CN102786174A - 海水淡化装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种海水淡化装置及其方法，涉及一种电解技术、电容吸附去离子技术和低压反渗透技术相结合的海水装置及其方法。装置设有电解净化系统、电容吸附去离子系统和低压反渗透系统；电解净化系统设有截止阀、供水泵、电解机、沉淀罐和微滤装置；电容吸附去离子系统设有截止阀、提升泵、保安过滤器、供水泵、电容吸附去离子装置、初级淡水贮罐和浓缩水增压泵；低压反渗透系统设有截止阀、供水泵、保安过滤器、高压泵、低压反渗透膜组件和淡水贮罐。先电解，再进行电容吸附去离子初级脱盐，最后低压反渗透脱盐。具有工艺流程短、投资少，对环境污染小，反渗透系统材料要求低、便宜、解决了国产化问题，淡化效率高、能耗低、生产成本低，设备集成度高、体积小、操作简单等优点。

Description

海水淡化装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种海水淡化装置及其方法，特别是涉及一种电解技术、电容吸附去离子技术和低压反渗透技术相结合的海水装置及其方法。
背景技术
全球水的总储量为 13.86亿 km3，海水就占有96.5％，人类可取用的地表淡水和浅层地下淡水仅为0.79%，且随地域和季节变化分布极不均匀。淡水资源短缺已经成为21世纪的三大环境问题之一。向大海要水、要资源，是解决沿海（近海）地区淡水资源短缺的现实选择，也是实现水资源可持续利用，保障沿海地区经济社会可持续发展的重大措施，具有重大的现实意义和战略意义。因此，海水淡化和海水直接利用技术成为各国非常重视的高新技术，也是解决我国水资源危机的重要措施之一。
海水中含有大量的盐，从海水中去除盐份，提取出淡水是人类追求了几百年的梦想。早在世界大航海的时代，英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。时至今日，国内外海水淡化的方法已有数百种之多，主要有蒸馏法、冷冻法、反渗透法、太阳能法、低温多效 、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、流通电容吸附法、露点蒸发法、水电联产、热膜联产等。这些方法，要么效率不高，要么能耗大，不经济。在这些方法中，反渗透法经过几十年的发展，取得了很大的技术进步，其优点是海水淡化的效率较高，规模可以根据需要进行个性化设计，生产能力大；但其不足之处也比较突出：一是成本高，若采用单级反渗透淡化，产品（淡化水）的硼和溴化物超标，不符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，不能作为生活饮用水；如果是采用二级或多级反渗透淡化，产品（淡化水）虽然能达到GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，但生产成本又比较高。二是能耗大（普遍大于3KWh/m3，多在4~4.5KWh/m3）。三是对膜的依赖程度也大，寿命较短（一般2年左右），需要定期更换膜组件，从经济合算的标准衡量，仍然不尽如人意。四是对预处理的要求高，普遍使用的反渗透膜技术采用添加絮凝剂进行预处理，不仅增加成本，而且添加了新的化学物质，从而有造成二次化学污染的风险。
因而，为满足日益增长的用水需要，研发一种可长时间高负荷运行、产量高、能耗小、成本低、寿命长、可大规模应用的海水淡化技术及其设备迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是针对现有的海水淡化装置存在的不足，提供一种脱盐效率高、能耗低、材料便宜、寿命长、生产成本低、对环境污染小、设备集成度高、操作简单的海水淡化装置。
