CN102757138A - 一种与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，首先应用反渗透海水淡化系统，对海水进行淡化处理，得到淡水和浓缩海水；所述反渗透海水淡化系统由风能发电机组供电；之后将浓缩海水经钾离子筛处理，提取钾离子；采用空气吹出法在浓缩海水中提取溴；采用沉淀法在浓缩海水中提取镁；采用离子交换法在浓缩海水中提取盐，得到精制盐或液体盐，以及制盐后的淡卤水；将所述淡卤水输送至反渗透海水淡化系统。本发明所述的与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，采用反渗透法进行海水提淡，并对浓缩海水进行化学元素及稀有金属提取、回收，在减少资源浪费的同时，获得了大量的副产品，间接降低了海水淡化的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化领域，具体涉及一种与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法。
背景技术
在经济社会可持续发展战略中，水的可持续利用问题日趋突出。水已经成为制约经济和社会发展的重要因素。利用海水资源进行大规模的淡化处理，开辟新水源，已经成为全世界的必然趋势。
海水淡化是指利用海水脱盐以生产淡水的过程，海水淡化可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展，在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法和反渗透法等都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。
但是现有技术中的各种海水淡化方法在提取出淡水后，都没有对浓缩海水进行再处理，这使得淡化后的浓缩海水中含有的大量稀有金属物质完全浪费掉，间接导致了海水淡化的成本居高不下。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，该海水淡化处理方法在提取淡水的基础上，又对浓缩海水进行了化学元素及稀有金属提取，其将海水淡化与风能发电和盐业化工生产相结合，能够合理利用资源，降低海水淡化的成本。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）应用反渗透海水淡化系统，对海水进行淡化处理，得到淡水和浓缩海水；所述反渗透海水淡化系统由风能发电机组供电；
（2）将浓缩海水经钾离子筛处理，提取钾离子；
（3）采用空气吹出法在浓缩海水中提取溴；
（4）采用沉淀法在浓缩海水中提取镁；
（5）采用离子交换法在浓缩海水中提取盐，得到精制盐或液体盐，以及制盐后的淡卤水；
（6）将所述淡卤水输送至反渗透海水淡化系统。
本发明的进一步设置在于，步骤（1）包含以下子步骤：
（2.1）采用潜水泵在海水井中取水，并将取出的海水输送至盘式过滤器；所述潜水泵由风能发电机组供电；
（2.2）将经盘式过滤器过滤去除杂质后的海水输送至净化水池；
（2.3）采用增压泵将净化水池中的海水泵入超滤装置，并向海水中加入阻垢剂；所述增压泵由风能发电机组供电；
（2.4）海水经超滤装置分离后，得到浓缩海水和初级淡水；
（2.5）采用高压泵将初级淡水泵入由反渗透膜组组成的反渗透器，经过反渗透器处理后，得到淡水和浓缩水；
（2.6）将淡水输送至淡化水箱，将浓缩水输送至能量回收装置进行能量回收，同时得到浓缩海水。
本发明的进一步设置在于，所述步骤（2.6）之后还包括：采用变频供水泵将淡化水箱中的淡水依次泵至除异味装置、除菌装置和滤菌器，得到淡化净水；所述变频供水泵由风能发电机组供电。
本发明所述的与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，采用反渗透法进行海水提淡，并对浓缩海水进行化学元素及稀有金属提取、回收，其采用离子筛法进行提钾（可用作钾肥）、利用空气吹出法提溴（得到溴素）、沉淀法制镁（得到镁浆和石膏），最后采用离子交换法制盐（得到精制盐或液体盐）；在海水淡化和副产物回收过程中产生的固体废弃物，可综合利用制砖，从而做到了三废零排放的目标；在减少资源浪费的同时，获得了大量的副产品，间接降低了海水淡化的生产成本。同时本发明还采用风能发电机组为反渗透海水淡化系统供电，其充分利用了价格便宜的可再生能源，进一步的降低了海水淡化的生产成本。
浓缩海水中富含钠、钾、溴、镁、锂等有用物质，且多为陆地紧缺的矿物资源。由于在浓缩海水中这些化学组分的浓度约为普通海水浓度的2倍，因此，采用浓缩海水进行微量元素提取，获取相同化学资源的处理量仅为海水直接处理量的一半，本发明可显著降低提取钠、钾、溴、镁、锂等有用物质的成本。此外，利用浓缩海水进行化学资源提取不需要另外设置取海水和加氯杀菌等预处理设备，可大大节约投资和工程造价，并且，海水淡化操作过程中产生的浓缩海水的温度、流量参数稳定，便于保证化学资源提取过程中的操作稳定性。
附图说明
图1为本发明所述与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法的主流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明所述的与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，包含以下步骤：
（1）应用反渗透海水淡化系统，对海水进行淡化处理，得到淡水和浓缩海水；所述反渗透海水淡化系统由风能发电机组供电；
