CN104828888B - 海水或超咸水淡化处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海水或超咸水淡化处理方法及系统，不仅方法及系统简单，能耗低，可操作性强，而且能够根据需要制备得到特殊需要的高效农业灌溉用水。海水或超咸水淡化处理方法，包括以下步骤：把预处理后海水加热到50‑100摄氏度；加热的海水导入超声波雾化装置中，并加入富含铁或铜的陶瓷片，加入草酸；将超声雾化后的所得的水气经冷凝后得到淡化的海水。海水或超咸水淡化处理系统，包括依次连接的将预处理后海水加热的太阳能加热装置、将加热的海水进行雾化的超声波雾化装置和将超声雾化后水气进行冷凝的冷凝器。

Description

海水或超咸水淡化处理方法及系统

技术领域

本发明属于水资源利用的开源增量技术领域，具体涉及一种海水或超咸水淡化处理方法及系统。

背景技术

海水(超咸水)淡化即利用海水(超咸水)脱盐生产淡水的过程。海水淡化技术的发展与工业应用已有半个世纪的历史，在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术。目前全球海水淡化技术超过20 余种，包括反渗透法、多级闪蒸、电渗析法、露点蒸发法、压汽蒸馏、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。

由于灾害天气及特殊地区需要，海水淡化技术在中国一直备受关注，《海水淡化产业发展“十二五”规划》提出了5项主要任务：一是加强技术创新，依靠技术进步，增强创新能力，加快海水淡化核心技术和关键部件的研发步伐，尽快提高海水淡化核心竞争力；二是强化设备制造，加大设计研发和制造力度，优化海水淡化单机和整套装置设计、制造技术，提升关键设备和成套装置制造能力；三是注重工程示范，提高工艺设计水平和工程建设能力，依托重点工程，促进海水淡化核心和关键技术的产业化示范；四是加快应用淡化水，扩大海水淡化水应用规模，提高海水淡化水利用效率和效益，发挥海水淡化水的保障作用；五是建立标准规范，促进海水淡化产业健康发展。目前我国已建和即将建成的工程累计海水淡化能力约为60万吨/日，从政策规划来看，未来十年内行业市场容量有5 倍以上的成长空间，前景较为乐观。淡化海水成本已降到5元/吨左右，经济可行性已经大大提升，考虑到未来技术进步带来的成本下降，以及政策扶持等因素，未来海水淡化产业有望出现爆发式增长，其中节能、降耗、高产率及可调节性成为主流趋势。海水淡化的目的主要是为了提供饮用水、工业用水和农业用水，淡化过程中盐会作为副产品被生产出来，因此海水淡化也可促进盐化工产业的发展。

前比较常用的方法主要是蒸馏法和过滤法，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；蒸馏法进一步发展为露点蒸发淡化技术，是基于载气增湿和去湿的原理，同时回收冷凝去湿的热量，传热效率受混合气侧的传热控制。过滤法中，超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。之后又发展了反渗透海水淡化技术，虽然工程造价和运行成本持续降低，但淡化成本还是比较高。考虑节能降耗，又发展了低温多效海水淡化技术，即盐水的最高蒸发温度低于70℃的蒸馏淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来；多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。

实际上，一个大型的海水淡化项目往往是一个非常复杂的系统工程。就主要工艺过程来说，包括海水预处理、淡化（脱盐）、淡化水后处理等。其中预处理是指在海水进入淡化装置之前对其所作的必要处理，如杀除海生物，降低浊度、除掉悬浮物，添加必要的药剂等；而淡化过程主要是脱盐，也是整个淡化系统的核心部分，这一过程除要求高效脱盐外，往往需要解决设备的防腐与防垢问题，有些工艺中还要求有相应的能量回收措施；后处理则是对不同淡化方法的产品水针对不同的用户要求所进行的水质调控和贮运等处理。

海水淡化的关键水脱盐的效率和环境、能源的关系，无论哪种方法评价的指标不可能离开环境冲击和能源的消耗。目前的水的回收率在35-55%，海水淡化过程也是海水浓缩过程，所以如果提高淡水的收率，浓海水中的有价元素富集程度提高，为化学资源回收提供良好的条件。结合环境发展需求及目前海水淡化技术的特点。

发明内容

本发明目的是提供一种海水或超咸水淡化处理方法及系统，不仅方法及系统简单，能耗低，可操作性强，而且能够根据需要制备得到特殊需要的高效农业灌溉用水。

为了实现上述目的，本发明采用技术方案如下：

一种海水或超咸水淡化处理方法，包括以下步骤：

1）把预处理后海水加热到50-100摄氏度；

2）加热的海水导入超声波雾化装置中，并加入富含铁或铜的陶瓷片，加入草酸，使草酸在海水中浓度为1000-1500ppm,超声雾化后的水气温度控制在60-100摄氏度；

3）将超声雾化后的所得的水气经冷凝后得到淡化的海水。

海水或超咸水淡化处理方法中，步骤（3）中冷凝所用的冷却水为冷的海水或超咸水。

海水或超咸水淡化处理方法中，海水淡化率为50-100%。

一种海水或超咸水淡化处理系统，包括依次连接的将预处理后海水加热的太阳能加热装置、将加热的海水进行雾化的超声波雾化装置和将超声雾化后水气进行冷凝的冷凝器，超声波雾化装置内设置有陶瓷片，且超声波雾化装置还连接有辅助加热装置，冷凝器具有冷凝水出口、冷却水进口和回水口，回水口连通太阳能加热装置。