本发明的另一目的在于提供一种海水淡化方法。
本发明所述海水淡化装置设有电解净化系统、电容吸附去离子系统和低压反渗透系统。
所述电解净化系统用于对海水进行电解净化处理；电解净化系统设有截止阀、供水泵、电解机、沉淀罐和微滤装置；截止阀的进口外接海水贮水罐，供水泵的进口接截止阀的出口，供水泵的出口接电解机的进口，电解机的出口接沉淀罐的进口，沉淀罐的出口接微滤装置的进口，微滤装置的出口与电容吸附去离子系统的进水口联接；
所述电解机设有电源和电解槽；所述电解槽内的电极材料为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、金属的合金和纳米催化惰性电极中的一种。所述纳米催化惰性电极的表层涂覆有晶粒为10～35nm的金属氧化物惰性催化涂层，所述纳米催化惰性电极的基板可为钛板或塑料板等，这种电极具有较高的电催化反应活性，可以大幅度降低电解的过电位，减少副反应的发生。
所述电容吸附去离子系统用于将电解净化系统处理所得的净化海水进行进一步处理，在直流电压为110V/m ~2×106V/m的条件下，实现初步脱盐，将电导率为20000～35000μs/cm的海水脱盐到电导率为2000～5000μs/cm，得到初级淡水；电容吸附去离子系统设有截止阀、提升泵、保安过滤器、供水泵、电容吸附去离子装置、初级淡水贮罐和浓缩水增压泵；所述截止阀的进口接电解净化系统的电解机的出口，截止阀出口接提升泵的进口，提升泵的出口接保安过滤器的进口，保安过滤器的出口接供水泵的进口，供水泵的进口接电容吸附去离子装置的进口，电容吸附去离子装置的透析水出口接初级淡水贮罐的进口，初级淡水贮罐的出口与低压反渗透系统的进口联接；电容吸附去离子系统将电解净化系统所得净化海水经保安过滤器后用供水泵泵入电容吸附去离子装置，经电容吸附去离子装置处理得透析水和浓缩水，透析水进入贮罐得初级淡水；浓缩水经过浓缩水增压泵回流进入电解净化系统循环使用；
所述电容吸附去离子装置的阳极采用表面覆盖有晶粒为10～35nm的金属氧化物涂层的钛基板阳极；所述阳极为平板状阳极、圆弧状阳极、圆筒状阳极或网状阳极；所述电容吸附去离子装置的阴极为钛阴极、铁阴极、铝阴极、不锈钢阴极、锌阴极、铜阴极、镍阴极、铅阴极或石墨阴极，所述阴极为圆弧状阴极、圆筒状阴极或网状阴极；所述电容吸附去离子装置通过短接静置，使电极再生，实现反冲洗；所述反冲洗可根据进水条件以及产水率要求选择一级反洗、二级反洗、三级反洗或四级反洗。
所述低压反渗透系统用于将电容吸附去离子系统处理所得的电导率2000～5000μs/cm的初级淡水过滤、分离，得透析水和浓缩水，低压反渗透系统设有截止阀、供水泵、保安过滤器、高压泵、低压反渗透膜组件和淡水贮罐，截止阀的进口接电容吸附去离子系统的初级淡水贮罐的出口，截止阀的出口依次经供水泵、保安过滤器和高压泵进入低压反渗透膜组件，低压反渗透膜组件的透析水出口接淡水贮罐的进口，低压反渗透系统将电容吸附去离子系统所得初级淡水经保安过滤器后用高压泵泵入低压反渗透膜过滤系统，经反渗透膜过滤分离得透析水和浓缩水，透析水进入贮罐得淡水；浓缩水一部分经过浓缩水增压泵回流进行循环膜过滤分离，一部分回流进入电解净化系统循环利用，多余部分排放；
所述低压反渗透系统还包括反渗透浓缩水回收系统，反渗透浓缩水回收系统用于将反渗透膜过滤的浓缩水进行回收利用的系统，反渗透浓缩水回收系统设有回流浓缩水增压泵、阀门和截止阀，低压反渗透系统的浓缩水出口一路经回流浓缩水增压泵回流至低压反渗透过滤膜系统，另一路回流接电解净化系统重复利用；
