專利名稱：一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水、生活污水反滲透(R0)膜法深度處理工藝技術以及反滲透海水淡化(SWRO)工藝技術，特別是涉及沿海地區(qū)工業(yè)廢水的回收利用與SWRO節(jié)能的工藝技術，即一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝。
背景技術：
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，淡水資源、能源短缺，環(huán)境問題日益嚴重，影響國民經(jīng)濟的發(fā)展。目前，國家正在大力支持海水淡化，提倡節(jié)能減排、環(huán)境保護。海洋水占全球水總儲量的96. 15%，而人類有近七成居住在距大海不到120公里的地方，淡水資源嚴重短缺，因此海水淡化成為新水源開發(fā)的必然趨勢。目前海水淡化技術已有數(shù)十年發(fā)展歷史，較為常用的技術主要為多級閃蒸和反滲透膜分離，其中多級閃蒸(MSF) 和反滲透(RO)各占市場的45%左右。SWRO技術因其流程簡單、占地少、工程造價和運行成本持續(xù)降低，得到迅速發(fā)展， 已成為海水淡化發(fā)展 的趨勢。反滲透(RO)是一種以壓力驅(qū)動的無相變的分離過程，其原理是用膜將含鹽濃度不同的兩種水分開，在含鹽的一側外加一個壓力，使之大于膜兩側的滲透壓力差，迫使水從高濃度溶液中析出并透過膜進入低鹽濃度溶液，而無機離子被膜阻攔產(chǎn)生淡水。反滲透海水淡化系統(tǒng)由四個主要部分構成(I)預處理；(2)高壓泵；(3)膜組件；(4)后處理。其中，預處理是非常重要的，通常包括去除懸浮固體，調(diào)節(jié)pH，添加臨界隱蔽劑以控制碳酸鈣和硫酸鈣結垢等，目的都是為了保護膜。高壓泵用于對進料海水加壓，使之達到適合于所用膜和進料海水所需要的壓力。膜組件的核心是半透膜，商業(yè)化的反滲透膜主要為卷式膜和中空纖維膜，其材料主要為醋酸纖維素、聚酰胺和其衍生物。后處理主要是進行穩(wěn)定處理，包括PH調(diào)節(jié)和脫氣處理等。目前，SWRO的普及主要受困成本問題。由于海水含鹽量大，滲透壓比較高，反滲透過程需要較大的壓力，一般海水淡化壓力4-7MPa，因此海水脫鹽過程會消耗大量能源，而主要能耗為高壓泵對進水的增壓能耗。所以SWRO關鍵是降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，從而降低設備操作費用，使產(chǎn)水成本降低?，F(xiàn)有的SWRO工藝主要依靠能量回收裝置以及開發(fā)新型低壓高通量反滲透膜，來降低操作費用，目前能量回收率已超過 95%，已經(jīng)基本沒有發(fā)展空間。在國家大力提倡節(jié)能降耗的環(huán)境下，如何繼續(xù)降低能耗，節(jié)省能源必須引起重視。工業(yè)生產(chǎn)過程中會排出大量污水，目前這些污水都是經(jīng)過工廠生化或物化處理達到排放標準后直接排放或進入市政管網(wǎng)。目前我國每年工業(yè)用水超過1400億噸，工業(yè)廢水排放量約240億噸，達標廢水大量排放浪費了水資源，同時也對環(huán)境造成一定影響。如果能將廢水深度處理回收利用，就能有效緩解水資源短缺的難題，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境、社會的效益共贏，推進資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會的建設。污水深度處理方法主要有生化處理、膜法處理、物化處理。生化以及物化處理工程量大，水質(zhì)往往達不到回用要求，而且不便于廢水的循環(huán)利用。反滲透膜法處理技術產(chǎn)水水質(zhì)最好，但要處理的廢水即使達到合格排放標準， 懸浮物、有機物、膠體等濃度仍然較高，這會造成膜的嚴重污染，縮短使用壽命，限制(RO)反滲透膜法在廢水深度處理中的應用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化新工藝。該工藝將達標排放的廢水與海水混合后利用反滲透(RO) 膜深度處理，產(chǎn)水水質(zhì)較好，回收率提高，操作方便，運行費用很低，而且占地少、投資成本低，可同時解決SWRO能耗大和廢水深度處理循環(huán)利用的問題，實現(xiàn)節(jié)能減排。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，先將達標排放的廢水與海水按一定比例混合，然后混合預處理，或者分別進行預處理混合后再進入RO膜反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)水達到回用標準，可做軟化水或鍋爐用水。