CN102690009A

CN102690009A - 一种采用电去离子除硼的海水淡化系统

Info

Publication number: CN102690009A
Application number: CN2012101943719A
Authority: CN
Inventors: 欧阳二明; 胡兆吉; 王白杨; 朱衷榜; 蔡勇
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-09-26

Abstract

一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，它包括输水管、海水预处理系统、海水反渗透脱盐除硼淡化系统、电去离子脱盐除硼系统和海水深度处理系统，海水预处理系统、海水反渗透脱盐除硼淡化系统、电去离子脱盐除硼系统和海水深度处理系统依次串联在输水管上。该系统的关键在于反渗透技术和电去离子技术的组合使用以高效低耗去除海水中的硼；利用该工艺可将海水中99%以上的盐和92%以上的硼去除，使产水达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。本工艺占地面积小、能耗药耗少、运行费用低、设备运行安全可靠且维护简单。

Description

一种采用电去离子除硼的海水淡化系统

技术领域

本发明涉及一种海水淡化领域，尤其涉及一种一种采用电去离子除硼的海水淡化系统。

背景技术

进入21世纪，缺水问题已经成为一个全世界共同面临的社会可持续发展的难题。水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是资源问题，更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。素有“水球”之称的地球，其表面积的70%被海洋覆盖，与淡水紧缺的情况相比，海水近乎是一种“取之不尽，用之不竭”的自然资源。世界上70%的人口生活在距离大海不到120km的范围内，若能将海水作为制取生活饮用水的基本水源，水资源的危机将会从根本上得到解决。因此，海水淡化将是解决水源不足的重要途径。

目前，全世界已有150个国家应用海水淡化技术，数亿人饮用或使用淡化水。所采用的海水淡化技术主要有反渗透、多级闪蒸、多效蒸馏、电渗析等。水电联产、热膜联产等多种技术集成是海水淡化技术的主要发展趋势。硼的去除是海水淡化技术的应用中必须关注的重要问题。硼广泛分布于陆地和海洋中。自然界中不存在游离态的单质硼，硼元素与氧、氢等其他元素组成复杂的化合物存在于岩石层和海水中。在世界各大洋中，海水的硼浓度为4-6mg/L，盐度35的海水中的硼浓度平均值约为4.5mg/L。硼是一种微量元素，在人类、动物和植物的生长发育过程中发挥着不可替代的作用。现在普遍认为，硼元素与植物细胞壁的形成有关。人体组织的免疫功能也与人体内的硼含量有关，如果摄入过量的硼将会产生一系列不良反应，甚至硼中毒。1993年，世界卫生组织首次建议生活饮用水中硼含量的上限为0.03mg/L，这一标准是根据动物口服试验的结果来制定的。由于在当时的可行经济条件下难以达到标准要求，世界卫生组织在1998年将这一水质指标上调为0.5mg/L，并且一直实施至今。我国根据世界卫生组织的建议值，在新颁布的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）将硼的允许浓度上限定为0.5mg/L。

当pH< 8时，95%以上的硼以硼酸的形式存在，硼的这种特殊结构，使得硼酸能够和反渗透膜上的有效部分以氢键的形式结合，与碳酸或水以同样的方式扩散到离子浓度低的溶液中去；此外，硼酸的分子直径小于反渗透膜的膜孔径，导致硼酸容易通过膜孔，进入产水，降低硼的去除率。为使产水中的硼达到饮用标准，在以反渗透为核心的海水淡化工艺中，往往需要组合其他技术。如日本出现过采用反渗透和离子交换技术联合作用来进行除硼处理的海水淡化技术；中东等国家采用过二级反渗透的处理工艺来保证对硼的有效去除。中国专利公开号CN101462805A公开的“一种采用离子交换去硼的海水淡化方法及成套装置”，就是采用了反渗透结合离子交换的方法对海水进行淡化处理。但是现有反渗透组合技术海水淡化除硼工艺占地面积大、能耗药耗高、设备运行维护复杂、运行费用高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，它具有占地面积小，能耗低，淡化成本低的优点。