所述低压反渗透系统还包括一个反渗透膜清洗再生系统，反渗透膜清洗再生系统用于清洗低压反渗透过滤膜系统，反渗透膜清洗再生系统设有清洗液罐、反冲洗泵和截止阀，清洗液罐的进口经截止阀接低压反渗透系统透析水出口，清洗液罐的一路出口接反渗透系统浓缩水出口，清洗液罐的另一路出口经反冲洗泵接供水泵出口。
本发明所述一种海水淡化方法包括以下步骤： 
1）电解：将海水经水泵提取后，输入电解机中进行电解，杀灭海水中的浮游生物、细菌和病毒等微生物，再经沉淀和微滤过滤，去除微生物尸体、悬浮物和胶体物质，得净化海水；
在步骤1）中，所述电解的电解槽的工作电压为2～250V，相邻两个电极间的电压为2～18V，最佳电压为3～6V，电流密度为10～300mA/cm2，最佳电流密度为50～260mA/cm2。
2）电容吸附去离子：将经过电解净化系统处理所得的净化海水经管道流入电容吸附去离子系统，进行脱盐处理得初级淡水；
步骤2）中，所述电容吸附去离子是将电导率为20000～35000μs/cm的净化海水经过电容吸附去离子处理得到电导率为2000～5000μs/cm的初级淡水，脱盐率达80%~90%。；所述电容吸附去离子装置的电场强度为110V/m ~2×106V/m。
3）低压反渗透脱盐：将经过电容吸附去离子系统处理所得的初级淡水经过低压反渗透膜过滤脱盐，分离得透析水和浓缩水，透析水进入贮罐得淡水。 
在步骤3）中，所述低压反渗透系统的工作条件是：常温～45℃，操作压力为0.6～4.14MPa；低压反渗透系统的低压反渗透膜为对氯化钠截留率为98%的低压反渗透膜，膜组件的结构为卷式膜组件或管式膜组件，膜材料为复合膜，膜材料的截留分子量为50～200MWCO。
本发明的技术方案为：海水→电解净化系统→电容吸附去离子系统→低压反渗透系统→淡水，淡水符合GB5749-2006《生活饮用水标准》。
采用该技术路线解决了现有海水淡化技术难题，具有如下优势：
1、本发明采用电解的方法作为海水淡化预处理，具有如下突出效果：通过电解的电场和电解生成的强氧化性物质杀灭海水中细菌、病毒等微生物、藻类和浮游生物，消除微生物、藻类和浮游生物对膜的污染，又可以氧化水中的有机物，降低水中的COD。此外，在电解的电场作用下，破坏胶体稳定性和其它带电固体微粒，使水体脱稳，最终促使存在于水中的固体悬浮物、水中杀灭的微生物、细菌、藻类、浮游生物尸体和溶解在水中的胶体产生絮凝沉淀而被去除，达到初步净化的目标。
2、工艺流程短、投资少：与现用的传统反渗透海水淡化工艺比较，本技术简化了海水的预处理工艺，在预处理时不用絮凝工艺，使预处理工艺流程简化，一次性的设备投资减少约三分之一以上。
4、对环境污染小：以电解替代絮凝去除杂质，不用加入化学物质，不仅降低了对化学物质的消耗，而且减少污泥的产生量，既减少对环境的污染，又降低了成本。
5、反渗透系统材料要求低、便宜、解决了国产化问题：传统反渗透法要经过多级高压反渗透脱盐，产生才符合GB5749-2006《生活饮用水标准》，不仅淡化流程复杂，投资也大。而本发明在预处理之后，先采用电容吸附去离子将电导率为20000～35000μs/cm的海水经过脱盐处理得到电导率为2000～5000μs/cm的初级淡水，然后只要通过一级的低压反渗透脱盐，其淡水就符合GB5749-2006《生活饮用水标准》，大大减少了对高压泵、高压反渗透膜组件和膜壳等进口材料的依赖，解决了国产化的问题，有利于振兴民族产业。
