低能耗海水淡化工藝及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低能耗海水淡化工藝及其裝置，其將海水經(jīng)預(yù)處理后由高壓泵帶動(dòng)輸入海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)經(jīng)海水淡化膜分離截留所有離子，得膜透過液和濃縮液，膜透過液再經(jīng)低壓反滲透膜分離系統(tǒng)做二級(jí)分離可作為飲用水；海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)產(chǎn)出的濃縮液通過管道進(jìn)入低壓反滲透膜分離系統(tǒng)，分離得膜透過液和濃縮液，膜透過液可作為生活雜用水；由低壓反滲透膜分離系統(tǒng)產(chǎn)出的濃縮液進(jìn)而通過管道連接到納濾膜分離系統(tǒng)經(jīng)納濾膜去除海水中較大部分的鹽分，所得膜透過液可作為沖廁用水；所得濃縮液端連接一能量回收裝置以回收濃縮液的壓力能，推動(dòng)高壓泵轉(zhuǎn)軸進(jìn)而轉(zhuǎn)換成超濾膜透析液進(jìn)入海水淡化反滲透膜系統(tǒng)的壓力能，減少高壓泵所需能耗，以實(shí)現(xiàn)能耗低、回收率高且產(chǎn)水水質(zhì)多樣等特效。
【專利說明】低能耗海水淡化工藝及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海水淡化技術(shù)及設(shè)備，特別是指一種低能耗海水淡化工藝及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，淡水需求量不斷增長(zhǎng)，淡水資源越來越緊缺，海水淡化作為解決淡水資源短缺的重要戰(zhàn)略手段之一，具有廣闊的開發(fā)前景。在眾多的海水淡化技術(shù)中以多級(jí)閃蒸、低溫多效和反滲透膜法為三大主流技術(shù)。其中，反滲透膜法技術(shù)是當(dāng)今較為先進(jìn)、較穩(wěn)定且有效的除鹽技術(shù)。與其他技術(shù)相比，具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、易于控制、運(yùn)行成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，其在海水淡化應(yīng)用上具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0003]但目前通用的膜法海水淡化技術(shù)及設(shè)備僅采用單級(jí)海水淡化反滲透膜或單段多級(jí)膜組合工藝進(jìn)行海水脫鹽淡化，其存在下述問題:
(1)海水回收率較低，能耗高。目前萬(wàn)噸級(jí)海水淡化系統(tǒng)回收率接近40%，對(duì)于海島及船用等中小規(guī)模海水淡化系統(tǒng)通常的回收率僅在10-20%之間，噸水能耗高于10KWH ;
(2)產(chǎn)水水質(zhì)單一，綜合利用程度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種能耗低、回收率高且產(chǎn)水水質(zhì)多樣的低能耗海水淡化工藝及其裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種低能耗海水淡化工藝，其具體步驟為:
步驟1、將海水經(jīng)預(yù)處理后由高壓泵帶動(dòng)輸入海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)經(jīng)海水淡化膜分離截留所有離子，得膜透過液和濃縮液，膜透過液再經(jīng)低壓反滲透膜分離系統(tǒng)做二級(jí)分離，產(chǎn)出的膜透過液可作為飲用水，二級(jí)分離產(chǎn)出的濃縮液可作為生活雜用水；
步驟2、海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)產(chǎn)出的濃縮液通過管道進(jìn)入低壓反滲透膜分離系統(tǒng)，分離得膜透過液和濃縮液，膜透過液可作為含鹽量小于1000ppm的生活雜用水；
步驟3、由低壓反滲透膜分離系統(tǒng)產(chǎn)出的濃縮液進(jìn)而通過管道連接到納濾膜分離系統(tǒng)經(jīng)納濾膜去除海水中較大部分的鹽分，所得膜透過液可作為含鹽量小于1000Oppm沖廁用水；所得濃縮液端連接一能量回收裝置以回收濃縮液的壓力能，推動(dòng)高壓泵轉(zhuǎn)軸進(jìn)而轉(zhuǎn)換成超濾膜透析液進(jìn)入海水淡化反滲透膜系統(tǒng)的壓力能，減少高壓泵所需能耗。
[0006]所述步驟I的預(yù)處理是濾芯式過濾器。
[0007]所述濾芯式過濾器是采用微濾器和超濾器組合過濾。
