專利名稱：一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明 涉及一種海水淡化淡化方法及成套裝置，特別涉及一種采用微 電解對海水進行預處理、反滲透脫鹽、離子交換去硼的海水淡化方法及成套裝置。
背景技術：
全球水的總儲量為13.86億km3，海水就占有96.5%，人類可取用的地表 淡水和淺層地下淡水僅為0.79%，且隨地域和季節(jié)變化分布極不均勻。淡水資 源短缺已經(jīng)成為21世紀的三大環(huán)境問題之一。因此，海水淡化和海水直接利用 技術成為各國非常重視的高新技術，也是解決我國水資源危機的重要措施之一。 向大海要水、要資源，是解決沿海(近海)地區(qū)淡水資源短缺的現(xiàn)實選擇，也是 實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，保障沿海地區(qū)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大措施，具有重 大的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。海水中含有大量的鹽，從海水中去除鹽份，提取出淡 水，是人類追求了幾百年的夢想。早在世界大航海的時代，英國王室就曾懸賞征 求經(jīng)濟合算的海水淡化方法。時至今日，海水淡化的方法已有數(shù)百種之多，主要 有蒸餾法、冷凍法、反滲透法(通常又稱超過濾法或膜法)、太陽能法、低溫多 效、多級閃蒸、電滲析法、壓汽蒸餾、流通電容吸附法、露點蒸發(fā)法、水電聯(lián) 產(chǎn)、熱膜聯(lián)產(chǎn)等。這些方法，要么效率不高，要么能耗大，不經(jīng)濟。因此，從經(jīng) 濟合算的標準衡量，仍然不盡如人意。
目前采用的傳統(tǒng)的反滲透法主要包括海水預處理部分、反滲透脫鹽淡化 和膜的再生三個部分，其生產(chǎn)工藝海水一原水泵一儲水池一水泵一絮凝一砂濾一紫外殺菌
器一MF — —級反滲透過濾一二級反滲透過濾一臭氧消毒一淡水池
—供水
傳統(tǒng)的反滲透過濾淡化生產(chǎn)工藝的海水預處理采用加入絮凝劑對海水 中海洋浮游生物、膠體物、固體顆粒進行沉淀后，再經(jīng)過砂濾過濾，其缺點 是生產(chǎn)中要加入絮凝劑，生產(chǎn)成本較高。此外，絮凝劑多為鋁聚合物或鐵聚 合物， 一部分與海洋浮游生物、膠體物、固體顆粒進行作用，形成沉淀排放 在環(huán)境中，會造成一定程度的污染。另一部分溶解在海水中，會加重反滲透 過濾的運行負擔，使產(chǎn)水率下降。其優(yōu)點是海水淡化的效率較高，規(guī)?？梢?根據(jù)需要進行個性化設計，生產(chǎn)能力大。因此，僅從理論角度而言，它似乎 已經(jīng)十分成熟，但是，從經(jīng)濟實用、投資、環(huán)保和海水綜合資源利用這些方
面綜合分析，其仍然存在如下問題
1、 生產(chǎn)工藝流程長，占地大
現(xiàn)有的反滲透法對海水的預處理多采用絮凝預處理工藝，絮凝處理時， 多需要一定的時間，為了保證連續(xù)運行，就需要建設多個絮凝池和沉淀池， 不僅占地較多，而且生產(chǎn)工藝流程也較長。
2、 淡化成本較高
① 、在對海水預處理時，采用添加化學物質(zhì)(絮凝劑)進行絮凝處理， 增加了原料成本，使淡化水成本增加；
② 、在對海水預處理時，采用絮凝處理工藝，生產(chǎn)工藝流程較長，設備
投資較大，噸水(淡化水)折舊費較多；
③ 、在對海水預處理時，采用絮凝預處理工藝，生產(chǎn)工藝流程較長，設備運行能耗較大，噸水(淡化水)能耗較多，能耗成本大。
3、 設備投資較大