其工藝流程如下工藝流程I、海水與廢水預處理分開海水依次經(jīng)過海水取水泵、海水預處理設備預處理后(包括海水一級、二級預處理裝置)與經(jīng)過廢水輸送泵、廢水預處理設備預處理后的達標廢水按比例混合后進入反滲透原水箱，經(jīng)過增壓泵、保安過濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進入反滲透海水淡化裝置(反滲透膜)，另一部分經(jīng)過回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進入反滲透膜，經(jīng)過反滲透膜的過濾，產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱，濃縮水處理后排放，此工藝適用于廢水水質(zhì)較差的情況。工藝流程2、海水與廢水先混合后再預處理海水經(jīng)過海水取水泵，廢水經(jīng)過廢水輸送泵后，海水、廢水按比例進入混合水箱混合，然后進入混合預處理設備預處理，經(jīng)過預處理的海水、廢水混合水進入反滲透原水箱，經(jīng)過增壓泵、保安過濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進入反滲透海水淡化裝置(反滲透膜)，另一部分經(jīng)過回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進入反滲透膜，經(jīng)過反滲透膜的過濾，產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱，濃縮水處理后排放，此工藝適用廢水水質(zhì)較好或與海水水質(zhì)條件接近的情況。本發(fā)明所述廢水和海水混合比例為I I、I 2或I : 3。本發(fā)明所述的海水預處理采用反滲透海水淡化給水預處理技術，包括消毒、凝聚/ 絮凝、澄清、多介質(zhì)過濾等傳統(tǒng)水處理工藝及膜法等新的預處理工藝，膜法預處理主要包括微濾(MF)、超濾(UF)和納濾(NF)等。預處理的目的除去懸浮固體，降低濁度；控制微生物的生長；抑制與控制微溶鹽的沉積；進水溫度和PH的調(diào)整；有機物的去除；金屬氧化物和含硅化合物沉淀控制。本發(fā)明所述的能量回收裝置，采用功交換式的能量回收裝置，能量回收率>90%。本發(fā)明所述的工藝還包括反滲透處理模塊，反滲透膜組件由若干個膜元件串聯(lián)而成。本發(fā)明所用模擬軟件為陶氏反滲透設計軟件ROSA 8. 0，海德能反滲透、納濾設計軟件MSDesi gn2011。在系統(tǒng)設計時需要給出各離子濃度、給水類型、給水溫度、pH值、SDI 值等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算含鹽量、滲透壓、LSI指數(shù)、S&DSI指數(shù)等。通過輸入反滲透工藝的段數(shù)、排列、每個壓力容器的膜元件數(shù)、進水流量、回收率、產(chǎn)水流量、背壓、給水壓力計算出各項參數(shù)、能耗、費用等。
本發(fā)明工藝與現(xiàn)有技術相比有如下優(yōu)點本發(fā)明集成傳統(tǒng)的反滲透海水淡化 (SffRO)與廢水深度處理工藝，可應用于各類廢水，包括市政廢水、各類工業(yè)廢水、輕污染水；廢水的加入適當提高了海水溫度，降低了海水鹽度同時降低了廢水中各類污染物的濃度，增加了產(chǎn)水回收率，減少高壓泵能耗、大大降低了海水淡化的運行和投資成本；出水水質(zhì)好，使廢水資源化循環(huán)利用，有效緩解水資源短缺的難題，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境、社會的效益共贏。


圖I是本發(fā)明的工藝流程I示意圖。圖2是本發(fā)明的工藝流程2示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對發(fā)明做進一步闡述。
實施例I、廢水海水混合比例為1 : 1、1 : 2或I : 3。如圖I所示，海水與廢水預處理分開海水依次經(jīng)過海水取水泵、海水預處理設備(包括海水一級、二級預處理裝置)，廢水依次經(jīng)過廢水輸送泵、廢水預處理設備，將經(jīng)過預處理后的海水與經(jīng)過預處理后的達標廢水混合后進入反滲透原水箱，經(jīng)過增壓泵、保安過濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進入反滲透海水淡化裝置(反滲透膜)，反滲透膜組件由若干個膜元件串聯(lián)而成，另一部分經(jīng)過回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進入反滲透膜，經(jīng)過反滲透膜的過濾，產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱后，送至各用水點；從能量回收裝置出來的低壓濃水處理后排放，此工藝適用于廢水水質(zhì)較差的情況。實施例2、廢水海水混合比例為1 : 1、1 : 2或I : 3。