6、淡化效率高、能耗低、生产成本低：一是由于没有加入聚合铝等絮凝剂，使反渗透膜的负担减轻；二是先采用电容吸附去离子将电导率为20000～35000μs/cm的海水经过脱盐处理得到电导率为2000～5000μs/cm的初级淡水，然后只要通过一级的低压反渗透脱盐，其淡水就符合GB5749-2006《生活饮用水标准》，使得海水利用率增大，设备投资减少，运行过程消耗的能源也对应下降，从而大大减少生产成本。
7、设备集成度高、体积小、操作简单：本发明技术路线较现用的海水淡化工艺流程简化，且通过严谨完善的工艺设计、结构整体设计和电气自动化设计，将原来比较分散的设备单元整合于一体，使设备结构紧凑，管路颁布更为合理，设备体积小，便于小空间操作。生产控制采用自动控制，一键化操作，只要启动电源，就完成整合操作过程，操作简单。此外，还设有淡水质量自动控制系统，当淡水质量不合格时，系统会用声音提示报警，并自动关闭设备运行。
附图说明
图1为本发明所述一种海水淡化装置实施例的结构组成示意图。
具体实施方式
本发明是在对海水的成份、性质和现有海水淡化方案进行深入系统的对比研究之后完成的一种海水淡化工艺的设计，通过电解净化系统、电容吸附去离子系统、低压反渗透系统等工艺的组合运用，从而形成一种海水淡化装置及其方法。
下面实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述一种海水淡化装置及其方法实施例设有：
电解净化系统：电解净化系统用于对海水进行电解净化处理。电解净化系统设有截止阀11、供水泵12电解机13、沉淀罐14、截止阀15、供水泵16和微滤装置17。截止阀11的进口外接海水贮水罐，供水泵12的进口接截止阀11的出口，供水泵12的出口接电解机13的进口，电解机13的出口接沉淀罐14的进口，沉淀罐14的出口依次经截止阀15、供水泵16接微滤装置17的进口，微滤装置17的出口与电容吸附去离子系统的进水口联接。 
电容吸附去离子系统：电容吸附去离子系统用于将电解净化系统处理所得的净化海水进行进一步处理，在直流电压为110V/m ~2×106V/m的条件下，实现初步脱盐，将电导率为20000～35000μs/cm的海水脱盐到电导率为2000～5000μs/cm，得到初级淡水。电容吸附去离子系统设有截止阀21、提升泵22、截止阀23、保安过滤器24、供水泵25、电容吸附去离子装置26、初级淡水贮罐27和浓缩水增压泵28。截止阀21的进口接电解净化系统的电解机13的出口，截止阀21出口接提升泵22的进口，提升泵22的出口经截止阀23接保安过滤器24的进口，保安过滤器24的出口接供水泵25的进口，供水泵25的进口接电容吸附去离子装置26的进口，电容吸附去离子装置26的透析水出口接初级淡水贮罐27的进口，初级淡水贮罐27的出口与低压反渗透系统的进口联接，浓缩水经过浓缩水增压泵28回流进入电解净化系统循环使用；
低压反渗透系统：低压反渗透系统用于将电容吸附去离子系统处理所得的电导率2000～5000μs/cm的初级淡水过滤、分离，得透析水和浓缩水。低压反渗透系统设有截止阀31、供水泵32、截止阀33、保安过滤器34、高压泵35、低压反渗透膜组件36、截止阀37和淡水贮罐38。截止阀31的进口接电容吸附去离子系统的初级淡水贮罐27的出口，截止阀31的出口依次经供水泵32、截止阀33、保安过滤器34和高压泵35进入低压反渗透膜组件36，低压反渗透膜组件36的透析水出口接淡水贮罐38的进口。
反渗透浓缩水回收系统：反渗透浓缩水回收系统用于将反渗透膜过滤的浓缩水进行回收利用的系统。反渗透浓缩水回收系统设有回流浓缩水增压泵41、阀门42、截止阀43和阀门44。回流浓缩水增压泵41的进口接低压反渗透过滤膜系统36的浓缩水出口，回流浓缩水增压泵41的出口接低压反渗透过滤膜系统36的进口；低压反渗透过滤膜系统36的浓缩水出口另一路经阀门42、截止阀43、阀门44回流到电解机13重复利用。
