CN101215051B - 一种小型海水淡化系统水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小型海水淡化系统水处理工艺。它包括以下步骤：步骤1、将海水通过潜水泵增压进入粗过滤器处理，以去除大粒径的杂物；步骤2、采用并联的两台过滤器进行处理，进一步去除粒径大于100μm的杂物；两台过滤器的进水处各配置电动三通阀，按照所设定的超滤装置反洗时序，通过电动三通阀的调整，对两台过滤器进行轮换自反洗；步骤3、自反洗滤器出水经超滤装置处理，使产水SDI值小于等于3，达到反渗透进水的要求；步骤4、超滤产水经增压泵增压、保安滤器过滤，再通过高压泵将水压提升至满足反渗透组件进水压力要求，进入反渗透组件进行处理；对反渗透浓水进行能量回收，所回收能量用于高压泵的工作。本发明设备简单，成本低廉，更换简便、能耗和运行成本低。

Description

一种小型海水淡化系统水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种小型海水淡化处理工艺。

背景技术

随着海水淡化技术的不断进步，向大海索取淡水，缓解日趋严重的世界性水危机，不仅已在全球科技界形成共识，也已成为各临海国家的政府主张与开发新水源的对策。目前世界上124个国家和地区应用海水淡化技术。海水淡化技术的研究开发仍然方兴未艾。

目前我国沿海地区(包括海岛)的周边海水水质的情况不容乐观，特别是受大陆河流的影响，海水中的浊度很高。海水淡化常规工艺以斜板沉淀、石英砂过滤为预处理，虽然能够将海水处理到膜处理单元的进水要求，但占地大，设备笨重。

另一方面，耗电量是制约海水淡化系统应用推广的重要因素。目前海水淡化系统常用能量回收器主要有两种，一是透平式能量回收工艺，这种工艺效率比较低，一般在35-76％之间；另一种是正位移式能量回收工艺，这种工艺回收效率在91-96％之间，但设备配置复杂，对操作和维护的工作要求高。

综上，目前的海水淡化工艺复杂，并造成设备笨重，脱盐能耗高，不适于目前我国沿海海水水质的小型化海水淡化处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适应高浊度、小规模海水处理的小型海水淡化系统水处理工艺。为此，本发明采用以下技术方案，它包括以下步骤：

步骤1、将海水通过潜水泵增压进入粗过滤器处理，以去除大粒径的杂物；

步骤2、采用并联的两台过滤器进行处理，过滤精度小于100μm，进一步去除粒径大于100um的杂物；两台过滤器的进水处各配置电动三通阀，在超滤装置反洗的同时，通过电动三通阀的调整，所述两台过滤器轮换为对方反洗；

步骤3、所述过滤器的出水经超滤装置处理，使产水SDI值小于3，达到反渗透进水的要求；

步骤4、超滤产水经增压泵增压、保安滤器过滤，再通过高压泵将水压提升至满足反渗透组件进水压力要求，进入反渗透组件进行处理；对反渗透浓水进行能量回收，所回收能量用于高压泵的工作。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

在步骤1中，它采用多级串联的粗过滤器进行处理。

在步骤3中，超滤装置的产水进入中间水箱储水，中间水箱分两路出水，一路经步骤4而进增压泵增压，另一路向超滤装置提供反冲洗用水。

在步骤4中，采用轴向活塞式能量回收器回收能量，高压泵的电机采用双轴电机，所回收的能量作用于双轴电机的其中一端的轴。

在步骤4中，还在反渗透产水管路中加入调质剂和杀菌剂，优化水质。

由于采用本发明的技术方案，本发明具有以下优点：

1、综合优化采用粗过滤、自反洗滤器、超滤进行预处理。针对不同的原水浊度，可采用不同孔径的粗过滤器，对高浊度的原水，还可使用多级串联的粗过滤器。与传统的沉淀设备，过滤设备相比，设备简单，成本低廉，更换简便。

2、采用了全新的自反洗方法。本发明采用两台并联的过滤器并配置两台电动三通阀，系统设定后续超滤反洗的同时，两台过滤器通过三通阀反向进水达到自反洗功能，使大量悬浮物及时排尽，使其滤芯不用更换，整个运行过程自动，运行成本几乎为零。