海水或超咸水淡化处理系统中，辅助加热装置为太阳能集热器。

本发明的有益效果：

用低能耗的超声分散技术将预处理的水雾化，并利用辅助加热装置热处理，之后采用冷凝处理，冷凝过程中的副产物热水直接进入超声分散阶段，以减低处理过程中的能耗，节约成本，该处理过程起每吨的处理成本在4元以下；超声雾化过程中加入含铁或铜的陶瓷片，加入草酸有助于铁或铜的溶出及植物的吸收，制备特殊需要的高效农业灌溉用水。

附图说明

图1为海水或超咸水淡化处理系统结构示意图。

图中1. 太阳能加热装置， 2. 超声波雾化装置，3. 冷凝器，4. 辅助加热装置，2-1.陶瓷片，3-1.冷凝水出口，3-2.冷却水进口，3-3.回水口。

具体实施方式

结合本发明实施例中的附图，对本发明做进一步清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

一种海水或超咸水淡化处理系统，包括依次连接的将预处理后海水加热的太阳能加热装置1、将加热的海水进行雾化的超声波雾化装置2和将超声雾化后水气进行冷凝的冷凝器3，超声波雾化装置2内设置有陶瓷片2-1，且超声波雾化装置2还连接有辅助加热装置4，辅助加热装置4为太阳能集热器，冷凝器3具有冷凝水出口3-1、冷却水进口3-2和回水口3-3，回水口3-3连通太阳能加热装置1。

实施例1

一种海水或超咸水淡化处理方法，包括以下步骤：

1）把预处理后海水通入太阳能加热装置，加热到70摄氏度；

2）将加热的海水导入有超声波雾化装置中，辅助加热装置维持超声雾化后的水气温度控制80摄氏度；

3） 将超声雾化后所得的水气导入冷凝器，经冷凝器后得到65%淡化的海水，该淡化水可作为高品质西红柿、黄瓜的灌溉用水。

实施例2

一种海水或超咸水淡化处理方法，包括以下步骤：

1）把预处理后海水通入太阳能加热装置，加热到50摄氏度；

2）将加热的海水导入有超声波雾化装置中，辅助加热装置维持超声雾化后的水气温度控制60摄氏度；

3）将超声雾化后所得的水气导入冷凝器，经冷凝器后得到50%淡化的海水，该淡化水可作为工业用水。

实施例3

一种海水或超咸水淡化处理方法，包括以下步骤：

1）把预处理后海水通入太阳能加热装置，加热到50摄氏度；

2）将加热的海水导入有超声波雾化装置中，并加入富含铁的陶瓷片，加入草酸，使草酸在海水中浓度为1000ppm, 辅助加热装置维持超声雾化后的水气温度控制控制60摄氏度；

3 ）将超声雾化后的所得的水气导入冷凝器后，经冷凝器后得到50%淡化的海水，该淡化水可作为高效农业用水。

以一小时处理一吨海水量计算需要加入5-15g克富含铁的陶瓷片，铁的含量为2%，富含铁的陶瓷片是直接将铁原料在陶瓷片烧成前作为原料加入，且陶瓷片需要半年更换一次。

实施例4

一种海水或超咸水淡化处理方法，包括以下步骤：

1）把预处理后海水通入太阳能加热装置，加热到80摄氏度；

2）将加热的海水导入有超声波雾化装置中，并加入富含铜的陶瓷片，加入草酸，使草酸在海水中浓度为1500ppm, 辅助加热装置维持超声雾化后的水气温度控制80摄氏度；

3） 将超声雾化后的所得的水气导入冷凝器后，经冷凝器后得到70%淡化的海水，该淡化水可作为高效农业用水，例如用于种植富含铜西红柿，可用于铜缺乏症人群。

以一小时处理一吨海水量计算需要加入5-15g克富含铜的陶瓷片，铜的含量3%，富含铜的陶瓷片是直接将铜原料在陶瓷片烧成前作为原料加入，且陶瓷片需要半年更换一次。

实施例5

一种海水或超咸水淡化处理方法，包括以下步骤：

1）把预处理后海水通入太阳能加热装置，加热到，加热到100摄氏度；

2）将加热的海水导入有超声波雾化装置中，辅助加热装置维持超声雾化后的水气温度控制控制100摄氏度；

3 ）将超声雾化后的所得的水气导入冷凝器后，经冷凝器后得到超纯水。

上述各个实施例中中冷凝所用的为冷的海水或超咸水。

以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种海水或超咸水淡化处理方法，其特征是包括以下步骤：

1）把预处理后海水或超咸水加热到50-100摄氏度；

2）加热的海水或超咸水导入超声波雾化装置中，并加入富含铁或铜的陶瓷片，加入草酸，使草酸在海水或超咸水中浓度为1000-1500ppm,超声雾化后的水气温度控制在60-100摄氏度；

3）将超声雾化后的所得的水气经冷凝后得到淡化的海水或超咸水。

2.根据权利要求1所述海水或超咸水淡化处理方法，其特征是：步骤（3）中冷凝所用的冷却水为冷的海水或超咸水。

3.根据权利要求1所述海水或超咸水淡化处理方法，其特征是：海水或超咸水淡化率为50-100%。

4.一种海水或超咸水淡化处理系统，其特征是：包括依次连接的将预处理后海水或超咸水加热的太阳能加热装置、将加热的海水或超咸水进行雾化的超声波雾化装置和将超声雾化后水气进行冷凝的冷凝器，超声波雾化装置内设置含有铁或铜的陶瓷片，且超声波雾化装置还连接有辅助加热装置，冷凝器具有冷凝水出口、冷却水进口和回水口，回水口连通太阳能加热装置。

5.根据权利要求4所述海水或超咸水淡化处理系统，其特征是：辅助加热装置为太阳能集热器。