反渗透膜清洗再生系统：反渗透膜清洗再生系统用于清洗低压反渗透过滤膜系统。反渗透膜清洗再生系统设有截止阀51、清洗液罐52、截止阀53、截止阀54、反冲洗泵55和截止阀56。清洗液罐52的进口经截止阀51接低压反渗透过滤膜系统36透析水出口，清洗液罐52的一路出口经截止阀53、阀门42接低压反渗透过滤膜系统36浓缩水出口，清洗液罐52的另一路出口依次经截止阀54、反冲洗泵55和截止阀56接供水泵32出口。
以下结合图1以下给出海水淡化方法的具体实施例。
实施例1
600吨/日的海水淡化工程。
所述海水的水质情况如表1所示。
表1 未经处理的海水水质指标
序号 项    目 指   标 序号 项    目 指   标
1 臭和味 无异臭异味 5 COD（mg/L） 10
2 pH 8.0 6 氨氮（mg/L） 0.3
3 SS （mg/L） 16 7 藻类（个/L） 1.9×102
4 浑浊度/NTU 4.0 8 细菌总数（个/L） 5.4×103
步骤1、电解：起动供水泵12，将海水以30ｍ3/h的流速经过截止阀11经输入电解机13中进行电解，杀灭海水中的浮游生物、细菌和病毒等微生物，再经沉淀和微滤，去除微生物尸体、悬浮物和胶体物质，得净化海水。所述电解为纳米催化电解，两极间的电压为3～5V，电流密度为10~260mA/cm2，通过覆盖于阳极表层的涂层的电催化作用，降低电解的过电位，从而使海水、在较低的电压条件下电解，电解产生的初生态的氯[Cl]可以杀灭水中的微生物、藻类和浮游生物，消除微生物、藻类和浮游生物对膜的污染，又可以氧化水中的有机物，降低水中的COD。此外，在电解的电场作用下，使水体脱稳，促使存在于水中的固体悬浮物、水中杀灭的微生物、细菌、藻类、浮游生物尸体和溶解在水中的胶体产生絮凝沉淀。
步骤2、电容吸附去离子：经过电解净化系统处理所得的净化海水依次经截止阀21、提升泵22、截止阀23、保安过滤器24、供水泵25进入电容吸附去离子装置26，在电场强度为110V/m的作用下，实现水质净化，透析水贮存在初级淡水贮罐27中得到初级淡水，浓缩水则经过浓缩水增压泵28回流进入电解净化系统循环使用。 
所述的电容吸附去离子系统的脱盐率达83%。
步骤3、低压反渗透脱盐：电容吸附去离子系统所得的初级淡水依次经截止阀31、供水泵32、截止阀33、保安过滤器34和高压泵35进入低压反渗透膜过滤系统36中过滤分离，透析水经截止阀37贮存于淡水贮罐38中，得到淡水，浓缩水一部分经过浓缩水增压泵41回流进行循环膜过滤分离，一部分依次经阀门42、截止阀43、阀门44回流到电解净化系统循环利用，多余部分排放。
所述低压反渗透系统的膜组件为对氯化钠截留率为98%的反渗透卷式膜组件，膜材料为芳香聚酰胺复合膜，工作条件是：25～45℃，操作压力为1.0MPa。
表2淡水水质指标
序号 项    目 指   标 序号 项    目 指   标
1 臭和味 无异臭异味 5 COD（mg/L）≤ 1
2 pH 8.0 6 氨氮（mg/L）≤ 未检出
3 SS （mg/L）≤ 1 7 藻类（个/L） 未检出
4 浑浊度/NTU≤ 1 8 细菌总数（个/L）≤ 1
实施例2
1500吨/日的海水淡化工程。
所述海水的水质情况如表3所示。
表3 未经处理的海水水质指标
序号 项    目 指   标 序号 项    目 指   标
1 臭和味 无异臭异味 5 COD（mg/L） 8
