反渗透海水淡化方法及系统与流程

本发明涉及海水淡化技术领域，具体的说涉及一种反渗透海水淡化方法及系统。

背景技术

海水反渗透淡化技术目前已经非常成熟，现有的海水反渗透淡化技术在生产淡水的同时，会产生大量的浓盐水，但是现有对浓盐水的处理方法通常是直接排放，这样不仅给排放区域的局部海水环境的盐度梯度带来显著影响(一般浓盐水的盐度是海水盐度的两倍)，也造成了浓盐水的浪费，基于上述问题，需要设计一种对浓盐水进行稀释之后排放，以利用浓盐水进行能量回收利用，并降低对海水环境的盐度梯度的影响。

技术实现要素：

鉴于以上所述的技术问题，本发明实施例提供了一种反渗透海水淡化方法及系统，解决现有海水反渗透淡化方法直接将浓盐水排放带来局部海水盐度梯度升高的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种反渗透海水淡化方法，包括：

对海水进行增压处理；

通过反渗透膜对海水进行淡化处理，生成淡水的同时生成浓盐水；

借助渗透膜使海水稀释浓盐水的同时，提高浓盐水的流量及压力；

利用稀释后的浓盐水驱动涡轮发电设备。

可选择地，在所述通过反渗透膜对海水进行淡化处理步骤之前，还包括：

对海水进行过滤处理。

可选择地，在所述借助渗透膜使海水稀释浓盐水步骤之前，还包括：

通过能量回收装置回收浓盐水的能量，使浓盐水的压力降低，并提升流经所述反渗透膜的海水的压力。

可选择地，所述借助渗透膜使海水稀释浓盐水步骤中的海水为所述增压处理之后的海水。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种反渗透海水淡化系统，包括：

第一增压装置，用于对海水进行增压；

反渗透膜单元，与所述第一增压装置的出口连接，用于对海水进行反渗透，生成淡水的同时生成浓盐水；

渗透膜单元，与所述反渗透膜单元的浓盐水出口连接，用于使海水稀释浓盐水，并提高浓盐水的流量及压力；

涡轮发电设备，用于借助稀释后的浓盐水驱动发电。

可选择地，还包括第二增压装置，设置在所述第一增压装置与所述反渗透膜单元之间的管路上，所述第二增压装置的入口与所述第一增压装置的高压流体出口连接，所述第二增压装置的出口与所述反渗透膜单元的海水入口连接。

可选择地，还包括过滤单元，设置在与所述反渗透膜单元的海水入口连接的管路上，用于对海水进行过滤处理。

进一步可选地，所述过滤单元位于所述第一增压装置的入口管路或出口管路上。

可选择地，还包括能量回收装置，所述能量回收装置的浓盐水入口与所述反渗透膜单元的浓盐水出口连通，所述能量回收装置的浓盐水出口与所述渗透膜单元的浓盐水入口连接，使所述能量回收装置受浓盐水驱动，提升流经所述能量回收装置的海水入口和海水出口之间的海水的压力。

进一步可选择地，所述能量回收装置的海水入口与所述第一增压装置的出口连通，所述能量回收装置的海水出口与所述反渗透膜单元的海水入口连通。

可选择地，所述能量回收装置为透平式能量回收装置或等压式能量回收装置。

可选择地，还包括第三增压装置，设置在所述能量回收装置的海水出口与所述反渗透膜单元的海水入口之间的管路上，所述第三增压装置的低压流体入口与所述能量回收装置的海水出口连接，所述第三增压装置的高压流体出口与所述反渗透膜单元的海水入口连接。