由于在對海水進行預處理時，采用絮凝法，這種方法是對海水添加化學 物質(zhì)，使海水中的生物被殺死，海水中的大顆粒雜質(zhì)與絮凝結合，形成較大 顆粒而沉淀，再進一步經(jīng)過砂濾等工序而沉降。這種海水預處理工藝一是預 處理工藝比較長，二是因為添加的絮凝劑不能被完全沉淀，部分進入海水中， 給反滲透膜的運行增加了負擔，導致一級反滲透的淡化水質(zhì)量不能滿足生活 水質(zhì)量要求，從而需要兩級或多級反滲透，因此，系統(tǒng)復雜，生產(chǎn)設備投資 大。
4、 海水資源難以綜合利用
由于采用絮凝這一海水預處理工藝，添加的化學物質(zhì)不能被完全沉淀， 部分進入海水中，存在于海水淡化的濃縮水(鹵水)中，給鹵水綜合利用增 加了難度，使利用淡化后的鹵水制鹽沒有經(jīng)濟意義。
5、 污染環(huán)境
由于采用絮凝這一海水預處理工藝，添加的絮凝劑隨海水預處理的沉淀 和濃縮海水一起排放，從而對環(huán)境造成了一定的污染。
因以上問題，導致現(xiàn)有反滲透海水淡化設備的系統(tǒng)龐大，設備投資大， 生產(chǎn)運行能耗比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術存在的問題，克服現(xiàn)有反滲透淡化技術的不 足，提供一種利用微電解對海水進行預處理，反滲透過濾脫鹽后，再用離子交換 法除去硼的海水淡化方法和成套裝置。本發(fā)B萬所述的采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套裝置，包括如下系
統(tǒng)
(1) 海水預處理系統(tǒng)由取水泵、微電解罐、海水補充泵、砂濾罐、活性 碳罐和微濾膜組件構成。海水經(jīng)取水泵泵入微電解罐中進行微電解，使海洋浮游 生物、懸浮物、膠體、細菌等形成更大顆粒并產(chǎn)生氧化性物質(zhì)。形成更大顆粒并 產(chǎn)生氧化物質(zhì)經(jīng)砂濾罐過濾和活性碳吸附罐吸附，未被砂濾罐過濾去除的固體雜 質(zhì)、浮游生物、膠體、細菌再經(jīng)微濾過濾除去；
所述的海水預處理系統(tǒng)的微電解罐的工作電壓為3V 48V，電流強度為3 50A海水中的海洋浮游生物、懸浮物、膠體、細菌等經(jīng)過微電解處理，形成較大 顆粒后，經(jīng)過砂濾罐和活性炭罐過濾去除，微電解產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)經(jīng)活性碳吸 附塔吸附去除。
所述的海水預處理系統(tǒng)的膜管為孔徑0. 05 0. lrtn的陶瓷膜、膜組件為管式 膜組件，并帶有可控制的清洗再生裝置。
所述的海水預處理系統(tǒng)的微濾膜組件中的膜材料為截留分子量為200000道 爾頓以上的有機膜或金屬膜，膜組件為平板膜組件、管式膜組件或巻式膜組件， 并帶有定時自動清洗裝置。
(2) 海水反滲透脫鹽淡化系統(tǒng)由高壓泵、反滲透膜組件組成。經(jīng)過微濾 膜組件過濾凈化的海水經(jīng)過高壓泵泵入對氯化鈉截留率為98%的反滲透膜組件， 在操作壓力差為1. 5-2. 0 bar的條件下進行反滲透過濾,得淡水和鹵水(濃縮水)。 鹵水(濃縮水)作為廢水直接排入海洋中。
所述的海水反滲透淡化系統(tǒng)的反滲透膜為對氯化鈉截留率為98%反滲透復 合膜，其工作條件是溫度常溫 45t:，工作壓力為3-75bar，壓力差為1. 5-2.(3) 膜清洗再生系統(tǒng)由清洗液貯罐、清洗液截止閥、淡水貯罐、淡水截
止閥、輸液泵、清洗液輸送管等構成。清洗再生系統(tǒng)的清洗液和反沖淡水共同一 套輸液泵，當輸送清洗液時，關閉淡水閥，當輸送淡水時，關閉清洗液閥。
(4) 離子交換去硼系統(tǒng)淡水輸送泵、陰離子交換塔(柱)、活性炭吸附塔、 淡水貯罐等構成。
所述采用常規(guī)反滲透復合膜脫鹽所得的淡水由于所含的硼[B(OH)—4]超過 0.5%，不能滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006的質(zhì)量要求，因此，需將 其經(jīng)過淡水輸送泵輸入到陰離子交換塔(柱)吸附除去硼后，再經(jīng)過活性碳吸附 柱吸附，得符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006的淡水。