[0008]一種低能耗海水淡化裝置，包括通過管道連接的增壓泵、微濾器、超濾器、帶能量回收裝置的高壓泵、海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)、第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)、第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)及納濾膜分離系統(tǒng)；其中所述超濾器的入口經(jīng)微濾器連接增壓泵，其出口連接帶能量回收裝置的高壓泵，帶能量回收裝置的高壓泵的出口經(jīng)壓力表連通海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)進(jìn)水口 ；所述的海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)的透過液連通第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)進(jìn)水口，第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的透過液通過第一淡水輸出端輸出；而第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的濃縮液通過管道與第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的透過液管道連通，海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)濃縮液的出口連通第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)進(jìn)水口，低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的透過液通過第二淡水輸出端輸出；而第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的濃縮液出口連通納濾膜分離系統(tǒng)的進(jìn)水口，納濾膜分離系統(tǒng)的透過液通過第三淡水輸出端輸出；納濾膜分離系統(tǒng)再次產(chǎn)生的濃海水經(jīng)壓力表再通過連接管道回流至帶能量回收裝置的高壓泵，進(jìn)行能量回收，并產(chǎn)生最終的濃海水排出。
[0009]所述第一淡水輸出端進(jìn)一步連接消毒器。
[0010]所述第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的濃縮液出水管道上裝有截止閥。
[0011]所述第一淡水輸出端、第二淡水輸出端或/和第三淡水輸出端之前分別設(shè)有電導(dǎo)率表進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。
[0012]采用上述方案后，本發(fā)明通過將海水經(jīng)一段膜系統(tǒng)分離后取得淡水和濃縮液，收集濃縮液做為第二段膜分離系統(tǒng)的進(jìn)水再次分離取得淡水和濃縮液，周而復(fù)始多段連接充分利用海水，從而提高海水回收率；而高壓泵為海水透過膜提供高壓動(dòng)力，通過采用海水淡化反滲透膜、低壓反滲透膜、納濾膜所需透過壓不同，充分合理利用分離后海水?dāng)y帶的剩余能量，各組膜系統(tǒng)間無(wú)需再增加高壓泵，同時(shí)使用能量回收裝置回收部分能量，實(shí)現(xiàn)低能耗；并根據(jù)海水淡化反滲透膜、低壓反滲透膜、納濾膜的過濾精度不同導(dǎo)致產(chǎn)出淡水水質(zhì)不同，將各產(chǎn)水依次作為飲用水、生活雜用水、沖廁用水，在低能耗下實(shí)現(xiàn)海水綜合利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖；
圖2為本發(fā)明海水淡化裝置示意圖。
[0014]圖號(hào)說明:
I增壓泵2微濾器3超濾器
4帶能量回收裝置的高壓泵 5海水淡化膜分離系統(tǒng)
6、7低壓反滲透膜分離系統(tǒng)8納濾膜分離系統(tǒng) 9消毒器10、11壓力表
12、13、14電導(dǎo)率表15、截止閥。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖解釋本發(fā)明的實(shí)施方式:
配合圖1所示，本發(fā)明揭示了一種低能耗海水淡化工藝，其具體包驟為:
步驟1、將海水經(jīng)預(yù)處理后由高壓泵帶動(dòng)輸入海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)經(jīng)海水淡化膜分離截留所有離子，得膜透過液和濃縮液，膜透過液再經(jīng)低壓反滲透膜分離系統(tǒng)做二級(jí)分離可作為飲用水；
步驟2、海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)產(chǎn)出的濃縮液通過管道進(jìn)入低壓反滲透膜分離系統(tǒng)，分離得膜透過液和濃縮液，膜透過液可作為含鹽量小于1000ppm的生活雜用水；