本发明是这样来实现的，一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，其特征在于，它包括输水管、海水预处理系统、海水反渗透脱盐除硼淡化系统、电去离子脱盐除硼系统和海水深度处理系统，海水预处理系统、海水反渗透脱盐除硼淡化系统、电去离子脱盐除硼系统和海水深度处理系统依次串联在输水管上；所述的海水预处理系统：它由原水箱、过滤器、潜水泵、机械过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器、压力储罐构成，原水箱内设有过滤器，原水箱上设有潜水泵，潜水泵通过输水管连接机械过滤器，机械过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器和压力储罐依次通过输水管串联在原水箱的右侧；其中机械过滤器内设有填料，机械过滤器的工作压力为0.05MPa－0.6MPa；活性炭过滤器的工作压力为0.05MPa－0.6MPa；保安过滤器滤芯精度为5μm；所述海水反渗透脱盐除硼淡化系统：它由高压泵、反渗透系统、化学清洗系统组成，高压泵通过输水管分别连接反渗透系统一侧和化学清洗系统一侧；反渗透系统另一侧和化学清洗系统的另一侧通过输水管连接在一起；高压泵采用高压柱塞泵结构，其最大压力值为110bar、最大转速为1100r/min；反渗透系统采用一级四段反渗透工艺，6只膜元件按照2211组合排列，每只膜元件的产品水在终端混合后进入下一个处理单元；化学清洗系统包括化学清洗过滤器、化学清洗泵和化学清洗药箱，它们位于化学清洗系统内并依次串联在输水管上；所述电去离子脱盐除硼系统：它由纯水室、浓水室、极水室、电极板、压紧板和紧固件、电源和水路连接部件组成；所述海水深度处理系统：它由纯水箱、紫外杀菌灯、淡化水泵、压力储罐、口感调节器、过流式紫外线杀菌灯、精滤器构成，纯水箱、淡化水泵、压力储罐、口感调节器、过流式紫外线杀菌灯和精滤器从左向右依次串联在输水管上；纯水箱内设有紫外杀菌灯；口感调节器内设有椰壳滤料；精滤器内采用精度为0.22μm的滤芯。

本发明的技术效果是：本发明创造性地组合反渗透技术和电去离子技术，以高效去除海水中的硼，有效地节省了工艺占地面积、降低系统的能耗药耗及运行费用、简化了设备的运行维护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

在图中，1、原水箱 2、潜水泵 3、机械过滤器 4、活性炭过滤器

5、保安过滤器 6、压力储罐 7、高压泵 8、化学清洗过滤器 9、化学清洗泵 10、化学清洗药箱 11、反渗透系统 12、输水管 13、电去离子脱盐除硼系统 14、纯水箱 15、淡化水泵 16、压力储罐 17、口感调节器 18、过流式紫外线杀菌灯 19、精滤器 20、海水预处理系统 21、海水反渗透脱盐除硼淡化系统 22、化学清洗系统 23、海水深度处理系统 24、过滤器 25、紫外杀菌灯。