圖1是本發(fā)明一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套設備的示意圖。
圖2是本發(fā)明一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套設備制備的 淡化水的檢測結果圖。 具體實施例
具體實施例1
如圖1所示，本發(fā)明所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套 設備包括海水預處理系統(tǒng)、海水反滲透淡化系統(tǒng)和膜清洗再生四個系統(tǒng)組成。
所述的海水預處理系統(tǒng)包括取水泵ll、微電罐12、海水補水閥13、砂濾
池(罐)14、活性碳過濾池(罐)15、高壓泵16和微濾系統(tǒng)17。微電解罐12 和微濾系統(tǒng)17的電流輸入端與供電系統(tǒng)的輸出端聯(lián)接。微電解罐12的工作電壓為36V，電流為IOA，微濾系統(tǒng)12工作電壓為220V或380V。微濾系統(tǒng)12的 膜管為孔徑0.05 0.1pm的陶瓷膜、結構為管式膜組件。海水經(jīng)取水管泵ll輸 送到微電罐12進行微電解，使海水中的海洋浮游生物、懸浮物、膠體、細菌等 經(jīng)過微電解處理，形成較大顆粒后，經(jīng)過砂濾罐13和活性碳過濾池(罐)14過 濾去除得初級凈化水，初級凈化水經(jīng)過高壓泵15泵入微濾系統(tǒng)17進行過濾，得 凈化海水。必要時通過海水補水閥13補充海水，以消耗微電解后海水中存在的 多余的氧化性物質(zhì)。
所述的海水反滲透淡化系統(tǒng)由高壓泵21、反滲透膜組件22構成。反滲 透膜組件22為對氯化鈉截留率為98%反滲透管式膜組件,膜材料為復合膜材料。 經(jīng)過微濾系統(tǒng)16凈化的海水經(jīng)過高壓泵21輸入到反滲透膜組件22中過濾脫鹽 得淡化水。
所述的膜清洗再生系統(tǒng)由清洗液貯罐34、清洗液截止閥35、淡水貯罐 32、淡水截止閥33、輸液泵36、清洗水輸送泵31等構成。清洗再生系統(tǒng)的清洗 液和反沖淡水共同一套輸液泵36，當輸送清洗液時，關閉淡水閥33，當輸送清 洗水時，關閉清洗液閥35。
所述的離子交換去硼系統(tǒng)由陰離子交換塔(柱)41、活性炭吸附塔42、 淡水lt罐43等構成。海水反滲透淡化系統(tǒng)所得的淡化水經(jīng)過陰離子交換41吸附 除去硼后，再經(jīng)過活性碳吸附柱42吸附后得符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》 GB5749-2006的淡水，并lt存于淡水lt罐43中。
淡化所得的淡水質(zhì)量依照《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006檢測，結 果如附圖2的1號水樣。
具體實施例2如圖1所示，本發(fā)明所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套 設備的包括海水預處理系統(tǒng)、海水反滲透淡化系統(tǒng)和膜清洗再生四個系統(tǒng)組成。 所述的海水預處理系統(tǒng)包括取水泵ll、微電罐12、海水補水閥13、砂濾
池(罐)14、活性碳過濾池(罐)15、高壓泵16和微濾系統(tǒng)17。微電解罐12 和微濾系統(tǒng)17的電流輸入端與供電系統(tǒng)的輸出端聯(lián)接。微電解罐12的工作電壓 為4V，電流為50A，微濾系統(tǒng)17工作電壓為220V或380V。微濾系統(tǒng)16的膜 材料為截留分子量250000道爾頓以上的有機膜，膜組件為平板膜組件，并帶有 定時自動清洗裝置。