3、所采用的新型能量回收方法，能将能量回收器与高压泵合为一体，使高压泵的电机功率只需没有能量回收器的1/3，设备简单，容易操作，降低使用成本。

附图说明

图1为本发明所提供小型海水淡化系统水处理实施例的工艺流程图

图2为本发明所提供小型海水淡化系统水处理实施例的系统示意图。

图3为自反洗滤器处于运行状态的工作原理图。

图4为自反洗滤器处于反洗状态I的工作原理图。

图5为自反洗滤器处于反洗状态II的工作原理图。

图6为本发明反渗透膜，高压泵和能量回收器的工作示意图。

具体实施方式

参照附图。本发明所提供的小型海水淡化系统水处理工艺包括以下步骤：

步骤1：将海水通过潜水泵1增压进入粗过滤器2，以去除大粒径的杂物，如海水浊度较大，粗过滤器将用多级串联。

在步骤2中，采用并联的两台过滤器进行处理，其进水处各配置电动三通阀，按照所设定的超滤装置反洗时序，通过电动三通阀的调整，对过滤器进行轮换自反洗。

步骤3：出水经超滤装置4使产水SDI值小于3，达到反渗透进水的要求。超滤产水进入中间水箱5，专设一台反洗泵6对超滤定时反洗，超滤工艺可以连续去除海水中的悬浮物、微小颗粒。超滤装置具有体积小、可以自动化操作的特点。

步骤4：超滤产水经增压泵7输送至保安滤器8。保安滤器出水经高压泵进入反渗透组件，反渗透浓水经能量回收器93后排放。反渗透产水管路中加入高性能调质剂和杀菌剂，经水质优化后进入产水水囊12。

本工艺中，海水通过粗过滤器以去除大粒径的杂物，如海水浊度大于100NTU，粗过滤器将用二级串联，过滤精度由大到小，在100μm以上。两台并联的过滤器过滤精度小于100μm，进一步去除相对小粒径的杂物。超滤组件截留分子量在5万至10万之间，确保产水SDI值小于3，达到反渗透进水的要求。超滤反洗泵用超滤产水对超滤定时反洗，反洗需频率高，水量大。超滤反洗的同时，自反洗过滤装置的一台过滤器通过另一台过滤器产水反洗。在反洗时，预处理短时间内停止供水，通过中间水箱调节水量。反渗透膜采用海水膜，装置脱盐率在99％以上，进水的操作压力在4.5-5.5MPa之间。反渗透浓水压力仅小于进水压力0.2MPa左右，经能量回收90％以上，每吨淡水耗电可控制在4.0kwh以内。反渗透产水管路中加入调质剂和杀菌剂，经水质优化后达到国家饮用水标准。

参照附图1-6，以下结合附图进一步描述实现上述水处理工艺的系统。

它设有粗过滤器2、由两台并联的过滤器3构成的自反洗过滤装置、超滤装置4、超滤反洗泵6、中间水箱5、增压泵7，保安滤器8，高压泵和能量回收器9，反渗透装置10、调质装置11、产水水囊12；所述海水淡化工艺还设有发电机和潜水泵1。在图中发电机未画出，在图中，Y表示排放口。

参照附图。潜水泵1与粗过滤器的进水口相接，其连接管路中具有软管，本发明可采用单级粗过滤器或多级串联的粗过滤器2；粗过滤器出水口与自反洗过滤装置进水口连接，所述过滤器3的进水口接有电动三通阀31；自反洗过滤装置出水口接超滤装置4进水口，超滤装置出水口与中间水箱进水口连接。参照附图4-6，它显示了两台并联的过滤器3处于运行状态的工作原理以及它们处于轮换自反洗的工作原理；在图4中，两台并联的过滤器3同时进行过滤运行，管路上的阀103处于打开状态；如图5所示，当超滤装置进入反洗状态时，阀103被自动关闭，电动三通阀31a处于接通进水状态，电动三通阀31b处于接通排放状态，水自处于上方的过滤器3进入处于下方的过滤器3，对处于下方的过滤器3进行反洗；如图6所示，在处于下方的过滤器3反洗结束后，再按相反的方向对处于上方的过滤器3进行自反洗；当超滤装置结束反洗状态时，阀103被自动打开，两台并联的过滤器3也结束反洗恢复供水。在图4-6中，箭头方向表示水流方向。

