专利名称：新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统及工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统及工艺方法，特别涉及海水淡化、海水制盐、反渗透浓水安全排放系统及工艺方法。
背景技术：
海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区，但并不局限于该地区。由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域，因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。目前，全球海水淡化日产量约3500万立方米左右，其中80%用于饮用水，解决了 I亿多人的供水问题，海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视。全世界直接利用海水作为工业冷却水总量每年约6000亿立方米左右，替代了大量宝贵的淡水资源；全世界每年从海洋中提盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨等。 海水淡化方法有十余种。目前主要方法有多效蒸发(MED)、反渗透(RO)和多级闪蒸(MSF)等，而适用于大型的海水淡化的方法只有MED、MSF和SWRO。MED方法中低温多效蒸馏(LT-MED)开发后在世界范围内迅速得到了较广泛的应用，当前与SWRO和MSF —起成为最具发展前景的海水淡化技术。低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70°C的淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。SWRO法(反渗透法海水淡化)是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/4。因此，从1974年起，美日等发达国家就先后把发展重心转向反渗透法。SWRO法具有的投资低、能耗低、建设周期短等优点，适用于建造各种规模的海水淡化工程。其突出优点就是成本较低，大约在0. 50 0. 70美元/m3淡化之间，这还取决于能源成本。但是SWRO在制取淡水的同时也产生了大量的浓盐水(约占原海水量的55飞0%)，如果直接排放则会对附近海域和环境产生恶劣影响。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统。本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统，其包括原水箱、超滤装置、超滤水箱、海水反渗透淡化装置、产水箱、电渗析盐水分离装置和浓盐水箱；其中所述原水箱、超滤装置、超滤水箱、海水反渗透淡化装置和产水箱之间依次通过管道或管道和泵相连接，所述海水反渗透淡化装置、电渗析盐水分离装置和浓盐水箱之间依次通过管道相连接。上述一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统中，具体为所述超滤装置通过管道与所述超滤水箱相连接；所述超滤水箱通过泵和管道与所述海水反渗透淡化装置相连接；所述海水反渗透淡化装置通过管道与所述产水箱相连接；所述海水反渗透淡化装置通过管道与所述的电渗析盐水分离装置相连接；所述的电渗析盐水分离装置通过管道与所述的浓盐水箱相连接。一种优选技术方案，其特征在于所述的超滤装置采用中空纤维超滤膜。一种优选技术方案，其特征在于所述的海水反渗透淡化装置采用卷式反渗透膜。一种优选技术方案，其特征在于所述的海水反渗透淡化装置还包括能量回收系统。一种优选技术方案，其特征在于所述的电渗析盐水分离装置采用一价离子选择透过膜，对海水反渗透淡化装置得到的反渗透浓水中的一价离子进行浓缩。本发明的另一目的是提供一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料工艺方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料工艺方法，包括如下步骤(I)储存在原水箱里的经过预处理的海水通过超滤装置进行过滤，去除掉几乎所有的悬浮物、颗粒、细菌、病毒以及胶体、大分子有机物等，并储存于超滤水箱；(2)经步骤(I)处理过的海水再经过反渗透淡化装置，去除掉绝大部分盐分，得到淡水并储存于广水箱；( 3 )经步骤(2 )处理得到反渗透浓水经过电渗析盐水分离装置进行一价离子浓缩，所述的电渗析盐水分离装置采用的是一价离子选择透过膜；(4)经步骤(3)处理得到的浓盐水作为精制盐或盐化工的原料，储存于浓盐水箱；(5)经步骤(3)处理得到的淡盐水直接排放到附近海域。