海水經(jīng)取水泵11輸送到微電罐12進行微電解，使海水中的海洋浮游生物、 懸浮物、膠體、細菌等經(jīng)過微電解處理，形成較大顆粒后，經(jīng)過砂濾罐14和活 性碳過濾池(罐)15過濾去除得初級凈化水，初級凈化水經(jīng)過高壓泵16泵入微 濾系統(tǒng)17進行過濾，得凈化海水。必要時通過海水補水閥13補充海水，以消耗 微電解后海水中存在的多余的氧化性物質(zhì)。
所述的海水反滲透脫鹽淡化系統(tǒng)由高壓泵21、反滲透膜組件22組成。 反滲透膜組件22為對氯化鈉截留率為98%反滲透巻式膜組件，反滲透膜為復合 反滲透膜。經(jīng)過微濾系統(tǒng)16凈化的海水經(jīng)過高壓泵21輸入到反滲透膜組件22 中過濾得淡化水。
所述的膜清洗再生系統(tǒng)由清洗液貯罐34、清洗液截止閥35、淡水貯罐 32、淡水截止閥33、輸液泵36、清洗水輸送泵31等構成。清洗再生系統(tǒng)的清洗 液和反沖淡水共同一套輸液泵36，當輸送清洗液時，關閉淡水閥33，當輸送淡 水時，關閉清洗液閥35。
所述的離子交換去硼系統(tǒng)由淡化水淡水輸送泵、陰離子交換塔(柱)41、活性炭吸附塔42、淡水貯罐43等構成。海水反滲透淡化系統(tǒng)所得的淡化水經(jīng)過 陰離子交換41吸附除去硼后，再經(jīng)過活性碳吸附柱42吸附后得符合《生活飲用 水衛(wèi)生標準》GB5749-2006的淡水，并貯存于淡水貯罐43中。
淡化所得的淡水質(zhì)量依照《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006檢測，結 果如附圖2的2號水樣。
權利要求
1、一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套設備，其特征在于它包括如下系統(tǒng)(1)海水預處理系統(tǒng)由取水口、取水泵、微電解罐、砂濾罐、活性碳吸附塔和微濾膜組件構成。海水經(jīng)取水泵泵入微電解罐中進行微電解，使海洋浮游生物、懸浮物、膠體、細菌等形成更大顆粒、經(jīng)砂濾過濾后再經(jīng)活性碳吸附塔處理后泵入微濾膜組件過濾除去海水中的固體雜質(zhì)、浮游生物、膠體、細菌和氧化性物質(zhì)；(2)海水反滲透淡化系統(tǒng)由高壓泵、反滲透膜組件、活性碳吸附柱和淡水罐組成。經(jīng)過微濾膜組件過濾凈化的海水經(jīng)過高壓泵泵入對氯化鈉截留率為98％的反滲透膜組件，在工作壓力為3-75bar，壓力差為1.5-2.0bar的條件下進行反滲透過濾，得淡水和鹵水(濃縮水)。淡水經(jīng)過活性碳吸附柱吸附，得符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006的淡水，鹵水(濃縮水)作為廢水直接排入海洋中；(3)清洗再生系統(tǒng)清洗液貯罐、清洗液輸送泵、清洗液輸送管等構成；(4)離子交換去硼系統(tǒng)淡水輸送泵、陰離子交換塔(柱)、活性炭吸附塔、淡水貯罐等構成。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成 套設備，其特征在于所述的海水預處理系統(tǒng)的微電解的工作電壓為3V 48V，電流強度為3 50A，海水中的海洋浮游生物、懸浮物、膠體、細菌等 經(jīng)過微電解處理，形成較大顆粒后，經(jīng)過砂濾過濾去除，微電解產(chǎn)生的氧化 性物質(zhì)經(jīng)活性碳吸附塔吸附去除。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成 套設備，其特征在于所述的海水預處理系統(tǒng)的微濾膜組件中的膜管為截留分子量為孔徑0.05 0.1pm的陶瓷膜、膜組件為管式膜組件。