参照附图。中间水箱出口连接有两路管子：一路经超滤反洗泵对超滤装置反洗，另一路经增压泵连接至保安滤器；保安滤器出水口与高压泵进水口连接；高压泵出水口接反渗透装置中的反渗透组件，反渗透装置产水口与产水水囊连接。

本发明还设有能量回收器，它与高压泵集成为一体9，中间为一双轴电机91，一边为高压泵泵体92，一边为能量回收器93，其工作原理为轴向活塞式，反渗透装置浓水口101接能量回收器浓水接入口94，反渗透膜单元排出的高压浓水推动能量回收器的活塞运动，活塞运动产生机械动能和电机91一起来驱动高压泵，使电机功率只需没有能量回收器时的1/3，释放能量后的浓水通过能量回收器排放口排放。此压力提升和能量回收只需一个设备完成，而其他形式的能量回收都需二个或三个设备组成，设备简单，占用空间小。在图中，附图标号102为反渗透装置进水口，附图标号95为高压泵的出水口。

本发明还设有调质剂和杀菌剂的调质装置11，所述调质剂和杀菌剂的调质装置与产水水囊或反渗透装置产水口与产水水囊的连接管路相连。这样，可以加入高性能调质剂和杀菌剂，优化水质。

本发明在各进出水管路中都设置了必要的手动阀门和自动阀门，通过PLC程序和控制柜实现全自动控制。

1、综合优化采用粗过滤、自反洗滤器、超滤进行预处理。针对不同的原水浊度，可采用不同孔径的粗过滤器，对高浊度的原水，还可使用多级串联的粗过滤器。与传统的沉淀设备，过滤设备相比，设备简单，成本低廉，更换简便。

2、采用了全新的自反洗方法。本发明采用两台并联的过滤器并配置两台电动三通阀，系统设定后续超滤反洗的同时，两台过滤器通过三通阀反向进水达到自反洗功能，使大量悬浮物及时排尽，使其滤芯不用更换，整个运行过程自动，运行成本几乎为零。

3、所采用的新型能量回收方法，能将能量回收器与高压泵合为一体，使高压泵的电机功率只需没有能量回收器的1/3，设备简单，容易操作，降低使用成本。

Claims (5)

1.一种小型海水淡化系统水处理工艺，其特征在于它包括以下步骤：

步骤1、将海水通过潜水泵增压进入粗过滤器处理，以去除大粒径的杂物；

步骤2、采用并联的两台过滤器进行处理，过滤精度小于100μm，进一步去除粒径大于100um的杂物；两台过滤器的进水处各配置电动三通阀，在超滤装置反洗的同时，通过电动三通阀的调整，所述两台过滤器轮换为对方反洗；

步骤3、所述过滤器的出水经超滤装置处理，使产水SDI值小于3，达到反渗透进水的要求；

步骤4、超滤产水经增压泵增压、保安滤器过滤，再通过高压泵将水压提升至满足反渗透组件进水压力要求，进入反渗透组件进行处理；对反渗透浓水进行能量回收，所回收能量用于高压泵的工作。

2.如权利要求1所述的一种小型海水淡化系统水处理工艺，其特征在于在步骤1中，它采用多级串联的粗过滤器进行水处理。

3.如权利要求1所述的一种小型海水淡化系统水处理工艺，其特征在于在步骤3中，超滤装置的产水进入中间水箱储水，中间水箱分两路出水，一路经步骤4而进增压泵增压，另一路向超滤装置提供反冲洗用水。

4.如权利要求1所述的一种小型海水淡化系统水处理工艺，其特征在于在步骤4中，采用轴向活塞式能量回收器回收能量，高压泵的电机采用双轴电机；所述轴向活塞式能量回收器与所述高压泵集成为一体，中间为所述双轴电机，一边为高压泵泵体，一边为能量回收器，反渗透装置浓水口接能量回收器浓水接入口，反渗透膜单元排出的高压浓水推动能量回收器的活塞运动，活塞运动产生机械动能和所述电机一起来驱动高压泵，释放能量后的浓水通过能量回收器排放口排放。

5.如权利要求1所述的一种小型海水淡化系统水处理工艺，其特征在于在步骤4中，还在反渗透产水管路中加入调质剂和杀菌剂，优化水质。

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