所述预处理可以采用气浮过滤或混凝沉淀+砂滤等，去除掉大部分悬浮物、胶体和部分有机物等。本发明的优点是本发明是将经过预处理的海水首先采用超滤装置对海水进行处理，去除掉几乎所有悬浮物、颗粒、细菌、病毒以及胶体、大分子有机物等；然后进入海水反渗透淡化系统去除海水中的绝大部分盐分得到淡水。海水反渗透淡化系统所排放的浓盐水进入电渗析装置，利用一价离子选择透过膜将海水中的一价离子进行浓缩，得到高浓度NaCl溶液的同时，也可得到含盐量相对较低的淡盐水。通过本发明系统和工艺的处理，一方面可以得到精制盐或盐化工的原料，另一方面可以得到淡水，同时电渗析处理产生的淡盐水TDS较低，一般不超过45000ppm，直接排放不会对周边海域和环境造成影响，对于我国北方地区开发利用海洋资源，提取淡水和高品质食盐方面具有很好的应用价值。下面通过实施例和附图对本发明进行详细说明。应该理解的是，所述的实施例仅仅涉及本发明的优选实施方案，在不脱离本发明的精神和范围情况下，各种成分及含量的变化和改进都是可能的。
图I为本发明的系统示意图。图2为本发明的工艺流程图。附图标记说明
0经过预处理的海水I原水箱2超滤装置3超滤水箱4海水反渗透淡化装置5产水箱6电渗析盐水分离装置7浓盐水箱8电渗析淡盐水排放
具体实施例方式如图I所示，为本发明新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统的示意图，其包括原水箱I、超滤装置2、超滤水箱3、海水反渗透淡化装置(反渗透装置)4、产水箱5、电渗析盐水分离装置(电渗析装置)6和浓盐水箱7 ;其中，经过预处理的海水0存储于原水箱I中，原水箱I通过泵和管道与超滤装置2相连接；超滤装置2通过管道与超滤水箱3相连接；超滤水箱3通过泵和管道与海水反渗透淡化装置4相连接；海水反渗透淡化装置4通过管道分别与产水箱5和电渗析盐水分离装置6相连接；电渗析盐水分离装置6通过管道与浓盐水箱7相连接，并通过管道进行电渗析淡盐水排放。超滤装置2采用中空纤维超滤膜，海水反渗透淡化装置4采用卷式反渗透膜。电渗析盐水分离装置6采用一价离子选择透过膜对海水中的一价离子进行浓缩。进一步地，海水反渗透淡化装置4还包含能量回收系统。如图2所示，为本发明新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料工艺的工艺流程图，其包括如下步骤(I)将海水输送到预处理系统，同时在进水中投加杀菌剂(如次氯酸钠)、混凝剂(如聚合氯化铝或三氯化铁)和助凝剂(如聚丙烯酰胺)，进行气浮过滤或混凝沉淀和砂滤处理；经过预处理的海水储存在清水箱(即原水箱)中，然后经给水泵和管路输送到两个超滤(UF)装置中进行超滤，去除掉几乎所有的悬浮物、颗粒、细菌、病毒以及胶体、大分子有机物等，并储存于超滤水箱；超滤装置采用中空纤维超滤膜，如PVDF中空纤维外压式超滤膜，型号为SMT600-P50，平均孔径0. I ii m，有效膜面积50m2 ；(2)经步骤(I)处理的海水依次经提升泵、SffRO高压泵及管路输送到海水反渗透淡化(SWRO )装置，同时在进水中投加阻垢剂和还原剂，经过海水反渗透淡化装置处理，去除掉绝大部分盐分，得到淡水并储存于产水箱；海水反渗透淡化装置采用卷式反渗透膜，如采用有效膜面积为400ft2的卷式反渗透超低压海水膜，有效分离层材质为芳香聚酰胺；海水反渗透淡化装置还可包含能量回收系统。采用功交换式的能量回收装置可以利用反渗透浓水的残余压力通过高效率的功交换对反渗透进水增压，从而降低整个反渗透系统的能耗。如图2所示，能量回收装置的淡盐水侧分别与SWRO提升泵泵出口支管道和增压泵入口管道相连接；浓水侧分别与反渗透高压浓水管道和浓水排放管道相连接。(3)经步骤(2)处理所得到的反渗透浓水经管路输送到电渗析(ED)盐水分离装置，进行一价离子浓缩，电渗析盐水分离装置采用一价离子选择透过膜，如共使用300对单片膜面积为0. 25m2的电渗析膜，可以使海水中的钠离子、氯离子等一价离子浓缩于浓盐水侧并排出，而含有其他离子的淡盐水从淡盐水侧排出；(4)经步骤(3)处理得到的浓盐水储存于浓盐水箱，作为精制盐或盐化工的原料；
