切削叶轮海淡系统通量分布均衡程度的影响。结果表明,当给水温度、给水盐量、平均通量、系统回收率或污染程度等系统运行工况发生较大变化时,系统的沿程通量分布也将在原状态之下有所波动,但仍能保持较高的系统运行稳定性与较高的通量均衡程度。