專利名稱：新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)及工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)及工藝方法，特別涉及海水淡化、海水制鹽、反滲透濃水安全排放系統(tǒng)及工藝方法。
背景技術(shù)：
海水淡化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用始于干旱的中東地區(qū)，但并不局限于該地區(qū)。由于世界上70%以上的人口都居住在離海洋120公里以內(nèi)的區(qū)域，因而海水淡化技術(shù)近20多年迅速在中東以外的許多國家和地區(qū)得到應(yīng)用。目前，全球海水淡化日產(chǎn)量約3500萬立方米左右，其中80%用于飲用水，解決了 I億多人的供水問題，海水淡化作為淡水資源的替代與增量技術(shù)，愈來愈受到世界上許多沿海國家的重視。全世界直接利用海水作為工業(yè)冷卻水總量每年約6000億立方米左右，替代了大量寶貴的淡水資源；全世界每年從海洋中提鹽5000萬噸、鎂及氧化鎂260多萬噸、溴20萬噸等。 海水淡化方法有十余種。目前主要方法有多效蒸發(fā)(MED)、反滲透(RO)和多級閃蒸(MSF)等，而適用于大型的海水淡化的方法只有MED、MSF和SWRO。MED方法中低溫多效蒸餾(LT-MED)開發(fā)后在世界范圍內(nèi)迅速得到了較廣泛的應(yīng)用，當前與SWRO和MSF —起成為最具發(fā)展前景的海水淡化技術(shù)。低溫多效海水淡化技術(shù)是指鹽水的最高蒸發(fā)溫度低于70°C的淡化技術(shù)，其特征是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，用一定量的蒸汽輸入通過多次的蒸發(fā)和冷凝，后面一效的蒸發(fā)溫度均低于前面一效，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。SWRO法(反滲透法海水淡化)是利用只允許溶劑透過、不允許溶質(zhì)透過的半透膜，將海水與淡水分隔開的。反滲透法的最大優(yōu)點是節(jié)能。它的能耗僅為電滲析法的1/2，蒸餾法的1/4。因此，從1974年起，美日等發(fā)達國家就先后把發(fā)展重心轉(zhuǎn)向反滲透法。SWRO法具有的投資低、能耗低、建設(shè)周期短等優(yōu)點，適用于建造各種規(guī)模的海水淡化工程。其突出優(yōu)點就是成本較低，大約在0. 50 0. 70美元/m3淡化之間，這還取決于能源成本。但是SWRO在制取淡水的同時也產(chǎn)生了大量的濃鹽水(約占原海水量的55飛0%)，如果直接排放則會對附近海域和環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案達到的一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)，其包括原水箱、超濾裝置、超濾水箱、海水反滲透淡化裝置、產(chǎn)水箱、電滲析鹽水分離裝置和濃鹽水箱；其中所述原水箱、超濾裝置、超濾水箱、海水反滲透淡化裝置和產(chǎn)水箱之間依次通過管道或管道和泵相連接，所述海水反滲透淡化裝置、電滲析鹽水分離裝置和濃鹽水箱之間依次通過管道相連接。上述一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)中，具體為所述超濾裝置通過管道與所述超濾水箱相連接；所述超濾水箱通過泵和管道與所述海水反滲透淡化裝置相連接；所述海水反滲透淡化裝置通過管道與所述產(chǎn)水箱相連接；所述海水反滲透淡化裝置通過管道與所述的電滲析鹽水分離裝置相連接；所述的電滲析鹽水分離裝置通過管道與所述的濃鹽水箱相連接。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述的超濾裝置采用中空纖維超濾膜。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述的海水反滲透淡化裝置采用卷式反滲透膜。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述的海水反滲透淡化裝置還包括能量回收系統(tǒng)。一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于所述的電滲析鹽水分離裝置采用一價離子選擇透過膜，對海水反滲透淡化裝置得到的反滲透濃水中的一價離子進行濃縮。本發(fā)明的另一目的是提供一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料工藝方法。