具体的讲，反渗透海水淡化系统对海水进行淡化处理的方法为：
（2.1）采用潜水泵在海水井中取水，并将取出的海水输送至盘式过滤器；所述潜水泵由风能发电机组供电；
（2.2）将经盘式过滤器过滤去除杂质后的海水输送至净化水池；
（2.3）采用增压泵将净化水池中的海水泵入超滤装置，并向海水中加入阻垢剂；所述增压泵由风能发电机组供电；向海水中加入阻垢剂是为了防止结垢。
（2.4）海水经超滤装置分离后，得到浓缩海水和初级淡水；超滤装置主要的作用是分离悬浮物大分子胶体、黏泥、微生物、有机物等能够对反渗透膜造成污堵的杂质；本实施例中采用外压式的中空纤维膜作为超滤装置，中空纤维膜材质采用PVDF，其表面活化层致密，支撑层为海绵状网络结构，具有超强的耐氧化性能，能够保证其耐压、抗污染、使用寿命长，且能长期保证产水的水质，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力。
（2.5）采用高压泵将初级淡水泵入由反渗透膜组组成的反渗透器，经过反渗透器处理后，得到已经去除了海水中大部分离子的淡水和浓缩水；
反渗透膜组在压力作用下，大部分水分子和微量离子透过反渗透膜，经收集后成为淡水；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在浓缩水中。高压泵的作用是为反渗透器提供足够的进水压力，保证海水反渗透系统的正常运行。
（2.6）将淡水输送至淡化水箱，将浓缩水输送至能量回收装置进行能量回收，同时得到浓缩海水。
对于海水反渗透系统，由于排放的浓缩海水压力很高，加以回收利用，则可以大大降低系统能耗，减少运行费用。将能量回收装置设置在海水高压泵出口，可以降低系统能耗，减少设备投资。本实施例中优选采用美国PEI公司的能量回收装置，其回收效率约为62－80%。
（2.7）采用变频供水泵将淡化水箱中的淡水依次泵至除异味装置、除菌装置和滤菌器，得到淡化净水；所述变频供水泵由风能发电机组供电。
本发明中所述的风能发电机组优选采用非并网风能发电的形式实现。目前风电并网是世界上大规模风电场的唯一应用方式，其风能利用主要按照“风轮-发电机-电网-用户”路线模式运行，但是风电并网发电方式中风能发电机的制造成本和风电的价格都较高，本发明通过将风电以直流电形式直接进入海淡企业，而不并入电网，从而极大简化了发电机结构及输变电线路上的电变所功能，从而提高了风能利用率，降低了系统成本。当然本发明中的风能发电机组不局限于采用该种形式实现。
海水淡化过程中产生的浓缩海水中含有大量稀有金属物质，若能实现回收利用，可进一步降低水成本，防止排回大海，造成生态环境污染。为此，本发明又对浓缩海水进行了如下处理：
（2）将浓缩海水经钾离子筛处理，提取钾离子；提取出的钾离子可用作钾肥使用。
（3）采用空气吹出法在浓缩海水中提取溴，得到溴素。
（4）采用沉淀法在浓缩海水中提取镁，得到镁浆和石膏。
（5）采用离子交换法在浓缩海水中提取盐，得到精制盐或液体盐，以及制盐后的淡卤水；
（6）将所述淡卤水输送至反渗透海水淡化系统，再循环进行淡化处理。
实际生产时，本发明所述的海水淡化处理方法可以采用如下方式实现：采用反渗透海水淡化系统进行海水淡化，将淡化后的浓缩海水送入化工小区进行提钾、提溴等操作之后存入卤池；制盐场再取卤池中的卤水进行制盐生产；再将制盐后的淡卤水输送回到化工小区，进行提取镁、钾、溴素等工序，循环进行上述过程即可完成整个生产循环。该海水淡化处理方法一方面可产生不含病原菌和病毒的淡水，水质满足《国家生活饮用水卫生标准GB5749-85》要求。另一方面可有效回收淡化后浓缩海水中的副产物，从而实现三废零排放的目标。经海水淡化后的淡水回收率达60%-70%，使盐产品加工缩短了2/3生产周期，提高了70%的生产效率。
以上所述为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的等同变化，皆应属本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）应用反渗透海水淡化系统，对海水进行淡化处理，得到淡水和浓缩海水；所述反渗透海水淡化系统由风能发电机组供电；
（2）将浓缩海水经钾离子筛处理，提取钾离子；
（3）采用空气吹出法在浓缩海水中提取溴；
（4）采用沉淀法在浓缩海水中提取镁；
（5）采用离子交换法在浓缩海水中提取盐，得到精制盐或液体盐，以及制盐后的淡卤水；
（6）将所述淡卤水输送至反渗透海水淡化系统。
2.根据权利要求1所述的与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，其特征在于，步骤（1）包含以下子步骤：
（2.1）采用潜水泵在海水井中取水，并将取出的海水输送至盘式过滤器；所述潜水泵由风能发电机组供电；
（2.2）将经盘式过滤器过滤去除杂质后的海水输送至净化水池；
（2.3）采用增压泵将净化水池中的海水泵入超滤装置，并向海水中加入阻垢剂；所述增压泵由风能发电机组供电；
（2.4）海水经超滤装置分离后，得到浓缩海水和初级淡水；
（2.5）采用高压泵将初级淡水泵入由反渗透膜组组成的反渗透器，经过反渗透器处理后，得到淡水和浓缩水；
（2.6）将淡水输送至淡化水箱，将浓缩水输送至能量回收装置进行能量回收，同时得到浓缩海水。
3.根据权利要求2所述的与风能发电和盐业化工相结合的海水淡化处理方法，其特征在于，所述步骤（2.6）之后还包括：采用变频供水泵将淡化水箱中的淡水依次泵至除异味装置、除菌装置和滤菌器，得到淡化净水；所述变频供水泵由风能发电机组供电。
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