如圖2所示，海水與廢水先混合后再預處理海水經(jīng)過海水取水泵，廢水經(jīng)過廢水輸送泵后，海水、廢水進入混合水箱混合，然后進入混合預處理設備，經(jīng)過預處理的海水、廢水混合水進入反滲透原水箱，經(jīng)過增壓泵、 保安過濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進入反滲透海水淡化裝置(反滲透膜)，反滲透膜組件由若干個膜元件串聯(lián)而成，另一部分經(jīng)過回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進入反滲透膜，經(jīng)過反滲透膜的過濾，產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱后，送至各用水點；從能量回收裝置出來的低壓濃水處理后排放，此工藝適用廢水水質(zhì)較好或與海水水質(zhì)條件接近的情況。實施例3、計算與分析按照圖I或圖2所示工藝進行了軟件模擬，模擬萬噸級海水淡化項目，整個系統(tǒng)分為兩套，每套日產(chǎn)五千噸淡水，即產(chǎn)水量208m3/h，操作溫度為15°C，裝置運行穩(wěn)定。其中， 反滲透海水淡化(SWRO)給水預處理技術包括消毒、凝聚/絮凝、澄清、多介質(zhì)過濾等傳統(tǒng)水處理工藝及膜法等新的水處理工藝，膜法預處理技術主要包括微濾(MF)、超濾(UF)和納濾 (NF)等。對新舊海水淡化工藝主要動力消耗進行了計算和分析。I、用陶氏反滲透計算軟件R0SA8. O模擬分析由表I可以看出，新工藝較舊工藝
噸水電耗低，廢水海水比為I : 3時僅高壓動力能耗就能節(jié)省約30%，廢水海水比為I : I時能耗節(jié)省高達56%;回收率高，進水流量小，預處理能耗、費用降低；進水濃度、進水壓力低，使用膜元件少，設備費用低。表1R0SA軟件新舊工藝模擬及能耗分析
權利要求
1.一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，其特征在于工藝流程I:海水依次經(jīng)過海水取水泵、海水預處理設備與經(jīng)過廢水輸送泵、廢水預處理設備的達標廢水按比例混合后進入反滲透原水箱，經(jīng)過增壓泵、保安過濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進入反滲透膜，另一部分經(jīng)過回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進入反滲透膜，經(jīng)過反滲透膜的過濾，產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱，濃縮水處理后排放；工藝流程2 : 海水經(jīng)過海水取水泵，廢水經(jīng)過廢水輸送泵后，海水、廢水按比例進入混合水箱混合，然后進入混合預處理設備，經(jīng)過預處理的海水、廢水混合水進入反滲透原水箱，經(jīng)過增壓泵、保安過濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進入反滲透膜，另一部分經(jīng)過回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進入反滲透膜，經(jīng)過反滲透膜的過濾，產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱，濃縮水處理后排放；其中，兩種工藝中廢水和海水混合比例為I : 1、1 : 2或I : 3。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，其特征在于海水預處理采用反滲透海水淡化給水預處理技術，包括消毒、凝聚/絮凝、澄清、多介質(zhì)過濾及膜法預處理工藝，膜法預處理包括微濾、超濾和納濾。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，其特征在于所述的能量回收裝置，采用功交換式的能量回收裝置，能量回收率>90%。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，其特征在于反滲透膜組件由若干個膜元件串聯(lián)而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝。將達標排放的廢水與海水按一定比例混合經(jīng)預處理或廢水與海水分別預處理后混合，進入反滲透原水箱，經(jīng)過增壓泵、保安過濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進入反滲透膜，另一部分經(jīng)過回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進入反滲透膜，經(jīng)過反滲透膜的過濾，產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱，達到回用標準，可做軟化水或鍋爐用水。本發(fā)明集成傳統(tǒng)的反滲透海水淡化與廢水深度處理工藝，適當提高了海水溫度，降低了海水鹽度，增加了產(chǎn)水回收率，減少高壓泵能耗、降低了海水淡化成本，同時使廢水資源得到重新利用，有效緩解水資源短缺的難題。
文檔編號C02F1/44GK102701326SQ20121018537
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權日2012年6月7日
發(fā)明者李賽賽, 王智, 高學理 申請人:中國海洋大學