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案達到的一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料工藝方法，包括如下步驟(I)儲存在原水箱里的經(jīng)過預(yù)處理的海水通過超濾裝置進行過濾，去除掉幾乎所有的懸浮物、顆粒、細菌、病毒以及膠體、大分子有機物等，并儲存于超濾水箱；(2)經(jīng)步驟(I)處理過的海水再經(jīng)過反滲透淡化裝置，去除掉絕大部分鹽分，得到淡水并儲存于廣水箱；( 3 )經(jīng)步驟(2 )處理得到反滲透濃水經(jīng)過電滲析鹽水分離裝置進行一價離子濃縮，所述的電滲析鹽水分離裝置采用的是一價離子選擇透過膜；(4)經(jīng)步驟(3)處理得到的濃鹽水作為精制鹽或鹽化工的原料，儲存于濃鹽水箱；(5)經(jīng)步驟(3)處理得到的淡鹽水直接排放到附近海域。所述預(yù)處理可以采用氣浮過濾或混凝沉淀+砂濾等，去除掉大部分懸浮物、膠體和部分有機物等。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明是將經(jīng)過預(yù)處理的海水首先采用超濾裝置對海水進行處理，去除掉幾乎所有懸浮物、顆粒、細菌、病毒以及膠體、大分子有機物等；然后進入海水反滲透淡化系統(tǒng)去除海水中的絕大部分鹽分得到淡水。海水反滲透淡化系統(tǒng)所排放的濃鹽水進入電滲析裝置，利用一價離子選擇透過膜將海水中的一價離子進行濃縮，得到高濃度NaCl溶液的同時，也可得到含鹽量相對較低的淡鹽水。通過本發(fā)明系統(tǒng)和工藝的處理，一方面可以得到精制鹽或鹽化工的原料，另一方面可以得到淡水，同時電滲析處理產(chǎn)生的淡鹽水TDS較低，一般不超過45000ppm，直接排放不會對周邊海域和環(huán)境造成影響，對于我國北方地區(qū)開發(fā)利用海洋資源，提取淡水和高品質(zhì)食鹽方面具有很好的應(yīng)用價值。下面通過實施例和附圖對本發(fā)明進行詳細說明。應(yīng)該理解的是，所述的實施例僅僅涉及本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情況下，各種成分及含量的變化和改進都是可能的。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明的工藝流程圖。附圖標記說明
0經(jīng)過預(yù)處理的海水I原水箱2超濾裝置3超濾水箱4海水反滲透淡化裝置5產(chǎn)水箱6電滲析鹽水分離裝置7濃鹽水箱8電滲析淡鹽水排放
具體實施例方式如圖I所示，為本發(fā)明新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)的示意圖，其包括原水箱I、超濾裝置2、超濾水箱3、海水反滲透淡化裝置(反滲透裝置)4、產(chǎn)水箱5、電滲析鹽水分離裝置(電滲析裝置)6和濃鹽水箱7 ;其中，經(jīng)過預(yù)處理的海水0存儲于原水箱I中，原水箱I通過泵和管道與超濾裝置2相連接；超濾裝置2通過管道與超濾水箱3相連接；超濾水箱3通過泵和管道與海水反滲透淡化裝置4相連接；海水反滲透淡化裝置4通過管道分別與產(chǎn)水箱5和電滲析鹽水分離裝置6相連接；電滲析鹽水分離裝置6通過管道與濃鹽水箱7相連接，并通過管道進行電滲析淡鹽水排放。超濾裝置2采用中空纖維超濾膜，海水反滲透淡化裝置4采用卷式反滲透膜。電滲析鹽水分離裝置6采用一價離子選擇透過膜對海水中的一價離子進行濃縮。進一步地，海水反滲透淡化裝置4還包含能量回收系統(tǒng)。如圖2所示，為本發(fā)明新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料工藝的工藝流程圖，其包括如下步驟(I)將海水輸送到預(yù)處理系統(tǒng)，同時在進水中投加殺菌劑(如次氯酸鈉)、混凝劑(如聚合氯化鋁或三氯化鐵)和助凝劑(如聚丙烯酰胺)，進行氣浮過濾或混凝沉淀和砂濾處理；經(jīng)過預(yù)處理的海水儲存在清水箱(即原水箱)中，然后經(jīng)給水泵和管路輸送到兩個超濾(UF)裝置中進行超濾，去除掉幾乎所有的懸浮物、顆粒、細菌、病毒以及膠體、大分子有機物等，并儲存于超濾水箱；超濾裝置采用中空纖維超濾膜，如PVDF中空纖維外壓式超濾膜，型號為SMT600-P50，平均孔徑0. I ii m，有效膜面積50m2 ；(2)經(jīng)步驟(I)處理的海水依次經(jīng)提升泵、SffRO高壓泵及管路輸送到海水反滲透淡化(SWRO )裝置，同時在進水中投加阻垢劑和還原劑，經(jīng)過海水反滲透淡化裝置處理，去除掉絕大部分鹽分，得到淡水并儲存于產(chǎn)水箱；海水反滲透淡化裝置采用卷式反滲透膜，如采用有效膜面積為400ft2的卷式反滲透超低壓海水膜，有效分離層材質(zhì)為芳香聚酰胺；海水反滲透淡化裝置還可包含能量回收系統(tǒng)。采用功交換式的能量回收裝置可以利用反滲透濃水的殘余壓力通過高效率的功交換對反滲透進水增壓，從而降低整個反滲透系統(tǒng)的能耗。如圖2所示，能量回收裝置的淡鹽水側(cè)分別與SWRO提升泵泵出口支管道和增壓泵入口管道相連接；濃水側(cè)分別與反滲透高壓濃水管道和濃水排放管道相連接。(3)經(jīng)步驟(2)處理所得到的反滲透濃水經(jīng)管路輸送到電滲析(ED)鹽水分離裝置，進行一價離子濃縮，電滲析鹽水分離裝置采用一價離子選擇透過膜，如共使用300對單片膜面積為0. 25m2的電滲析膜，可以使海水中的鈉離子、氯離子等一價離子濃縮于濃鹽水側(cè)并排出，而含有其他離子的淡鹽水從淡鹽水側(cè)排出；(4)經(jīng)步驟(3)處理得到的濃鹽水儲存于濃鹽水箱，作為精制鹽或鹽化工的原料；