具体实施方式

如图1所示，本发明是这样来实现的，一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，它包括输水管12、海水预处理系统20、海水反渗透脱盐除硼淡化系统21、电去离子脱盐除硼系统13和海水深度处理系统23，海水预处理系统20、海水反渗透脱盐除硼淡化系统21、电去离子脱盐除硼系统13和海水深度处理系统23依次串联在输水管12上。所述的海水预处理系统20：它由原水箱1、过滤器24、潜水泵2、机械过滤器3、活性炭过滤器4、保安过滤器5、压力储罐6构成，原水箱1内设有过滤器24，以初步过流原水中泥沙、悬浮物等；原水箱1上设有潜水泵2，以防止泵体堵塞；潜水泵2通过输水管13连接机械过滤器3，机械过滤器3、活性炭过滤器4、保安过滤器5和压力储罐6依次通过输水管12串联在原水箱1的右侧；机械过滤器3、活性炭过滤器4、保安过滤器5用于逐级过滤去除原水中的泥沙、悬浮物、有机物、异臭味等，防止原水大于5μm的微粒进入反渗透系统22，保证反渗透系统22的运行，延长反渗透膜的寿命；其中机械过滤器3内设有填料，机械过滤器3的工作压力为0.05MPa－0.6MPa；活性炭过滤器4的工作压力为0.05MPa－0.6MPa；保安过滤器5滤芯精度为5μm。所述海水反渗透脱盐除硼淡化系统21：它由高压泵7、反渗透系统11、化学清洗系统22组成，高压泵7通过输水管12分别连接反渗透系统11一侧和化学清洗系统22一侧；反渗透系统11另一侧和化学清洗系统22的另一侧通过输水管12连接在一起；高压泵7的设置是为了使反渗透系统11的进水达到足够的压力，使反渗透得以进行；高压泵7采用高压柱塞泵结构，其最大压力值为110bar、最大转速为1100r/min；反渗透系统11采用一级四段反渗透工艺，6只膜元件按照2211组合排列，每只膜元件的产品水在终端混合后进入下一个处理单元；反渗透系统11用于脱水原水中大分子物质、盐分和硼，其膜壳耐压7.0Mpa，膜使用压力5.5Mpa左右；其脱盐率在98%以上，除硼率为64%~70%左右，此时的出水硼含量为1.2~2.1mg/L左右，不能满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）对硼的要求；化学清洗系统22还包括化学清洗过滤器8、化学清洗泵9和化学清洗药箱10，它们位于海水反渗透脱盐除硼淡化系统21内并依次串联在输水管12上，用于清洗反渗透膜。所述电去离子脱盐除硼系统13：它由纯水室、浓水室、极水室、电极板、压紧板和紧固件、电源和水路连接部件组成；电去离子脱盐除硼系统13用于进一步除盐和除硼，其除盐率在99%以上，除硼率在79%以上，此时的出水硼含量在0.5mg/L以下，满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）对硼的要求。所述海水深度处理系统23：它由纯水箱14、紫外杀菌灯25、淡化水泵15、压力储罐16、口感调节器17、过流式紫外线杀菌灯18、精滤器19构成，纯水箱14、淡化水泵15、压力储罐16、口感调节器17、过流式紫外线杀菌灯18和精滤器19从左向右依次串联在输水管12上；纯水箱14内设有紫外杀菌灯25，防止箱内的细菌繁殖；口感调节器17内设有椰壳滤料，可彻底吸附纯水中的异色、异味，调整纯水口感，确保纯水甘甜可口；过流式紫外线杀菌灯18杀灭纯水中的细菌，精滤器19内采用精度为0.22μm的滤芯，过滤纯水中细菌和大于0.22μm水中物质，起到最后的保障作用。整个系统可实现全自动供水和反洗，同时具有手动运行模式。

Claims

1.一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，其特征在于，它包括输水管、海水预处理系统、海水反渗透脱盐除硼淡化系统、电去离子脱盐除硼系统和海水深度处理系统，海水预处理系统、海水反渗透脱盐除硼淡化系统、电去离子脱盐除硼系统和海水深度处理系统依次串联在输水管上。

2.如权利要求1所述的一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，其特征在于，所述的海水预处理系统：它由原水箱、过滤器、潜水泵、机械过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器、压力储罐构成，原水箱内设有过滤器，原水箱上设有潜水泵，潜水泵通过输水管连接机械过滤器，机械过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器和压力储罐依次通过输水管串联在原水箱的右侧；其中机械过滤器内设有填料，机械过滤器的工作压力为0.05MPa－0.6MPa；活性炭过滤器的工作压力为0.05MPa－0.6MPa；保安过滤器滤芯精度为5μm。

3.如权利要求1所述的一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，其特征在于，所述海水反渗透脱盐除硼淡化系统：它由高压泵、反渗透系统、化学清洗系统组成，高压泵通过输水管分别连接反渗透系统一侧和化学清洗系统一侧；反渗透系统另一侧和化学清洗系统的另一侧通过输水管连接在一起；高压泵采用高压柱塞泵结构，其最大压力值为110bar、最大转速为1100r/min；反渗透系统采用一级四段反渗透工艺，6只膜元件按照2211组合排列，每只膜元件的产品水在终端混合后进入下一个处理单元；化学清洗系统包括化学清洗过滤器、化学清洗泵和化学清洗药箱，它们位于化学清洗系统内并依次串联在输水管上。

4.如权利要求1所述的一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，其特征在于，所述电去离子脱盐除硼系统由纯水室、浓水室、极水室、电极板、压紧板和紧固件、电源和水路连接部件组成。

5.如权利要求1所述的一种采用电去离子除硼的海水淡化系统，其特征在于，所述海水深度处理系统：它由纯水箱、紫外杀菌灯、淡化水泵、压力储罐、口感调节器、过流式紫外线杀菌灯、精滤器构成，纯水箱、淡化水泵、压力储罐、口感调节器、过流式紫外线杀菌灯和精滤器从左向右依次串联在输水管上；纯水箱内设有紫外杀菌灯；口感调节器内设有椰壳滤料；精滤器内采用精度为0.22μm的滤芯。