4、 根據(jù)權利要求l、 2所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及 成套設備，其特征在于所述的海水預處理系統(tǒng)的微濾膜組件中的膜材料為截 留分子量為200000道爾頓以上的有機膜或金屬膜，膜組件為平板膜組件、 管式膜組件或巻式膜組件，并帶有可控制的自動清洗裝置。
5、 根據(jù)權利要求1所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成 套設備，其特征在于所述的海水預處理系統(tǒng)的微濾的工作條件是溫度常 溫 65。C，工作壓力為3-75bar，壓力差為1.5-2.0 bar。
6、 根據(jù)權利要求1所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成 套設備，其特征在于所述的海水反滲透脫鹽淡化系統(tǒng)的反滲透膜為對氯化鈉 截留率為98%的反滲透復合膜，膜組件的結構為巻式膜組件，其工作條件是 溫度常溫 45。C，工作壓力為28-60bar，壓力差為1.5-2.0 bar。
7、 根據(jù)權利要求1所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成 套設備，其特征在于所述的海水反滲透脫鹽淡化系統(tǒng)的活性碳吸附柱的大小 和長短可以根據(jù)生產(chǎn)需要設計，內(nèi)裝顆?；蚍蹧i活性碳，用活性碳吸附海水 淡化所得的淡水中殘留的味道，保重生活用水質(zhì)量，使其符合《生活飲用水 衛(wèi)生標準》GB5749-2006。
8、 根據(jù)權利要求1所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成 套設備，其特征在于所述的清洗再生系統(tǒng)由清洗液貯罐、清洗液截止閥、淡 水貯罐、淡水截止閥、輸液泵、清洗液輸送管等構成。
9、 根據(jù)權利要求l、 8所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套設備，其特征在于所述的清洗再生系統(tǒng)的清洗液和反沖淡水共同一套輸 液泵，當輸送清洗液時，關閉淡水閥，當輸送淡水時，關閉清洗液閥。
10、 根據(jù)權利要求1所述的一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成 套設備，其特征在于所述的離子交換去硼系統(tǒng)由淡水輸送泵、陰離子交換塔(柱)、活性炭吸附塔、淡水貯罐，海水經(jīng)過反滲透淡化系統(tǒng)脫鹽后的淡化 水現(xiàn)經(jīng)淡水輸送泵輸送到陰離子交換塔(柱)中經(jīng)過吸附去硼后，再經(jīng)活性 炭吸附塔吸附后貯藏于淡水貯罐中。
全文摘要
一種采用離子交換去硼的海水淡化方法及成套設備，它由海水預處理系統(tǒng)、反滲透淡化系統(tǒng)、膜再生系統(tǒng)、離子交換去硼系統(tǒng)四部分構成。海水預處理系統(tǒng)由微電解、砂濾和活性炭等設備單元構成。通過海水預處理系統(tǒng)除去海藻、海洋浮游生物、懸浮物、帶電膠體、細菌從而獲得凈化海水的。反滲透淡化系統(tǒng)由然后泵入反滲透，經(jīng)過反滲透脫鹽得淡水和鹵水(濃縮水)。離子交換去硼系統(tǒng)由淡水輸送泵、陰離子交換塔、活性炭吸附塔、淡水貯罐等構成。采用本方法所得的淡水符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-2006，可以直接作為生產(chǎn)和生活用水。
文檔編號C02F9/06GK101462805SQ200910110819
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權日2009年1月8日
發(fā)明者張世文 申請人:張世文