CN101058470A - 膜集成海水淡化的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膜集成海水淡化的工艺，包括：将海水通过自清洗过滤器；将清洗后的海水通过超滤装置进行预处理；再经过海水增压泵进行增压；再经海水保安过滤器进一步去除海水反渗透系统进水中可能存在的微小颗粒；经海水高压泵用于提升海水反渗透装置的进水压力；经海水反渗透装置进行脱盐处理；经淡水保安过滤器进行去除淡水反渗透系统进水中的微小颗粒；经淡水高压泵提升淡水反渗透装置的进水压力；经淡水反渗透装置进行进一步除盐处理。本发明产品水质好，有效减少了处理过程化学品的添加量和反渗透膜的清洗次数，使过程环境更友好；显著降低系统供水能耗，降低海水淡化水成本；自动化程度高、性能稳定，设备占地面积小，具有许多优势。

Description

膜集成海水淡化的工艺

技术领域

本发明涉及一种海水淡化的工艺，特别是一种海水及苦咸水淡化用的膜集成海水淡化工艺。

背景技术

以反渗透作为核心技术的海水淡化的处理工艺一般包括：预处理、反渗透核心处理及后处理。其中预处理对反渗透的处理效率、使用寿命、运行成本有很大影响，而现有技术的反渗透常规预处理的流程图如图1所示。主要包括絮凝、沉淀、过滤、消毒、保安过滤等。

常规预处理方法广泛用于海水脱盐场合，但存在的问题主要有：

(1)费用较高，占用空间大。其中的多介质过滤过程通常都较为复杂，并且过滤水质的优劣依赖于欲去除粒子的物理性质、过滤介质以及整个过滤系统，往往由于进水水质的不同，造成出水水质的波动。同时由于过滤器本身的结构问题造成部分滤料流失，堵塞保安过滤器，使其寿命减小，频繁更换滤芯。

(2)原水杀菌处理一般采取连续加氯方法，但加氯量不易控制，加氯不足则杀菌不彻底，加氯过量则易对RO膜造成不可逆损害。杀菌后余氯的控制，一般采取活性炭吸附或加入亚硫酸氢钠等去氯剂。但活性炭在去氯的同时也吸附了COD_Mn等，为细菌提供了营养源，而且精细的活性碳颗粒也会堵塞保安过滤器。

(3)阻垢剂通常使用的是六偏磷酸钠，但有时它也可能构成细菌的营养源。

(4)常规预处理方法不能对细菌和胶体颗粒构成有效屏障，保护RO膜，延长其寿命，而且产水流量和水质都随原水水质而变化，不能满足RO进料水水质恒定的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种膜集成海水淡化的工艺，该工艺可降低制水成本，提高出水水质。

为此，本发明提供了一种膜集成海水淡化的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将海水通过自清洗过滤器，用于将海水中的100μm-300μm的藻类等杂质除去；

步骤2、将清洗后的海水通过超滤装置进行预处理，将分子质量为1000-500000道尔顿的微粒进行截留处理，从而延缓和减轻反渗透膜的污染，提高反渗透的运行流速，降低运行成本；

