一种纳滤海水淡化系统的制作方法

本实用新型涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种纳滤海水淡化系统。

背景技术：

海水淡化是一种向海洋要淡水的高新技术，而海水是一种盐含量高、硬度大、浊度变动大、同时悬浮有不同粒径的有机和无机微粒及微生物的盐水溶液，海水淡化系统即为一种海水脱盐，获得淡水的脱盐系统。

相关技术中，纳滤装置通常作为一种预脱盐装置应用在海水淡化系统中。纳滤装置中的纳滤膜截流二价及以上的离子，而允许通过单价离子，含有单价离子的产出水继续经脱盐装置处理，以制备得到淡水，被截留的含有二价及以上离子的浓水通常直接排放到大海或用于生产纯度较低的工业盐。

设计人发现现有技术至少存在以下问题：

被截流的含有二价及以上离子的浓水含有大量的镁离子，直接排放到大海或用于生产纯度较低的工业盐会造成资源浪费。

技术实现要素：

本实用新型提供一种纳滤海水淡化系统，可解决上述技术问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种纳滤海水淡化系统，包括：

纳滤装置，所述纳滤装置具有进水口、产出水出口和浓水出口；

与所述产出水出口连通的脱盐装置；

所述纳滤海水淡化系统还包括：

进液口与所述浓水出口连通的反应器，所述反应器中具有磷酸盐和铵盐，用于与浓水中镁离子反应，生成磷酸镁铵；以及

与所述反应器的出液口连通的脱水机。

在一种可能的设计中，所述纳滤装置包括一级纳滤器或多级纳滤器；

且，所述多级纳滤器包括多个并联的纳滤单元。

在一种可能的设计中，所述脱盐装置为反渗透设备。

在一种可能的设计中，所述反应器包括磷酸盐加药系统和铵盐加药系统。

在一种可能的设计中，所述脱水机为离心脱水机。

在一种可能的设计中，所述纳滤海水淡化系统还包括：与所述纳滤装置的进水口连通的海水预处理装置，用于过滤海水中的悬浮物、胶体颗粒及有机物。

在一种可能的设计中，所述海水预处理装置包括：滤池和过滤器；

所述滤池、所述过滤器、所述纳滤装置顺次连通。

在一种可能的设计中，所述滤池为絮凝沉淀池和/或V型滤池。

在一种可能的设计中，所述过滤器为双介质过滤器、细砂过滤器和膜过滤器中的至少一种。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：通过设置反应器与浓水出口连通，使纳滤装置截流下的含有二价及以上离子的浓水输送至反应器中，浓水中的镁离子与反应器中的磷酸盐和铵盐反应，生成磷酸镁铵等可用作肥料的晶体，从而避免了浓水直接排放到大海或用于生产纯度较低的工业盐会造成资源浪费，有利于海水的综合利用，同时提高了纳滤海水淡化系统的附加价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的纳滤海水淡化系统的第一类结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的纳滤海水淡化系统的第二类结构示意图。

图中的附图标记分别表示：

1-纳滤装置；

2-脱盐装置；

3-反应器；

4-脱水机；

5-海水预处理装置；501-絮凝沉淀池；502-V型滤池；503-超滤装置。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种纳滤海水淡化系统，如图1所示，该系统包括：

纳滤装置1，纳滤装置1具有进水口、产出水出口和浓水出口；

与产出水出口连通的脱盐装置2；该纳滤海水淡化系统还包括：

进液口与浓水出口连通的反应器3，反应器3中具有磷酸盐和铵盐，用于与浓水中镁离子反应，生成磷酸镁铵；以及

与反应器3的出液口连通的脱水机4。

本实用新型实施例提供的纳滤海水淡化系统，通过设置反应器3与浓水出口连通，使纳滤装置1截流下的含有二价及以上离子(例如镁离子)的浓水输送至反应器3中，浓水中的镁离子与反应器3中的磷酸盐和铵盐反应，生成磷酸镁铵等可用作肥料的晶体，从而避免了浓水直接排放到大海或用于生产纯度较低的工业盐会造成资源浪费，有利于海水的综合利用，同时提高了纳滤海水淡化系统的附加价值。