2 pH 8.1 6 氨氮（mg/L） 0.5
3 SS （mg/L） 20 7 藻类（个/L） 1.1×102
4 浑浊度/NTU 3.5 8 细菌总数（个/L） 3.6×103
步骤1、电解：起动供水泵12，将海水以75ｍ3/h的流速经过截止阀11经输入电解机13中进行电解，杀灭海水中的浮游生物、细菌和病毒等微生物，再经沉淀和微滤，去除微生物尸体、悬浮物和胶体物质，得净化海水。所述电解为纳米催化电解，两极间的电压为2～15V，电流密度为10~260mA/cm2，通过覆盖于阳极表层的涂层的电催化作用，降低电解的过电位，从而使海水、在较低的电压条件下电解，电解产生的初生态的氯[Cl]可以杀灭水中的微生物、藻类和浮游生物，消除微生物、藻类和浮游生物对膜的污染，又可以氧化水中的有机物，降低水中的COD。此外，在电解的电场作用下，使水体脱稳，促使存在于水中的固体悬浮物、水中杀灭的微生物、细菌、藻类、浮游生物尸体和溶解在水中的胶体产生絮凝沉淀。
步骤2、电容吸附去离子：经过电解净化系统处理所得的净化海水依次经截止阀21、提升泵22、截止阀23、保安过滤器24、供水泵25进入电容吸附去离子装置26，在电场强度为1×106V/m的作用下，实现水质净化，透析水贮存在初级淡水贮罐27中得到初级淡水，浓缩水则经过浓缩水增压泵28回流进入电解净化系统循环使用。 
所述的电容吸附去离子系统的脱盐率达87%。
步骤3、低压反渗透脱盐：电容吸附去离子系统所得初级淡水依次经截止阀31、供水泵32、截止阀33、保安过滤器34和高压泵35进入低压反渗透膜过滤系统36中过滤分离，透析水经截止阀37贮存于淡水贮罐38中，得到淡水，浓缩水一部分经过浓缩水增压泵41回流进行循环膜过滤分离，一部分依次经阀门42、截止阀43、阀门44回流到电解净化系统循环利用，多余部分排放。
所述低压反渗透系统的膜组件为对氯化钠截留率为98%的反渗透卷式膜组件，膜材料为芳香聚酰胺复合膜，工作条件是：25～45℃，操作压力为2.0MPa。
表4 淡水水质指标
序号 项    目 指   标 序号 项    目 指   标
1 臭和味 无异臭异味 5 COD（mg/L）≤ 1
2 pH 8.1 6 氨氮（mg/L）≤ 未检出
3 SS （mg/L）≤ 1 7 藻类（个/L） 未检出
4 浑浊度/NTU≤ 1 8 细菌总数（个/L）≤ 1
实施例3
4000吨/日的海水淡化工程。
所述海水的水质情况如表5所示。
表5 未经处理的海水水质指标
序号 项    目 指   标 序号 项    目 指   标
1 臭和味 无异臭异味 5 COD（mg/L） 14
2 pH 8.0 6 氨氮（mg/L） 0.9
3 SS （mg/L） 19 7 藻类（个/L） 2.3×102
4 浑浊度/NTU 4.7 8 细菌总数（个/L） 8.5×103
步骤1、电解：起动供水泵12，将海水以200ｍ3/h的流速经过截止阀11经输入电解机13中进行电解，杀灭海水中的浮游生物、细菌和病毒等微生物，再经沉淀和微滤，去除微生物尸体、悬浮物和胶体物质，得净化海水。所述电解两极间的电压为2～18V，电流密度为10~300mA/cm2。通过电解产生的强氧化性物质杀灭水中的微生物、藻类和浮游生物，消除微生物、藻类和浮游生物对膜的污染，又可以氧化水中的有机物，降低水中的COD。此外，在电解的电场作用下，使水体脱稳，促使存在于水中的固体悬浮物、水中杀灭的微生物、细菌、藻类、浮游生物尸体和溶解在水中的胶体产生絮凝沉淀。