步骤3、再经过海水增压泵进行增压，目的是提高海水的压力，以满足过滤操作压力要求；

步骤4、再经海水保安过滤器进一步去除海水反渗透系统进水中可能存在的微小颗粒，保护反渗透膜不被划伤；

步骤5、经海水高压泵用于提升海水反渗透装置的进水压力，以满足海水淡化装置对进水压力的要求；

步骤6、经海水反渗透装置进行脱盐处理，并经能量回收装置回收高压盐水的能量，降低系统运行的能耗；

步骤7、经淡水保安过滤器过滤的主要作用是去除淡水反渗透系统进水中，由于加药或系统管路可能引入的微小颗粒，保护防渗透膜不被划伤；

步骤8、经淡水高压泵提升淡水反渗透装置的进水压力，同时采用能量回收装置回收高压浓水的压力，提高淡水反渗透进水压力；

步骤9、经淡水反渗透装置进行进一步除盐处理，以便给后续离子交换系统提供合格的淡水，经过二级反渗透处理后的水质，需达到离子交换系统混合床进水要求。

本发明超滤作为反渗透预处理与现有的传统预处理相比具有下列优点：

(1)显著降低进水的污染指数(简称SDI)，从而延缓和减轻反渗透膜的污染，提高其运行流速，降低投资成本。超滤液的浊度一般是0.04～0.5NTU之间且不随原水浊度的增高而增高。而传统预处理用于高浊度的原水时，在最佳运行状态下出水浊度是0.2～1.0NTU之间。超滤液的SDI一般在0.3～3之间，传统方式处理高SDI原水时，最佳运行状态下出水的SDI是2～6之间。SDI值低就意味着可以降低由于胶状物沉积引起的反渗透污染情况。

超滤滤液质量稳定，低浊度、低SDI值允许反渗透提高设计流速。使用超滤预处理的反渗透设计流速可以达12～20GFD。而使用传统预处理的超滤流速一般为8～12GFD，既便是地表水也只有10～15GFD。超滤膜提高反渗透流速的一个优点就是减少了反渗透组件、压力容器以及相关管件的数量从而降低投资成本。

(2)常规过滤属毛细管过滤，而超滤则是表面过滤，两者的去除杂质的机理不同，超滤出水水质更好、更稳定。超滤去除水中微粒的过程是通过膜孔的直接筛除作用，由于去除的“绝对性”，必然有很高的效率、且出水水质稳定，不受原水水质变化的影响。溶剂在透过膜时把微粒带向膜面，而当膜孔径小于粒子尺寸时，粒子仅停留在膜表面，在错流式横切流的作用下或及时的反冲洗过程中，它们在膜表面很难停留或聚集，而随水流带出系统。而常规过滤则是微粒通过滤料表面的吸附而被去除是一种随即过程，出水水质的优劣依赖于欲去除粒子的物理性质、过滤介质以及整个过滤系统。由于超滤膜阻挡所有不溶物，超滤对于悬浮物的去除能力远强于传统的过滤方法，而且完全避免了过滤介质泄漏对膜造成的危害，给予反渗透设备以更好的保护。

(3)相比传统的过滤工艺，超滤系统操作简单、自动化程度高、性能稳定，设备占地面积小，具有许多优势。由于超滤是以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，运行时有两种方式：死端过滤和错流过滤。无论哪种过滤方式，过滤的时间仅为10-20s，这使得膜滤设备与它的处理水量的容积比极小，而其他过滤设备远不能及，也可以说膜滤是所有去除水中物质的过滤方法中，其去除率和停留时间两个参数，都以接近了极限数值的技术。

总之，综上所述本发明选用的预处理工艺，相比传统预处理工艺具有更高的截污量，出水水质稳定、能耗低、操作压力低，降低了运行成本。

采用的超滤和反渗透膜集成技术，可以减少反渗透过程中化学品的添加量和反渗透膜的清洗次数，使过程环境更友好。

本发明整体设备性能优良，对海水水质变化的适应能力较强，出水水质稳定可靠，完全满足出水指标的要求。吨水处理成本4.02元/吨，在国内属较低水平。膜面基本没有结垢，阻垢剂起到了良好的阻止膜面结垢的作用，与预期的结果基本吻合。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术的反渗透常规处理的流程图；

图2为本发明海水淡化工艺所采用的设备图；

图3为本发明更为具体的一种工艺流程图。

具体实施方式

图2为本发明海水淡化工艺所采用的设备图。如图2所示，1为原水泵，2为氧化剂，3为自清洗过滤器，4为超滤，5为超滤水箱，6为增压泵，7为还原剂，8为阻垢剂，9为海水保安过滤器，10为海水保安过滤器，11为能量回收器，12为海水反渗透器，13为氢氧化钠器，14为一级淡水箱，15为一级淡水泵，16为保安过滤器，17为淡水高压泵，18为淡水反渗透器，19为二级淡水箱，20为二级淡水泵。

