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基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，包括预处理集成系统、电吸附系统、反渗透系统，所述预处理集成系统包括通过管道依次连接的取水泵、加药装置、水力澄清池、石英砂过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器；所述电吸附系统为通过并联连接的若干个电吸附模块，所述电吸附模块上设有进水口和出水口，所述进水口与保安过滤器相连；所述反渗透系统包括通过管道依次连接的加药装置、高压泵、RO膜组件和产水箱，所述电吸附模块的出水口与高压泵相连接。本发明具有成本低、寿命长、能耗低、占地面积小、回收率高等优点。

Description

基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置
技术领域
本发明涉及一种海水淡化装置，尤其是一种基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置。 
背景技术
我国是一个水资源严重短缺的国家，人均水资源占有量为2840m3，只有世界平均水平的1/4。目前水荒覆盖面几乎遍及全国。尤其是北方地区缺水问题相当严重，水荒已成为困扰工业企业生产和发展的一个重要问题。解决城市水资源可持续利用的战略原则是坚持“开源与节流并重，节流优先、治污为本、科学开源、综合利用”，海水淡化是解决沿海地区淡水紧缺的有效途径。 
向海洋要水已成为国际共识，海水淡化越来越受到重视。随着科学技术的发展，海水淡化，包括从苦咸的高盐度海水以及含盐量比海水低的苦咸水中通过脱盐生产出清纯可口的淡水不仅成为现实，而且呈迅猛发展之势。现在实用的海水淡化技术有蒸馏法和膜法两大类。其中蒸馏法分为多效蒸馏、多级闪蒸和压力蒸馏；膜法分为反渗透和电渗析。膜法中的海水反渗透技术（SWRO）与其他淡化技术相比要年轻得多，且显现出其经济和技术优势，但其不足之处也比较突出，阻碍了反渗透法（SWRO）海水淡化的进一步发展：一是成本高，高脱盐率的海水淡化反渗透膜（SWRO），价格昂贵；二是能耗大，高盐度的海水需要使用高耗能的增压泵；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，预处理工艺冗长；五是产水率低，一级海水反渗透膜的产水率低于45%。六是对压力容器和过水部件的材质要求高，为避免腐蚀，需要 使用双相钢材质的压力容器和过水部件。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，具有成本低、寿命长、能耗低、占地面积小、回收率高等优点。 
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：包括预处理集成系统、电吸附系统、反渗透系统，其中 
所述预处理集成系统采用强化混凝和串联过滤工艺，主要用于去除海水中的浑浊度、有机物和部分盐度等。预处理集成系统包括通过管道依次连接的取水泵、加药装置、水力澄清池、石英砂过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器；取水泵的进口外接海水储水罐或者海水取水井；所述加药装置包括混凝剂加药装置和杀菌剂加药装置，所述混凝剂为三氯化铁，所述杀菌剂为液氯、次氯酸钠或二氧化氯中的一种或者多种。三氯化铁混凝剂在水中形成的矾花颗粒离散性强，比较密实，并且带正电荷多，因此能与水中多种高价离子发生化学反应生成沉淀物，再经后道过滤器过滤去除。 
所述电吸附系统用于将预处理集成系统处理后的净化海水做进一步除盐处理，同时去除钙镁等离子。所述电吸附模块上设有进水口和出水口，所述进水口与保安过滤器相连； 
所述反渗透系统包括通过管道依次连接的加药装置、高压泵、RO膜组件和产水箱，所述电吸附模块的出水口与高压泵相连接。 
所述电吸附模块包括串联连接的电极片、左右端板和支撑架组成；所述电极片为成对的阳电极和阴电极，阴阳电极通过电极片上的接头与外接电源连接；所述进水口设在左端板上，所述出水口设在右端板上。作为优选的，所述保安 过滤器内装5μm的大通量折叠滤芯。 
作为优选的，所述电极片材料为活性炭、炭气凝胶、纳米碳管中的一种碳电极或者几种碳电极组合而成的复合电极片。 
作为优选的，所述电吸附系统还设有浓水出水管路，所述浓水出水管路上设有电磁阀。 
作为优选的，所述RO膜组件所采用的RO膜为低压普通RO膜。 
本发明的有益效果是： 
1、预处理集成系统采用的是三氯化铁混凝剂加串联石英砂和活性炭过滤，对海水的除盐率能达到40～45%，使进入电吸附装置的水质含盐量已大大降低，减轻了电吸附的负担，降低电吸附的能耗。 
2、采用电吸附预脱盐装置，脱盐率可达50%以上，尤其对Cl-脱除率高，对氟、钙、镁离子去除率效果亦佳。电吸附系统具有耐受性好，核心部件使用寿命长；无二次污染，运行成本低；属常压操作，能耗低等特点。 
3、采用并联式的电吸附模块，通过控制系统的控制使得电吸附模块逐个进行脱附再生，可实现电吸附再生和运行的同时进行，提高了处理效率，使连续式电吸附系统的运用成为可能。 
4、采用电吸附---一级低压RO的除盐系统，（1）电吸附系统的出水约含30%左右的海水盐量，后续采用低压普通RO装置，降低了投资成本；（2）低压RO膜所需的进水压力比海水RO膜所需的进水压力降低了60%-70%，降低了能耗；（3）水利用率提升了50%，节水；（4）材料要求低，可用不锈钢材质，投资成本大大降低。 
5、整体工艺简单，出水水质满足生活饮用水水质标准。 
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明： 
图1为本发明的结构示意图。 
图2为本发明中电吸附系统的结构示意图。 
具体实施方式
本发明基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，包括预处理集成系统、电吸附系统、反渗透系统。 
如图1所示，所述预处理集成系统采用强化混凝和串联过滤工艺，主要用于去除海水中的浑浊度、有机物和部分盐度等。预处理集成系统包括通过管道依次连接的取水泵1、加药装置、水力澄清池2、石英砂过滤器3、活性炭过滤器4和保安过滤器5；取水泵1的进口外接海水取水井；加药装置包括混凝剂加药装置6和杀菌剂加药装置7，混凝剂为三氯化铁，杀菌剂为液氯；保安过滤器5内装5μm的大通量折叠滤芯。 
如图1和图2所示，所述电吸附系统用于将预处理集成系统处理后的净化海水做进一步除盐处理，同时去除钙镁等离子。电吸附系统为通过并联连接的若干个电吸附模块8，电吸附模块8包括串联连接的电极片9、左端板10、右端板11和支撑架12组成；电极片9为成对的阳电极和阴电极，阴阳电极通过电极片9上的接头与外接电源连接；左端板10上设有进水口13，进水口13与保安过滤器5的出水口相连接，右端板11上设有出水口14。电极材料采用的是纳米碳管与活性炭的复合材料。电吸附系统每个电吸附模块8均设有浓水出水管路15，所述浓水出水管路15上设有电磁阀16。 
如图1所示，所述反渗透系统用于将电吸附系统处理后的海水做深度除盐处理，得到淡化水。反渗透系统包括通过管道依次连接的加药装置17、高压泵18、RO膜组件19和产水箱20，各个电吸附模块8的出水口14分别或者汇流后 与高压泵18的进水口相连。RO膜组件19所采用的RO膜为低压普通RO膜。 
工作原理： 
启动取水泵1，将取水井中的海水泵入水力澄清池2，在水力澄清池2的进水管中投加三氯化铁混凝剂，进行混凝预处理，去除其浑浊度、部分有机物和金属等，同时投加杀菌剂，杀灭海水中的浮游生物、细菌和病毒等微生物，海水在水力澄清池2中进行沉淀后，上清液经串联的石英砂过滤器3和活性炭过滤器4，去除微生物尸体、悬浮物和胶体物质，再经保安过滤器5精滤，得净化海水。试验证明，采用三氯化铁做混凝剂，同时后道过滤器采用石英砂过滤器3串联活性炭过滤器4，对海水的除盐率能达到40～45%。 
预处理出水送入电吸附系统进行预脱盐处理，通过外加直流电源对阴阳电极导电，使电极产生正负电荷，通过的海水中的离子或带电粒子分别被带相反电荷的电极吸附，从而达到脱盐的效果。电吸附系统能脱除50%以上的含盐量，且对硬度的去除率为60%左右，对COD的去除率为40%左右。当电极吸附达到饱和后，将直流电源去掉，并将正负电极短接，使吸附在电极表面的离子重新回到通道中，随水流排出，浓水随浓水出水管路15排放收集，电极由此得到再生。电吸附系统采用多个电吸附模块8并联的结构，通过控制系统的控制对电吸附模块8逐个进行脱附再生，可实现电吸附再生和运行的同时进行，提高了处理效率，达到连续运行的效果。 
电吸附系统出水经加药装置17加药后，由高压泵18送入低压反渗透组件19，去除97%以上的含盐量，产水送入产水箱20储存。 
表1海水水质和出水水质 
序号 项目 海水水质 出水水质 饮用水标准
1 PH 7.9-8.4 8.0 6.5-8.5
2 浊度（NTU） 20 <0.5 <1
3 TDS(mg/l) 30265 <500 <1000
4 COD(mg/l) 3 <0.3 <3
5 Cl-(mg/l) 19000 <150 <250
如表1所示，将海水经本发明基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置后，出水水质满足生活饮用水标准。 