步驟3、由低壓反滲透膜分離系統(tǒng)產(chǎn)出的濃縮液進(jìn)而通過管道連接到納濾膜分離系統(tǒng)經(jīng)納濾膜去除海水中較大部分的鹽分，所得膜透過液可作為含鹽量小于1000Oppm沖廁用水；濃縮液端連接一能量回收裝置以回收濃縮液的壓力能，推動(dòng)高壓泵轉(zhuǎn)軸進(jìn)而轉(zhuǎn)換成超濾膜透析液進(jìn)入海水淡化反滲透膜系統(tǒng)的壓力能，減少高壓泵所需能耗，能量回收效率達(dá)20%。
[0016]配合圖2所示，實(shí)施上述低能耗海水淡化工藝的裝置，包括通過管道連接的增壓泵1、微濾器2、超濾器3、帶能量回收裝置的高壓泵4、海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)5、第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)6、第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)7及納濾膜分離系統(tǒng)8。
[0017]其中所述超濾器3的入口經(jīng)微濾器2連接增壓泵1，其出口連接帶能量回收裝置的高壓泵4，帶能量回收裝置的高壓泵4的出口經(jīng)壓力表10連通海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)5進(jìn)水口 ；所述的海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)5的透過液連通第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)6進(jìn)水口，第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)6的透過液可由電導(dǎo)率表12水質(zhì)檢測(cè)而通過第一淡水輸出端，在第一淡水輸出端進(jìn)一步連接消毒器9，如紫外消毒器，經(jīng)其消毒后輸出。
[0018]而第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)6的濃縮液通過管道與第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)7的透過液管道連通，海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)5濃縮液的出口連通第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)7進(jìn)水口，低壓反滲透膜分離系統(tǒng)7的透過液可由電導(dǎo)率表13水質(zhì)檢測(cè)通過第二淡水輸出端輸出。
[0019]而第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)7的濃縮液出水管道上裝有截止閥15，管道出口連通納濾膜分離系統(tǒng)8的進(jìn)水口，納濾膜分離系統(tǒng)8的透過液可由電導(dǎo)率表14水質(zhì)檢測(cè)通過第三淡水輸出端輸出。
[0020]納濾膜分離系統(tǒng)8 再次產(chǎn)生的濃海水經(jīng)壓力表11再通過連接管道與帶能量回收裝置的高壓泵4連接，進(jìn)行能量回收，并產(chǎn)生最終的濃海水排出。
[0021]本發(fā)明系統(tǒng)海水淡化回收率高于40%,接近50%,淡化水噸水電耗5度以下。各股水占總淡化水量的比例:飲用水的產(chǎn)水比例約20%，生活雜用水的產(chǎn)水比例約50%，沖廁用水的產(chǎn)水比例約30%，符合實(shí)際生活中三種水的用水比例。
[0022]綜上所述，本發(fā)明的海水淡化技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì):
多段:將海水經(jīng)一段膜系統(tǒng)分離后取得淡水和濃縮液，收集濃縮液做為第二段膜分離系統(tǒng)的進(jìn)水再次分離取得淡水和濃縮液，周而復(fù)始多段連接充分利用海水，從而提高海水回收率；
低能耗:高壓泵為海水透過膜提供高壓動(dòng)力，也是主要的耗能設(shè)備，本工藝采用海水淡化反滲透膜、低壓反滲透膜、納濾膜所需透過壓不同(透過壓:海水淡化反滲透膜>低壓反滲透膜>納濾膜)，充分合理利用分離后海水?dāng)y帶的剩余能量，無(wú)需再增加高壓泵，同時(shí)使用能量回收裝置回收部分能量，實(shí)現(xiàn)低能耗；
海水綜合利用:本工藝根據(jù)海水淡化反滲透膜、低壓反滲透膜、納濾膜的過濾精度不同導(dǎo)致產(chǎn)出淡水水質(zhì)不同(產(chǎn)出淡水水質(zhì):海水淡化反滲透膜優(yōu)于低壓反滲透膜優(yōu)于納濾膜)，將各產(chǎn)水依次作為飲用水、生活雜用水、沖廁用水，在低能耗下實(shí)現(xiàn)海水綜合利用。