本发明的海水淡化的工艺流程如下：

步骤1、将海水通过自清洗过滤器，用于将海水中的100μm-300μm的藻类等杂质除去；

步骤2、将清洗后的海水通过超滤装置进行预处理，将分子质量为1000-500000道尔顿的微粒进行截留处理，从而延缓和减轻反渗透膜的污染，提高反渗透的运行流速，降低运行成本；

步骤3、再经过海水增压泵进行增压，目的是提高海水的压力，以满足过滤操作压力要求；

步骤4、再经海水保安过滤器进一步去除海水反渗透系统进水中可能存在的微小颗粒，保护反渗透膜不被划伤；

步骤5、经海水高压泵用于提升海水反渗透装置的进水压力，以满足海水淡化装置对进水压力的要求；

步骤6、经海水反渗透装置进行脱盐处理，并经能量回收装置回收高压盐水的能量，降低系统运行的能耗；

步骤7、经淡水保安过滤器过滤的主要作用是去除淡水反渗透系统进水中，由于加药或系统管路可能引入的微小颗粒，保护防渗透膜不被划伤；

步骤8、经淡水高压泵提升淡水反渗透装置的进水压力，同时采用能量回收装置回收高压浓水的压力，提高淡水反渗透进水压力；

步骤9、经淡水反渗透装置进行进一步除盐处理，以便给后续离子交换系统提供合格的淡水，经过二级反渗透处理后的水质，需达到离子交换系统混合床进水要求。

上述实施例中，步骤2的所述超滤装置中的超滤膜为聚偏氟乙烯超滤膜。

图3为本发明更为具体的一种工艺流程图。在海水里加入氧化剂、盐酸、絮凝剂后经过自清洗过滤器，再依次经超滤装置、清水箱至海水增压泵，再加入还原剂、阻垢剂后，再依次流经海水保安过滤、海水高压泵、海水反渗透装置及能量回收装置后，加入碱后分别流至一级淡水箱和工业水泵，从工业水泵流出后流至工业水箱中；从一级淡水箱流出后，依次经淡水保安过滤器、淡水高压泵、淡水反渗透装置、二级淡水箱、二级淡水泵后，流至离子交换系统。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种膜集成海水淡化的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将海水通过自清洗过滤器，用于将海水中的100μm-300μm的藻类等杂质除去；

步骤2、将清洗后的海水通过超滤装置进行预处理，将分子质量为1000-500000道尔顿的微粒进行截留处理，从而延缓和减轻反渗透膜的污染，提高反渗透的运行流速，降低运行成本；

步骤3、再经过海水增压泵进行增压，目的是提高海水的压力，以满足过滤操作压力要求；

步骤4、再经海水保安过滤器进一步去除海水反渗透系统进水中可能存在的微小颗粒，保护反渗透膜不被划伤；

步骤5、经海水高压泵用于提升海水反渗透装置的进水压力，以满足海水淡化装置对进水压力的要求；

步骤6、经海水反渗透装置进行脱盐处理，并经能量回收装置回收高压盐水的能量，降低系统运行的能耗；

步骤7、经淡水保安过滤器过滤的主要作用是去除淡水反渗透系统进水中，由于加药或系统管路可能引入的微小颗粒，保护防渗透膜不被划伤；

步骤8、经淡水高压泵提升淡水反渗透装置的进水压力，同时采用能量回收装置回收高压浓水的压力，提高淡水反渗透进水压力；

步骤9、经淡水反渗透装置进行进一步除盐处理，以便给后续离子交换系统提供合格的淡水，经过二级反渗透处理后的水质，需达到离子交换系统混合床进水要求。

2.根据权利要求1所述的膜集成海水淡化的工艺，其特征在于，所述步骤2的所述超滤装置中的超滤膜为聚偏氟乙烯超滤膜。

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