(5)经步骤(3)处理，电渗析(ED)盐水分离装置产生的淡盐水直接排放到附近海域。经过预处理的海水进入超滤(UF)系统，可以去除掉几乎所有悬浮物、颗粒、细菌、病毒以及胶体、大分子有机物等；经过UF处理的海水进入海水反渗透(SWRO)淡化装置，去除掉绝大部分盐类，得到淡水；海水反渗透(SWRO)淡化装置所排出的浓盐水进入电渗析(ED)盐水分离装置，将浓海水中的钠离子和氯离子浓缩，浓盐水作为精制盐或盐化工的原料，淡盐水的总含盐量低于45000ppm，直接排放不会对周边海域和环境造成影响。所以，经过本发明的工艺处理，不仅可以获取高质量的精制盐或盐化工的原料和高品质的淡水，同时避免了 SWRO浓盐水对海域生态环境的负面影响，还可以大幅度降低海水制盐与海水淡化的成本，特别是对于我国北方缺水地区具有很好的使用价值。北京市新能源及海水淡化技术创新示范项目中采用了本发明的系统和工艺技术。 本海水淡化项目按功能块可分为海水前处理部分、超滤过滤部分、反渗透脱盐淡化部分、浓海水盐分提取和淡化部分。I.设计基础( I)海水水质
权利要求
1.一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统，其包括原水箱、超滤装置、超滤水箱、海水反渗透淡化装置、产水箱、电渗析盐水分离装置和浓盐水箱；其中所述原水箱、超滤装置、超滤水箱、海水反渗透淡化装置和产水箱之间依次通过管道或管道和泵相连接，所述海水反渗透淡化装置、电渗析盐水分离装置和浓盐水箱之间依次通过管道相连接。
2.如权利要求I所述的新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统，其特征在于所述的超滤装置采用中空纤维超滤膜。
3.如权利要求I所述的新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统，其特征在于所述的海水反渗透淡化装置采用卷式反渗透膜。
4.如权利要求I所述的新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统，其特征在于所述的海水反渗透淡化装置还包括能量回收系统。
5.如权利要求I所述的新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统，其特征在于所述的电渗析盐水分离装置采用一价离子选择透过膜。
6.一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料工艺方法，包括如下步骤 (1)储存在原水箱里的经过预处理的海水通过超滤装置进行过滤，去除掉悬浮物、颗粒、细菌、病毒、胶体和大分子有机物，并储存于超滤水箱； (2)经步骤(I)处理过的海水再经过反渗透淡化装置，去除掉绝大部分盐分，得到淡水并储存于产水箱； (3 )经步骤(2 )处理得到反渗透浓水经过电渗析盐水分离装置进行一价离子浓缩，所述的电渗析盐水分离装置采用的是一价离子选择透过膜； (4)经步骤(3)处理得到的浓盐水作为精制盐或盐化工的原料，储存于浓盐水箱； (5)经步骤(3)处理得到的淡盐水直接排放到附近海域。
7.如权利要求6所述的一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料工艺方法，其特征在于所述预处理为气浮过滤或混凝沉淀和砂滤处理。
全文摘要
本发明涉及一种新型膜法海水淡化制取淡水和制盐原料系统及工艺方法。系统包括原水箱、超滤装置、超滤水箱、海水反渗透淡化装置、产水箱、电渗析盐水分离装置和浓盐水箱；其中原水箱、超滤装置、超滤水箱、海水反渗透淡化装置和产水箱之间依次通过管道或管道和泵相连接，海水反渗透淡化装置、电渗析盐水分离装置和浓盐水箱之间依次通过管道相连接。经过本发明的工艺处理，不仅可以获取高质量的精制盐或盐化工的原料和高品质的淡水，同时避免了SWRO浓盐水排放对海域生态环境的负面影响，还可以大幅度降低海水制盐与海水淡化的成本，特别是对于我国北方缺水地区具有很好的使用价值。
文档编号C02F103/08GK102659272SQ201210165120
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者张松建 申请人:北京赛诺水务科技有限公司