步骤2、电容吸附去离子：经过电解净化系统处理所得的净化海水依次经截止阀21、提升泵22、截止阀23、保安过滤器24、供水泵25进入电容吸附去离子装置26，在电场强度为2×106V/m的作用下，实现水质净化，透析水贮存在初级淡水贮罐27中得到初级淡水，浓缩水则经过浓缩水增压泵28回流进入电解净化系统循环使用。 
所述的电容吸附去离子系统的脱盐率达90%。
步骤3、低压反渗透脱盐：电容吸附去离子系统所得初级淡水依次经截止阀31、供水泵32、截止阀33、保安过滤器34和高压泵35进入低压反渗透膜过滤系统36中过滤分离，透析水经截止阀37贮存于淡水贮罐38中，得到淡水，浓缩水一部分经过浓缩水增压泵41回流进行循环膜过滤分离，一部分依次经阀门42、截止阀43、阀门44回流到电解净化系统循环利用，多余部分排放。
所述低压反渗透系统的膜组件为对氯化钠截留率为98%的反渗透卷式膜组件，膜材料为芳香聚酰胺复合膜，工作条件是：25～45℃，操作压力为3.5 MPa。
表6 淡水水质指标
序号 项    目 指   标 序号 项    目 指   标
1 臭和味 无异臭异味 5 COD（mg/L）≤ 1
2 pH 8.0 6 氨氮（mg/L）≤ 未检出
3 SS （mg/L）≤ 1 7 藻类（个/L） 未检出
4 浑浊度/NTU≤ 1 8 细菌总数（个/L）≤ 1

Claims (11)

1.一种海水淡化装置，其特征在于设有电解净化系统、电容吸附去离子系统和低压反渗透系统；
所述电解净化系统用于对海水进行电解净化处理；电解净化系统设有截止阀、供水泵、电解机、沉淀罐和微滤装置；截止阀的进口外接海水贮水罐，供水泵的进口接截止阀的出口，供水泵的出口接电解机的进口，电解机的出口接沉淀罐的进口，沉淀罐的出口接微滤装置的进口，微滤装置的出口与电容吸附去离子系统的进水口联接；所述电解机设有电源和电解槽；
所述电容吸附去离子系统用于将电解净化系统处理所得的净化海水进行进一步处理，在直流电压为110V/m ~2×106V/m的条件下，实现初步脱盐，将电导率为20000～35000μs/cm海水的脱盐到电导率为2000～5000μs/cm，得到初级淡水；电容吸附去离子系统设有截止阀、提升泵、保安过滤器、供水泵、电容吸附去离子装置、初级淡水贮罐和浓缩水增压泵；所述截止阀的进口接电解净化系统的微滤膜组件的出口，截止阀出口接提升泵的进口，提升泵的出口接保安过滤器的进口，保安过滤器的出口接供水泵的进口，供水泵的进口接电容吸附去离子装置的进口，电容吸附去离子装置的透析水出口接初级淡水贮罐的进口，初级淡水贮罐的出口与低压反渗透系统的进口联接；电容吸附去离子系统将电解净化系统所得净化海水经保安过滤器后用供水泵泵入电容吸附去离子装置，经电容吸附去离子装置处理得透析水和浓缩水，透析水进入贮罐得初级淡水；浓缩水经过浓缩水增压泵回流进入电解净化系统循环使用；
所述低压反渗透系统用于将电容吸附去离子系统处理所得的电导率2000～5000μs/cm初级淡水过滤、分离，得透析水和浓缩水，低压反渗透系统设有截止阀、供水泵、保安过滤器、高压泵、低压反渗透膜组件和淡水贮罐，截止阀的进口接电容吸附去离子系统的初级淡水贮罐的出口，截止阀的出口依次经供水泵、保安过滤器、高压泵、进入低压反渗透膜组件，低压反渗透膜组件的透析水出口接淡水贮罐的进口，低压反渗透系统将电容吸附去离子系统所得初级淡水经保安过滤器后用高压泵泵入低压反渗透膜过滤系统，经反渗透膜过滤分离得透析水和浓缩水，透析水进入贮罐得淡水；浓缩水一部分经过浓缩水增压泵回流进行循环膜过滤分离，一部分回流进入电解净化系统循环利用，多余部分排放；