应用时，将待处理的海水通过进水口输送至纳滤装置1中，纳滤装置1将海水中单价盐和高价盐(二价及以上离子盐)进行分离，分离出其中含有单价离子的产出水从产出水出口排出，被继续输送至脱盐装置2，用于进一步制备淡水；而分离出的含有二价及以上离子的浓水从浓水出口排出，被输送至反应器3，与反应器3中的磷酸盐和铵盐反应，生成磷酸镁铵晶体，结晶后的混合溶液从反应器3的出液口被输送至脱水机4中，经脱水机4脱水后获得以磷酸镁铵为主要成分的固体缓释肥；而脱水后的滤液因含有大量的氨离子或氨水，可罐装作为液体肥料。

另外，与现有的纳滤海水淡化系统相比，本实用新型的淡化系统利用了常规排放的镁离子，生产出高附加值肥料，能有效减低海水淡化制水成本。且本实用新型提供的海水淡化系统，即充分利用纳滤浓水中的镁元素，制备高附加值的磷肥(主要成分为磷酸镁铵)，同时生产出液体氮肥，最大限度利用海水中的钙镁元素和磷肥脱水后产生的废水。粗略估算，因这两部分肥料产生的经济效益，可降低海水淡化制水成本10％以上。

优选地，经脱水机4脱水后所得晶体的含水率在90％以上，所选用的脱水机4可以为离心脱水机，也可以为真空脱水机或其他形式的脱水机。

在上述的纳滤海水淡化系统中，纳滤装置1可包括一级纳滤器，同时为了进一步获取单价离子(氯化钠盐)，以提高后续工艺中工业盐的回收率，还可设置纳滤装置1包括多级纳滤器，且多级纳滤器包括多个并联的纳滤单元。

当采用一级纳滤器时，待处理的海水经一级纳滤器处理后，含有单价离子的产出水被输送至脱盐装置2，而含有二价及以上离子的浓水被输送至反应器3中。

当采用多级纳滤器时，海水经一级纳滤器处理后，含有二价及以上离子的浓水被输送到下一级纳滤器中，进一步分离单价和高价离子。

以纳滤装置1包括二级纳滤器(具有第一纳滤单元和第二纳滤单元)为例，应用时，将待处理的海水由高压泵体泵入第一纳滤单元，经过第一纳滤单元处理后，已经除去二价离子的产出水自流进入脱盐装置2(作为脱盐装置2的进水)，而浓水自流进入第二纳滤单元中；在第二纳滤单元中对浓水进行进一步处理，得到含单价离子氯化钠盐的产出水，该产出水自流进入脱盐装置2(作为脱盐装置2的进水)，而第二纳滤单元处理后的浓水进入反应器3，作为反应器3的进料。

其中，纳滤装置1的回收率可达到85％，也即是说，海水中二价及以上的离子随纳滤装置1的浓水(15％)排出，纳滤装置1的产水(85％)则进入脱盐装置2。

在上述的纳滤海水淡化系统中，脱盐装置2用于脱除经纳滤装置1处理后的产出水中的盐分，对产出水进行脱盐淡化，最终得到淡水。

示例地，该脱盐装置2可以为反渗透装置，反渗透装置通过反渗透膜脱除氯化钠盐等离子。其中，为了提高海水淡化淡水的回收率，该脱盐淡化过程可以多次重复，例如，将多个反渗透装置串联，对海水进行多次脱盐处理。

应用时，可设置该反渗透装置包括相互串联的保安过滤器、反渗透高压泵、反渗透膜元件；同时该反渗透装置还可包括能量回收装置、加药装置及清洗装置，其中能量回收装置用于回收利用高浓度水的能量；加药装置用于向反渗透膜元件中加入阻垢剂和还原剂，防止结垢和氧化；清洗装置用于清洗反渗透膜元件。

由于设置了能量回收装置，且结合在反渗透膜元件前设置的纳滤装置1，本实用新型实施例可极大降低海水反渗透的运行电耗，从而提高了海水淡化运行的经济性，粗略估算，所产生的经济效益，可降低海水淡化制水成本25％以上。

本实用新型实施例提供的纳滤海水淡化系统，设置纳滤装置1可将二价及以上的离子分离出来，降低后续的膜设备浓缩结垢的概率，提高后续海水反渗透的淡水回收率，使得海水反渗透装置的淡水回收率可由原来(不采用纳滤装置的海水淡化系统)约40％可提高至67％以上；同时经脱盐装置2处理的浓盐水主要成分是氯化钠，可大大降低后续盐化工企业盐水精制工段负荷，进而降低盐化工企业运行成本；且如果海水淡化制水规模较大，则浓盐水还可直接用于制盐，制出的工业盐纯度也大大高于常规海水淡化(不采用纳滤装置的海水淡化系统)后的浓水，从而可提高工业盐的经济价值。