可选择地，所述渗透膜单元的海水入口与所述第一增压装置的出口连通。

本发明实施例提供的反渗透海水淡化方法及系统，能够利用反渗透法海水淡化产生的浓盐水与新鲜海水之间的渗透压做功产生的能量，将浓盐水与新鲜海水利用只允许水通过而能够拦截盐分离子的半透膜(即渗透膜)隔离开，由于渗透压的作用，新鲜海水中的水分子透过半透膜进入浓盐水，在此过程中：浓盐水在半透膜一侧得到淡水稀释，流量增加，推动涡轮发电设备发电；新鲜海水不断浓缩，减小流量，达到一定盐度平衡时排放。使用本发明实施例提供的反渗透海水淡化方法及系统生成的浓盐水的渗透压被回收利用而不是直接排放，能够在完成海水淡化的同时，充分利用渗透能进行发电；在排放之前，浓盐水被海水稀释，从而降低排放过程中对海水环境的盐度梯度影响。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是本发明一实施例提供的一种反渗透海水淡化系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的另一种反渗透海水淡化系统的结构示意图。

图中：

101、第一增压装置；102、第二增压装置；103、第三增压装置；

200、反渗透膜单元；

300、渗透膜单元；

400、涡轮发电设备；

500、过滤单元；

600、能量回收装置。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。

如图1和图2所示：本发明实施例提供一种反渗透海水淡化方法，其特征在于，包括：

对海水进行增压处理，例如可以使用增压泵；

通过反渗透膜对海水进行淡化处理，生成淡水的同时生成浓盐水；增压之后的海水进入到反渗透膜，在压力作用下，通过反渗透膜对海水中的盐分离子起到拦截的作用，而只允许水分子通过反渗透膜，从而实现了海水淡化并同时生成淡水和浓盐水；

借助渗透膜使海水稀释浓盐水的同时，提高浓盐水的流量及压力；此时的浓盐水可以是直接由以上步骤生成的高压浓盐水，也可以是通过能量回收装置进行能量回收能量之后压力降低的低压浓盐水，通过在浓盐水渗透压的作用下，海水中的水分子通过渗透膜进入到浓盐水中，以对浓盐水进行稀释，同时可以提升浓盐水的流量及压力，可以对其进行利用；

利用稀释后的浓盐水驱动涡轮发电设备；稀释后的浓盐水的压力提升，从而可以用于驱动涡轮发电设备运转发电。

本发明实施例中的反渗透膜和渗透膜，都是半透膜，其作用的不同之处在于，反渗透膜通过提升海水压力将海水中的水分子透过半透膜而实现淡化，而渗透膜则通过渗透压将海水中的水分子渗透到浓盐水中以达到对浓盐水稀释的目的。

本发明实施例提供的反渗透海水淡化方法，能够利用反渗透法海水淡化产生的浓盐水与新鲜海水之间的渗透压做功产生的能量，将浓盐水与新鲜海水利用只允许水通过而能够拦截盐分离子的半透膜(即渗透膜)隔离开，由于渗透压的作用，新鲜海水中的水分子透过半透膜进入浓盐水，在此过程中：浓盐水在半透膜一侧得到淡水稀释，流量增加，推动涡轮发电设备发电；新鲜海水不断浓缩，减小流量，达到一定盐度平衡时排放。使用本发明实施例提供的反渗透海水淡化方法生成的浓盐水的渗透压被回收利用而不是直接排放，能够在完成海水淡化的同时，充分利用渗透能进行发电；在排放之前，浓盐水被海水稀释，从而降低排放过程中对海水环境的盐度梯度影响。

可选择地，本发明实施例提供一种反渗透海水淡化方法中，在所述通过反渗透膜对海水进行淡化处理步骤之前，还包括对海水进行过滤处理。通过过滤处理之后，可以确保各个管路以及增压设备中减少杂质的残留，从而延长各个增压设备的使用寿命。

可选择地，本发明实施例提供一种反渗透海水淡化方法中，在所述借助渗透膜使海水稀释浓盐水步骤之前，还包括：

通过能量回收装置回收浓盐水的能量，使浓盐水的压力降低，并提升流经所述反渗透膜的海水的压力。

能量回收装置能够回收浓盐水中的高压能量，并利用其提升流经反渗透膜的海水的压力，从而可以提高流经反渗透膜的海水，使海水淡化效率更高，而此过程并不需要额外的动力，所以更环保高效。