所述低压反渗透系统还包括反渗透浓缩水回收系统，反渗透浓缩水回收系统用于将反渗透膜过滤的浓缩水进行回收利用的系统，反渗透浓缩水回收系统设有回流浓缩水增压泵、阀门和截止阀，低压反渗透系统的浓缩水出口一路经回流浓缩水增压泵回流至低压反渗透过滤膜系统，另一路回流接电解净化系统重复利用；
所述低压反渗透系统还包括一个反渗透膜清洗再生系统，反渗透膜清洗再生系统用于清洗低压反渗透过滤膜系统，反渗透膜清洗再生系统设有清洗液罐、反冲洗泵和截止阀，清洗液罐的进口经截止阀接低压反渗透系统透析水出口，清洗液罐的一路出口接反渗透系统浓缩水出口，清洗液罐的另一路出口经反冲洗泵接供水泵出口。
2.如权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于所述电解槽内的电极材料为石墨、钛、铁、铝、锌、铜、铅、镍、钼、铬、金属的合金和纳米催化惰性电极中的一种；所述纳米催化惰性电极的表层涂覆有晶粒为10～35nm的金属氧化物惰性催化涂层；所述纳米催化惰性电极的基板为钛板或塑料板。
3.如权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于所述电容吸附去离子装置的阳极采用表面覆盖有晶粒为10～35nm的金属氧化物涂层的钛基板阳极；所述阳极为平板状阳极、圆弧状阳极、圆筒状阳极或网状阳极。
4.如权利要求1或3所述的一种海水淡化装置，其特征在于所述电容吸附去离子装置的阴极为钛阴极、铁阴极、铝阴极、不锈钢阴极、锌阴极、铜阴极、镍阴极、铅阴极或石墨阴极，所述阴极为圆弧状阴极、圆筒状阴极或网状阴极。
5.如权利要求1或3或4所述的一种海水淡化装置，其特征在于所述电容吸附去离子装置通过短接静置，使电极再生，实现反冲洗；所述反冲洗可根据进水条件以及产水率要求选择一级反洗、二级反洗、三级反洗或四级反洗。
6.一种海水淡化方法，其特征在于，使用如权利要求1所述一种海水淡化装置，所述海水淡化方法包括以下步骤： 
1）电解：将海水经水泵提取后，输入电解机中进行电解，杀灭海水中的浮游生物、细菌和病毒等微生物，再经沉淀和微滤，去除微生物尸体、悬浮物和胶体物质，得净化海水；
2）电容吸附去离子：将经过电解净化系统处理所得的净化海水经管道流入电容吸附去离子系统，进行初步脱盐处理得初级淡水；
3）低压反渗透脱盐：将经过电容吸附去离子系统处理所得的初级淡水经过低压反渗透膜过滤脱盐，分离得透析水和浓缩水，透析水进入贮罐得淡水。
7. 如权利要求6所述的一种海水淡化方法，其特征在于在步骤1）中，所述电解的电解槽的工作电压为2～250V，相邻两个电极间的电压为2～18V，电流密度为10～300mA/cm2。
8.如权利要求7所述的一种海水淡化方法，其特征在于所述相邻两个电极间的电压为3～6V，电流密度为50～260mA/cm2。
9.如权利要求6所述的一种海水淡化装置及其方法，其特征在于在步骤2）中，所述电容吸附去离子是将电导率为20000～35000μs/cm的净化海水经过电容吸附去离子处理得到电导率为2000～5000μs/cm的初级淡水，脱盐率达80%~90%。
10.如权利要求6所述的一种海水淡化装置及其方法，其特征在于在步骤2）中，所述电容吸附去离子装置的电场强度为110V/m ~2×106V/m。
11.如权利要求6所述的一种海水淡化方法，其特征在于在步骤3）中，所述低压反渗透系统的工作条件是：常温～45℃，操作压力为0.6～4.14MPa；低压反渗透系统的低压反渗透膜为对氯化钠截留率为98%的低压反渗透膜，膜组件的结构为卷式膜组件或管式膜组件，膜材料为复合膜，膜材料的截留分子量为50～200MWCO。
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