其中，采用上述纳滤海水淡化系统，可使淡水回收率大于67％，能量回收装置的效率大于90％，脱盐装置2的脱盐率大于99％。

在上述的纳滤海水淡化系统中，反应器3用于使镁离子等与磷酸盐和铵盐反应，以生成肥料。

示例地，可设置反应器3包括磷酸盐加药系统和铵盐加药系统。磷酸盐加药系统和铵盐加药系统用于按照一定配比向反应器3中加入磷酸盐和铵盐。

进一步地，为了促进反应进行，还可设置反应器3包括氢氧化钠加药系统和加氨水系统，用于按照一定配比向反应器3中加入氢氧化钠和氨水，以调整反应溶液的PH，有利于反应进行。

更进一步地，为了促进反应进行，还可设置反应器3包括自循环泵和搅拌器，自循环泵和搅拌器用于使反应器3中溶液混合均匀，以使反应器3中的组分充分接触，促进反应器3中的物质进行反应。

应用时，将从纳滤装置1排出的浓水收集后，输送至反应器3中，通过磷酸盐加药系统、铵盐加药系统、氢氧化钠加药系统和加氨水系统向反应器3中投加一定配比的磷酸盐、铵盐、氢氧化钠和氨水，在自循环泵和搅拌器的混合作用下，即可反应得到磷酸镁铵等可用作肥料的晶体。

一般地，在运行过程中，反应器3内溶液的pH可调整到7-9，搅拌器可保持在100-200rpm。

在上述的纳滤海水淡化系统中，进入纳滤装置1的“待处理的海水”需满足纳滤装置1进水水质要求，以避免海水中的杂质污堵后续的纳滤膜，影响其产水率和产水水质。

基于此，可设置该纳滤海水淡化系统还包括：与纳滤装置1的进水口连通的海水预处理装置5。海水预处理装置5用于对海水进行预处理，以去除海水中的悬浮物、胶体颗粒及有机物，使预处理后的海水满足纳滤装置1的进水水质要求。

示例地，在一种可能的实施方式中，可设置海水预处理装置5包括串联连通的滤池和过滤器；滤池、过滤器、纳滤装置1顺次连通。

应用时，海水先进入滤池过滤，使出水浊度小于或等于10NTU，然后进入过滤器进行进一步过滤，以保证出水的污染指数(Silting Density Index,简称SDI)≤5。

其中，滤池可以为絮凝沉淀池501或V型滤池502中的一种；为了进一步降低待处理海水的污染指数，还可设置滤池为絮凝沉淀池501和V型滤池502。

当采用絮凝沉淀池501和V型滤池502，絮凝沉淀池501和V型滤池502需串联连接在该纳滤海水淡化系统中，且V型滤池502的出水口与过滤器的进水口连通。

同样地，过滤器可以为双介质过滤器、细砂过滤器和膜过滤器中的一种；为了进一步降低待处理海水的污染指数，还可设置过滤器为双介质过滤器、细砂过滤器和膜过滤器中的两种或两种以上。

在另一种可能的实施方式中，还可设置海水预处理装置5包括串联连通的滤池和膜过滤装置，膜过滤装置与过滤器相比，能更好地保证出水的水质。该膜过滤装置可以为超滤装置503。

下面结合具体实施例，进一步说明本实用新型提供的纳滤海水淡化系统的使用方法和产生的有益效果。

如图2所示，海水首先依次经过絮凝沉淀池501和V型滤池502，过滤后，出水浊度≤10NTU，随后可进入超滤装置503，保证出水水质SDI≤3，产水暂存于超滤水池，然后用超滤水泵送入纳滤装置1，二价离子经纳滤装置1的浓水出口排出，纳滤装置1的产水进入脱盐装置2(反渗透设备)，经反渗透脱盐、调整水质，淡水最终输送给用户。纳滤装置1的浓水送入反应器3，加入一定配比的磷酸盐、铵盐、氨水和氢氧化钠，生成以磷酸镁铵为主要成分的缓释肥，利用脱水机4(离心脱水机)将浓水中的磷酸镁铵与水分离，得到固态晶体肥料，脱水机滤液中因含有较高浓度的氨离子，可罐装用做液体肥料；经反渗透设备过滤后的海水反渗透浓水主要为氯化钠溶液，可直接用输送至附近碱厂或盐化工厂利用。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。