Claims (9)

1.基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：包括预处理集成系统、电吸附系统、反渗透系统，其中
所述预处理集成系统包括通过管道依次连接的取水泵、加药装置、水力澄清池、石英砂过滤器、活性炭过滤器和保安过滤器；
所述电吸附系统为通过并联连接的若干个电吸附模块，所述电吸附模块上设有进水口和出水口，所述进水口与保安过滤器相连；
所述反渗透系统包括通过管道依次连接的加药装置、高压泵、RO膜组件和产水箱，所述电吸附模块的出水口与高压泵相连接。
2.根据权利要求1所述的基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：所述电吸附模块包括串联连接的电极片、左右端板和支撑架组成；所述电极片为成对的阳电极和阴电极，阴阳电极通过电极片上的接头与外接电源连接；所述进水口设在左端板上，所述出水口设在右端板上。
3.根据权利要求1或2所述的基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：所述加药装置包括混凝剂加药装置和杀菌剂加药装置。
4.根据权利要求1或2所述的基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：所述混凝剂为三氯化铁。
5.根据权利要求1或2所述的基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：所述杀菌剂为液氯、次氯酸钠或二氧化氯中的一种或者几种的组合。
6.根据权利要求1或2所述的基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：所述保安过滤器内装5μm的大通量折叠滤芯。
7.根据权利要求2所述的基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：所述电极片材料为活性炭、炭气凝胶、纳米碳管中的一种碳电极或者几种碳电极组合而成的复合电极片。
8.根据权利要求1或2所述的基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：所述电吸附系统还设有浓水出水管路，所述浓水出水管路上设有电磁阀。
9.根据权利要求1或2所述的基于连续式电吸附工艺的海水淡化装置，其特征在于：所述RO膜组件所采用的RO膜为低压普通RO膜。
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