可选择地，本发明实施例提供一种反渗透海水淡化方法中，所述借助渗透膜使海水稀释浓盐水步骤中的海水为所述增压处理之后的海水。

在实施的过程中，可以将增压处理之后的海水分出一个支路用于为渗透膜提供高压海水，高压海水与低压浓盐水(此时的低压是相对于海水的高压而言)之间，形成了压力渗透，借助于浓盐水自身高浓度产生的渗透能，所以可以在稀释浓盐水的同时进一步提升浓盐水的压力。

结合图1和图2所示，本发明实施例还提供一种反渗透海水淡化系统，包括：第一增压装置101、反渗透膜单元200、渗透膜单元300以及涡轮发电设备400，其中，

第一增压装置101，用于对海水进行增压；其中的第一增压装置101例如可以使用增压泵；

反渗透膜单元200，与所述第一增压装置101的出口连接，用于对海水进行反渗透，生成淡水的同时生成浓盐水；增压之后的海水进入到反渗透膜单元200，在压力作用下，通过反渗透膜对海水中的盐分离子起到拦截的作用，而只允许水分子通过反渗透膜，从而实现了海水淡化并同时生成淡水和浓盐水；

渗透膜单元300，与所述反渗透膜单元200的浓盐水出口连接，用于使海水稀释浓盐水，并提高浓盐水的流量及压力；此时的浓盐水可以是直接由第一增压装置101生成的高压浓盐水，也可以是通过下面实施例给出的能量回收装置进行能量600回收能量之后压力降低的低压浓盐水，通过在浓盐水渗透压的作用下，海水中的水分子通过渗透膜进入到浓盐水中，以对浓盐水进行稀释，同时可以提升浓盐水的流量及压力，可以对其进行利用；

涡轮发电设备400，用于借助稀释后的浓盐水驱动发电；通过渗透膜单元300对浓盐水稀释后，可以大幅度增加浓盐水的流量和压力，从而可以利用浓盐水驱动涡轮发电设备400运转发电。

其中的反渗透膜单元200内部通过反渗透膜分隔成两个腔室，其中一个腔室设有海水入口和浓盐水出口，另一个腔室设有淡水出口；

其中的渗透膜单元300，内部通过渗透膜分隔成两个腔室，其中一个腔室设有海水入口和盐水出口，另一个腔室设有浓盐水入口和浓盐水出口。

本发明实施例中的反渗透膜和渗透膜，都是半透膜，其作用的不同之处在于，反渗透膜通过提升海水压力将海水中的水分子透过半透膜而实现淡化，而渗透膜则通过渗透压将海水中的水分子渗透到浓盐水中以达到对浓盐水稀释的目的。

本发明实施例提供的反渗透海水淡化系统，能够利用反渗透法海水淡化产生的浓盐水与新鲜海水之间的渗透压做功产生的能量，将浓盐水与新鲜海水利用只允许水通过而能够拦截盐分离子的半透膜(即渗透膜)隔离开，由于渗透压的作用，新鲜海水中的水分子透过半透膜进入浓盐水，在此过程中：浓盐水在半透膜一侧得到淡水稀释，流量增加，推动涡轮发电设备发电；新鲜海水不断浓缩，减小流量，达到一定盐度平衡时排放。使用本发明实施例提供的反渗透海水淡化系统生成的浓盐水的渗透压被回收利用而不是直接排放，能够在完成海水淡化的同时，充分利用渗透能进行发电；在排放之前，浓盐水被海水稀释，从而降低排放过程中对海水环境的盐度梯度影响。