(5)經(jīng)步驟(3)處理，電滲析(ED)鹽水分離裝置產(chǎn)生的淡鹽水直接排放到附近海域。經(jīng)過預(yù)處理的海水進入超濾(UF)系統(tǒng)，可以去除掉幾乎所有懸浮物、顆粒、細菌、病毒以及膠體、大分子有機物等；經(jīng)過UF處理的海水進入海水反滲透(SWRO)淡化裝置，去除掉絕大部分鹽類，得到淡水；海水反滲透(SWRO)淡化裝置所排出的濃鹽水進入電滲析(ED)鹽水分離裝置，將濃海水中的鈉離子和氯離子濃縮，濃鹽水作為精制鹽或鹽化工的原料，淡鹽水的總含鹽量低于45000ppm，直接排放不會對周邊海域和環(huán)境造成影響。所以，經(jīng)過本發(fā)明的工藝處理，不僅可以獲取高質(zhì)量的精制鹽或鹽化工的原料和高品質(zhì)的淡水，同時避免了 SWRO濃鹽水對海域生態(tài)環(huán)境的負面影響，還可以大幅度降低海水制鹽與海水淡化的成本，特別是對于我國北方缺水地區(qū)具有很好的使用價值。北京市新能源及海水淡化技術(shù)創(chuàng)新示范項目中采用了本發(fā)明的系統(tǒng)和工藝技術(shù)。 本海水淡化項目按功能塊可分為海水前處理部分、超濾過濾部分、反滲透脫鹽淡化部分、濃海水鹽分提取和淡化部分。I.設(shè)計基礎(chǔ)( I)海水水質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)，其包括原水箱、超濾裝置、超濾水箱、海水反滲透淡化裝置、產(chǎn)水箱、電滲析鹽水分離裝置和濃鹽水箱；其中所述原水箱、超濾裝置、超濾水箱、海水反滲透淡化裝置和產(chǎn)水箱之間依次通過管道或管道和泵相連接，所述海水反滲透淡化裝置、電滲析鹽水分離裝置和濃鹽水箱之間依次通過管道相連接。
2.如權(quán)利要求I所述的新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)，其特征在于所述的超濾裝置采用中空纖維超濾膜。
3.如權(quán)利要求I所述的新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)，其特征在于所述的海水反滲透淡化裝置采用卷式反滲透膜。
4.如權(quán)利要求I所述的新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)，其特征在于所述的海水反滲透淡化裝置還包括能量回收系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求I所述的新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)，其特征在于所述的電滲析鹽水分離裝置采用一價離子選擇透過膜。
6.一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料工藝方法，包括如下步驟 (1)儲存在原水箱里的經(jīng)過預(yù)處理的海水通過超濾裝置進行過濾，去除掉懸浮物、顆粒、細菌、病毒、膠體和大分子有機物，并儲存于超濾水箱； (2)經(jīng)步驟(I)處理過的海水再經(jīng)過反滲透淡化裝置，去除掉絕大部分鹽分，得到淡水并儲存于產(chǎn)水箱； (3 )經(jīng)步驟(2 )處理得到反滲透濃水經(jīng)過電滲析鹽水分離裝置進行一價離子濃縮，所述的電滲析鹽水分離裝置采用的是一價離子選擇透過膜； (4)經(jīng)步驟(3)處理得到的濃鹽水作為精制鹽或鹽化工的原料，儲存于濃鹽水箱； (5)經(jīng)步驟(3)處理得到的淡鹽水直接排放到附近海域。
7.如權(quán)利要求6所述的一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料工藝方法，其特征在于所述預(yù)處理為氣浮過濾或混凝沉淀和砂濾處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型膜法海水淡化制取淡水和制鹽原料系統(tǒng)及工藝方法。系統(tǒng)包括原水箱、超濾裝置、超濾水箱、海水反滲透淡化裝置、產(chǎn)水箱、電滲析鹽水分離裝置和濃鹽水箱；其中原水箱、超濾裝置、超濾水箱、海水反滲透淡化裝置和產(chǎn)水箱之間依次通過管道或管道和泵相連接，海水反滲透淡化裝置、電滲析鹽水分離裝置和濃鹽水箱之間依次通過管道相連接。經(jīng)過本發(fā)明的工藝處理，不僅可以獲取高質(zhì)量的精制鹽或鹽化工的原料和高品質(zhì)的淡水，同時避免了SWRO濃鹽水排放對海域生態(tài)環(huán)境的負面影響，還可以大幅度降低海水制鹽與海水淡化的成本，特別是對于我國北方缺水地區(qū)具有很好的使用價值。
文檔編號C02F103/08GK102659272SQ201210165120
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者張松建 申請人:北京賽諾水務(wù)科技有限公司