一种海水淡化浓盐水的清洁提镁系统的制作方法

本实用新型属于海洋水资源综合利用领域，尤其是涉及一种海水淡化浓盐水的清洁提镁系统。

背景技术：

海洋中水资源丰富，是一个可靠的水资源储备库。发展海水淡化技术，可从根本上增加淡水资源总量，改善陆地水资源供给，且海水淡化具有不受时空、气候影响，供水稳定，价格逐渐趋向合理，能减少地表和地下水开采等优势，因此，海水淡化是缓解目前淡水资源短缺问题的重要途径。美国和以色列等国已将海水淡化项目列入他们的国家发展计划中，到2015年底全球海水淡化项目投资总额达到5.64×10¹¹美元。中国2015年底也达到日产2.00×10⁶~2.60×10⁶m³的海水淡化能力，2020年将达到日产2.50×10⁶~ 3.00×10⁶m³的海水淡化能力，与2011年底日产7.2×10⁵m³的海水淡化能力相比增长4倍。在大力发展海水淡化技术的同时，需考虑它带来的各种问题。海水淡化后浓海水的处理技术尚不成熟， 海水淡化后浓海水处置问题是制约海水淡化工程发展的瓶颈问题之一。浓海水的处置方法通常是浓海水稀释后直接排海、浓海水直接排入蒸发池、深井注射、浓海水排入地表水或污水处理系统等，这些处置方法既造成严重的能量、资源浪费，又给周边海洋生态环境造成严重危害。

海水淡化后浓海水中钠、镁、钾、氯、溴、锂等元素含量丰富，又多是陆上稀缺的矿产资源。可持续利用浓海水中的化学资源是有效解决陆地资源日渐短缺的重大战略之一。2005年中国发展和改革委员会颁布的《海水利用专项规划》大力支持利用海水资源，既要通过海水淡化提供安全优质的淡水资源，又要大力发展海水综合利用技术。《海水利用专项规划》中明确指出，浓海水制盐、提取镁、溴、钾、锂等元素及其深加工是海水化学资源综合利用的重点，同时通过产品深加工提高附加值，拓宽海水资源利用的应用领域，使之成为我国海洋经济新的增长点。在英国、美国、日本、以色列等国，海水提镁产量达总产量90%以上。我国的海水提镁仍旧处于研发的起步阶段。十二五规划期间，我国每年约排出海水淡化后浓海水5×10⁸t，其中约含1.6×10⁶t镁元素。海水淡化后浓海水中镁资源的利用将成为新的研究热点。海水淡化浓海水提取化学资源，既可降低能耗、节约能源，又可提高产率，具有广阔的发展前景。从长远来看，可以实现废物利用、创造经济效益，也可以解决浓海水的排放带来的环境问题，具有明显的应用价值和环境效益。

目前，海水提镁主要生产工艺如下：首先将贝壳煅烧生产出CaO，并通过加水消化形成石灰乳，接着将石灰乳注入海水中，形成Mg(OH)₂后进行沉淀，然后通过盐酸厂所产HCl将Mg(OH)₂溶解形成MgCl₂·6H₂O，最后干燥脱水后进行电解生产镁产品。这种工艺一般能耗高、占地面积大、污染严重，不符合可持续经济发展道路，如何合理地利用海水淡化系统浓海水提镁是目前海洋资源开发领域的重点研究课题之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种海水淡化浓盐水的清洁提镁系统

为此，本实用新型的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种海水淡化浓盐水的清洁提镁系统，所述海水淡化浓盐水的清洁提镁系统包括：

- 淡化系统，所述淡化系统的入口通入海水；

- 分盐系统，所述分盐系统的入口与淡化系统的浓缩液出口相连接；

- 软化系统，所述软化系统的入口与分盐系统的浓缩液出口相连接；

- 压滤干燥系统，所述压滤干燥系统的入口与软化系统的泥渣出口相连接；

- 反应池，所述反应池中投加来自压滤干燥系统所产生的Mg(OH)₂晶体并投加酸液；

- 浓缩系统，所述浓缩系统的入口与反应池的出口相连接；

- 电热干燥系统，所述电热干燥系统的入口与浓缩系统的出口相连接；

- 熔融电解系统，所述熔融电解系统中投加来自电热干燥系统所产生的MgCl₂晶体，并熔融电解产生Mg产品和副产品Cl₂；

以及

- 供电系统，所述供电系统包括风力供电系统和太阳能供电系统，所述风力供电系统为淡化系统、分盐系统、软化系统和压滤干燥系统提供电力支持，所述太阳能供电系统为海水淡化浓盐水的清洁提镁系统中剩余的设备提供电力支持。

本实用新型提供一种海水淡化浓盐水的清洁提镁系统，所述海水淡化浓盐水的清洁提镁系统通过淡化系统将海水进行了淡化，通过分盐系统将淡化系统得到的浓缩液进行了分盐处理，通过软化系统将分盐系统分盐得到的浓缩液中的Mg²⁺进行软化沉淀，软化系统中得到的泥渣沉淀经过压滤干燥系统的压滤干燥得到Mg(OH)₂晶体，将Mg(OH)₂晶体投入到反应池中进行反应，再通过浓缩系统对反应池中反应得到的MgCl₂溶液进行浓缩，然后通过电热干燥系统进行干燥得到MgCl₂晶体，再通过熔融电解系统进行熔融电解，得到Mg产品和副产品氯气。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述淡化系统为反渗透装置，所述反渗透装置用于对海水进行淡化处理。