可选择地，本发明实施例提供的一种反渗透海水淡化系统，还包括第二增压装置102，设置在所述第一增压装置101与所述反渗透膜单元200之间的管路上，第二增压装置102的入口与第一增压装置101的高压流体出口连接，第二增压装置102的出口与反渗透膜单元200的海水入口连接。第二增压装置102，例如可以选用高压泵；借助第二增压装置102，可以进一步提升进入到反渗透膜单元200中的海水的压力，以提高反渗透膜单元200的海水淡化效率。

可选择地，本发明实施例提供的一种反渗透海水淡化系统，还包括过滤单元500，设置在与所述反渗透膜单元200的海水入口连接的管路上，用于对海水进行过滤处理。过滤单元500，例如可以采用保安过滤器；过滤单元500能够对进入反渗透膜单元200的海水进行过滤，防止反渗透膜单元200内部的反渗透膜被海水中的杂质堵塞。

可选择地，本发明实施例提供的一种反渗透海水淡化系统中，所述过滤单元500位于所述第一增压装置101的入口管路或出口管路上，以对进入到系统管路中的海水的杂质起到过滤的作用，避免因杂质而导致反渗透膜、渗透膜的堵塞，以及避免杂质在其他增压设备上累积，从而延长整个系统的额使用寿命，提高系统的工作效率，提高海水淡化的效果。

可选择地，本发明实施例提供一种反渗透海水淡化系统，还包括能量回收装置600，能量回收装置600的浓盐水入口与反渗透膜单元200的浓盐水出口连通，能量回收装置600的浓盐水出口与渗透膜单元300的浓盐水入口连接，使能量回收装置600受浓盐水驱动，提升流经所述能量回收装置600的海水入口和海水出口之间的海水的压力。

可选择地，本发明实施例提供的一种反渗透海水淡化系统中，所述能量回收装置600的海水入口与所述第一增压装置101的出口连通，所述能量回收装置600的海水出口与所述反渗透膜单元200的海水入口连通。

可选择地，本发明实施例提供的一种反渗透海水淡化系统中，所述能量回收装置600为透平式能量回收装置或等压式能量回收装置。

能量回收装置600的选择可以根据系统的管路布局进行设计，例如：

如图1所示实施例提供的反渗透海水淡化系统，海水从第一增压装置101的出口由一个支路经过第二增压装置102之后进入到反渗透膜单元200的海水入口，另一个支路经过能量回收装置600对海水升压之后再连接到反渗透膜单元200的海水入口作为第二个支路，从而形成多支路海水混流的连接方式；采用多个支路混流的方式，本实施例中的能量回收装置600可以使用等压式能量回收装置。

如图2所示实施例提供的反渗透海水淡化系统，海水从第一增压装置101的出口经过第二增压装置102之后，直接由能量回收装置600增压并送入到反渗透膜单元200的海水入口，本实施例中的能量回收装置600可以使用透平式能量回收装置。

可选择地，本发明实施例提供的一种反渗透海水淡化系统，还包括第三增压装置103，设置在所述能量回收装置600的海水出口与反渗透膜单元200的海水入口之间的管路上，第三增压装置103的低压流体入口与能量回收装置600的海水出口连接，第三增压装置103的的高压流体出口与反渗透膜单元200的海水入口连接。本实施例提供的反渗透海水淡化系统采用多个支路混流的方式。第三增压装置103，例如可以采用压力提升泵，可以提高能量回收装置600所在支路的海水的压力，并输送给反渗透膜单元200。

可选择地，本发明实施例提供的一种反渗透海水淡化系统中，所述渗透膜单元300的海水入口与所述第一增压装置101的出口连通。利用第一增压装置101增压的海水并提供给渗透膜单元300，从而使高压海水与低压浓盐水(此时的低压是相对于海水的高压而言)之间，形成了压力渗透，借助于浓盐水自身高浓度产生的渗透能，所以可以在稀释浓盐水的同时进一步提升浓盐水的压力。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。