【權(quán)利要求】
1.一種低能耗海水淡化工藝，其具體步驟為: 步驟1、將海水經(jīng)預(yù)處理后由高壓泵帶動(dòng)輸入海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)經(jīng)海水淡化膜分離截留所有離子，得膜透過液和濃縮液，膜透過液再經(jīng)低壓反滲透膜分離系統(tǒng)做二級(jí)分離，產(chǎn)出的膜透過液可作為飲用水，二級(jí)分離產(chǎn)出的濃縮液可作為生活雜用水； 步驟2、海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)產(chǎn)出的濃縮液通過管道進(jìn)入低壓反滲透膜分離系統(tǒng)，分離得膜透過液和濃縮液，膜透過液可作為含鹽量小于1000ppm的生活雜用水； 步驟3、由低壓反滲透膜分離系統(tǒng)產(chǎn)出的濃縮液進(jìn)而通過管道連接到納濾膜分離系統(tǒng)經(jīng)納濾膜去除海水中較大部分的鹽分，所得膜透過液可作為含鹽量小于1000Oppm沖廁用水；濃縮液端連接一能量回收裝置以回收濃縮液的壓力能推動(dòng)高壓泵轉(zhuǎn)軸進(jìn)而轉(zhuǎn)換成超濾膜透析液進(jìn)入海水淡化反滲透膜系統(tǒng)的壓力能，減少高壓泵所需能耗。
2.如權(quán)利要求1所述的低能耗海水淡化工藝，其特征在于:所述步驟I的預(yù)處理是濾芯式過濾器。
3.如權(quán)利要求1所述的低能耗海水淡化工藝，其特征在于:所述濾芯式過濾器是采用微濾器和超濾器組合過濾。
4.一種低能耗海水淡化裝置，其特征在于:其包括通過管道連接的增壓泵、微濾器、超濾器、帶能量回收裝置的高壓泵、海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)、第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)、第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)及納濾膜分離系統(tǒng)；其中所述超濾器的入口經(jīng)微濾器連接增壓泵，其出口連接帶能量回收裝置的高壓泵，帶能量回收裝置的高壓泵的出口經(jīng)壓力表連通海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)進(jìn)水口 ；所述的海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)的透過液連通第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)進(jìn)水口，第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的透過液通過第一淡水輸出端輸出；而第一低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的濃縮液通過管道與第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的透過液管道連通，海水淡化反滲透膜分離系統(tǒng)濃縮液的出口連通第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)進(jìn)水口，低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的透過液通過第二淡水輸出端輸出；而第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的濃縮液出口連通納濾膜分離系統(tǒng)的進(jìn)水口，納濾膜分離系統(tǒng)的透過液通過第三淡水輸出端輸出；納濾膜分離系統(tǒng)再次產(chǎn)生的濃海水經(jīng)壓力表再通過連接管道與帶能量回收裝置的高壓泵連接，進(jìn)行能量回收，并產(chǎn)生最終的濃海水排出。
5.如權(quán)利要求4所述的低能耗海水淡化裝置，其特征在于:所述第一淡水輸出端進(jìn)一步連接消毒器。
6.如權(quán)利要求4所述的 低能耗海水淡化裝置，其特征在于:所述第二低壓反滲透膜分離系統(tǒng)的濃縮液出水管道上裝有截止閥。
7.如權(quán)利要求4、5或6所述的低能耗海水淡化裝置，其特征在于:所述第一淡水輸出端、第二淡水輸出端或/和第三淡水輸出端之前分別設(shè)有電導(dǎo)率表進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】C02F9/08GK103787462SQ201410029133
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】周志強(qiáng), 葉曉娟, 趙庭勇 申請(qǐng)人:廈門溢盛環(huán)保科技有限公司