所述分盐系统为纳滤装置，所述纳滤装置中的纳滤膜为一二价纳滤分离膜。

所述分盐系统为电渗析装置，所述电渗析装置中的电渗析膜为一多价离子交换膜。

所述软化系统为管式超滤装置，所述管式超滤装置与分盐系统的连接管道上设置碱液入口。

所述压滤干燥系统包括压滤装置和干燥装置，所述压滤装置和干燥装置顺次设置。

所述浓缩系统包括电驱动膜装置和膜蒸馏装置，所述电驱动膜和膜蒸馏装置顺次设置。

所述海水淡化浓盐水的清洁提镁系统还设置双极膜装置，所述双极膜装置的盐室入口与分盐系统的透过液出口相连接，所述双极膜装置的碱液出口与分盐系统和软化系统之间的连接管路相连接，所述双极膜装置的酸液出口与反应池相连接。

所述海水淡化浓盐水的清洁提镁系统还设置氯气消毒池，所述氯气消毒池中通入来自熔融电解系统的氯气和来自淡化系统的产水。

本实用新型所提供的海水淡化浓盐水的清洁提镁系统具有如下优点：

（1）设置一二价纳滤分离膜装置或一多价离子交换膜电渗析装置进行分盐处理能够净化氯化钠溶液，提高双极膜装置的运行经济性，同时能够增加镁离子的浓度，进而提高Mg(OH)₂的产率。

（2）设置管式超滤装置能够提高Mg(OH)₂的浓度，增强沉淀效果，减小系统占地面积。

（3）设置电驱动膜装置和膜蒸馏装置进行浓缩，可减小电热干燥系统的投资成本和运行成本，多级浓缩装置（电驱动膜装置和膜蒸馏装置）能够提高浓缩的技术可行性和经济合理性。

（4）熔融电解系统熔融电解得到的副产物氯气用于淡化系统的产水消毒，能够提高整个系统的经济性。

（5）整个系统用电采用风力供电系统和太阳能供电系统两者互补发电的形式进行供电，降低了系统运行的电耗费用。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种海水淡化浓盐水的清洁提镁系统的示意图；

图中：1-反渗透装置；2-纳滤装置；3-管式超滤装置；4-压滤干燥系统；5-反应池；601-电驱动膜装置；602-膜蒸馏装置；7-电热干燥系统；8-熔融电解系统；901-风力供电系统；902-太阳能供电系统；10-双极膜装置；11-氯气消毒池。

具体实施方式

参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细地描述。

一种海水淡化浓盐水的清洁提镁系统，包括：

- 淡化系统，淡化系统的入口通入海水；

- 分盐系统，分盐系统的入口与淡化系统的浓缩液出口相连接；

- 软化系统，软化系统的入口与分盐系统的浓缩液出口相连接；

- 压滤干燥系统4，压滤干燥系统4的入口与软化系统的泥渣出口相连接；

- 反应池5，反应池5中投加来自压滤干燥系统所产生的Mg(OH)₂晶体并投加酸液；

- 浓缩系统，浓缩系统的入口与反应池的出口相连接；

- 电热干燥系统7，电热干燥系统7的入口与浓缩系统的出口相连接；

- 熔融电解系统8，熔融电解系统8中投加来自电热干燥系统所产生的MgCl₂晶体，并熔融电解产生Mg产品和副产品Cl₂；

以及

- 供电系统，供电系统包括风力供电系统和太阳能供电系统，风力供电系统为淡化系统、分盐系统、软化系统和压滤干燥系统提供电力支持，太阳能供电系统为海水淡化浓盐水的清洁提镁系统中剩余的设备提供电力支持。

淡化系统为反渗透装置1，反渗透装置1用于对海水进行淡化处理。

分盐系统为纳滤装置2，纳滤装置2中的纳滤膜为一二价纳滤分离膜。当然，在其他实施例中，分盐系统也可以为电渗析装置，电渗析装置中的电渗析膜为一多价离子交换膜。

软化系统为管式超滤装置3，管式超滤装置3与分盐系统的连接管道上设置碱液入口。

压滤干燥系统4包括压滤装置和干燥装置，压滤装置和干燥装置顺次设置。

浓缩系统包括电驱动膜装置601和膜蒸馏装置602，电驱动膜601和膜蒸馏装置602顺次设置。

海水淡化浓盐水的清洁提镁系统还设置双极膜装置10，双极膜装置10的盐室入口与分盐系统的透过液出口相连接，双极膜装置10的碱液出口与分盐系统和软化系统之间的连接管路相连接，双极膜装置10的酸液出口与反应池相连接。

海水淡化浓盐水的清洁提镁系统还设置氯气消毒池11，氯气消毒池11中通入来自熔融电解系统8的氯气和来自淡化系统的产水。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施例，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。