CN107311381A - 一种反渗透浓海水综合利用方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反渗透浓海水综合利用方法与系统，方法步骤为：1)使用反渗透浓海水综合利用系统；2)将反渗透浓海水经原水泵通过第一保安滤器进行预处理，得到预处理产水；3)预处理产水通过纳滤高压泵增压后进入一段纳滤膜组，纳滤后的浓水进入二段纳滤膜组，纳滤后的浓水进入三段纳滤膜组，获得纳滤产水经反渗透增压泵的作用通过第二保安滤器，经反渗透高压泵增压通过一段反渗透膜组，一段反渗透膜组内的浓水经过反渗透二次增压泵增压后通过二段反渗透膜组，经反渗透膜组获得淡水通入产水箱；二段反渗透膜组中浓水通入多效蒸发器蒸发，得到饱和的氯化钠水溶液。本发明方法与系统，在获取高品质淡水的同时，实现浓海水的资源化利用。

Description

一种反渗透浓海水综合利用方法与系统
技术领域
本发明属于海水淡化领域，特别是涉及一种反渗透浓海水综合利用方法与系统。
背景技术
水资源短缺已成为全球性问题，采用海水淡化技术开辟新的淡水水源，增加淡水总供应量，已逐渐成为世界各国解决水危机的一种重要途径。近年来，反渗透法海水淡化的应用越来越多，反渗透可以将海水浓缩1.8倍，同时也出现了大量浓海水的排放问题，约有55％进料海水的浓海水排放。目前海水淡化产生的浓盐水的处理问题被社会广泛关注，因为浓盐水直接排放到大海必然会造成环境的污染和生态的破坏。
若对浓海水继续采用热法继续蒸发浓缩，可降低浓盐水的排放量，但装置在运行过程中存在硫酸钙结垢，降低传热效率，致使装置无法继续运行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以反渗透浓海水为原料，在降低浓海水排放的基础上，同时获得高品质产水以及精制饱和盐液的反渗透浓海水综合利用系统。
本发明的第二个目的是提供一种反渗透浓海水综合利用方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种反渗透浓海水综合利用系统，包括：原水泵2，原水泵通过管道依次与第一保安滤器3、纳滤高压泵4连接，纳滤高压泵通过管道与一段纳滤膜组5-1的进水口连接；一段纳滤膜组的浓水出口通过管道与二段纳滤膜组5-2的进水口连接；二段纳滤膜组的浓水出口通过管道与三段纳滤膜组5-3的进水口连接；一段纳滤膜组、二段纳滤膜组和三段纳滤膜组的淡水出口分别通过管道与纳滤产水箱6连接，纳滤产水箱通过管道依次与反渗透增压泵7、第二保安滤器8、反渗透高压泵9连接后再与一段反渗透膜组10-1的进水口连接；一段反渗透膜组的浓水出口通过管道与反渗透二次增压泵11连接后再与二段反渗透膜组10-2的进水口连接；一段反渗透膜组和二段反渗透膜组的淡水出口分别通过管道与产水箱12连接；二段反渗透膜组的浓水出口通过管道与多效蒸发器13的进口连接，多效蒸发器的出水口通过管道与产水箱连接；三段纳滤膜组设置有浓水出口。
一种反渗透浓海水综合利用方法，包括如下步骤：
(1)使用上述反渗透浓海水综合利用系统；
(2)将反渗透浓海水经原水泵2通过第一保安滤器3进行预处理，得到预处理产水；
(3)预处理产水通过纳滤高压泵4增压至1.5～2.0MPa后进入一段纳滤膜组5-1，纳滤后的浓水进入二段纳滤膜组5-2，纳滤后的浓水进入三段纳滤膜组5-3，从一段纳滤膜组、二段纳滤膜组和三段纳滤膜组获得的软化后的纳滤产水通入纳滤产水箱6中；纳滤产水箱中的纳滤产水经反渗透增压泵7的作用通过第二保安滤器8，再经反渗透高压泵9增压至6～7MPa通过一段反渗透膜组10-1，一段反渗透膜组内的浓水经过反渗透二次增压泵11增压至10-12MPa后通过二段反渗透膜组10-2，经一段反渗透膜组和二段反渗透膜组获得的淡水通入产水箱12中；二段反渗透膜组中的浓水通入多效蒸发器进行蒸发，将浓水继续浓缩得到饱和的氯化钠水溶液，蒸发后的淡水通入产水箱中。
本发明的优点：
1.本发明的系统和方法实现二价离子的高效截留，与传统软化法相比，无需消耗软化药剂，有效降低运行费用。
2.本发明可以充分发挥反渗透技术在低浓度条件下浓缩的优点和多效蒸馏工艺在高浓度条件浓缩的优点，使得整个工艺的能耗显著降低。
3.采用本发明的系统和方法在制取高品质的淡水的同时，又可以获得精致浓盐水，可实现浓海水的资源化利用。
4.本发明系统的占地面积较小，有利于节约土地和降低投资。
附图说明
图1为本发明一种反渗透浓海水综合利用系统示意图。
图中：1-原水箱；2-原水泵；3-第一保安滤器；4-纳滤高压泵；5-1-一段纳滤膜组；5-2-二段纳滤膜组；5-3-三段纳滤膜组；6-纳滤产水箱；7-反渗透增压泵；8-第二保安滤器；9-反渗透高压泵；10-1-一段反渗透膜组；10-2-二段反渗透膜组；11-反渗透二次增压泵；12-产水箱；13-多效蒸发器
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种反渗透浓海水综合利用系统，见图1，包括：原水泵2，原水泵通过管道依次与第一保安滤器3、纳滤高压泵4连接，纳滤高压泵通过管道与一段纳滤膜组5-1的进水口连接；一段纳滤膜组的浓水出口通过管道与二段纳滤膜组5-2的进水口连接；二段纳滤膜组的浓水出口通过管道与三段纳滤膜组5-3的进水口连接；一段纳滤膜组、二段纳滤膜组和三段纳滤膜组的淡水出口分别通过管道与纳滤产水箱6连接，纳滤产水箱通过管道依次与反渗透增压泵7、第二保安滤器8、反渗透高压泵9连接后再与一段反渗透膜组10-1的进水口连接；一段反渗透膜组的浓水出口通过管道与反渗透二次增压泵11连接后再与二段反渗透膜组10-2的进水口连接；一段反渗透膜组和二段反渗透膜组的淡水出口分别通过管道与产水箱12连接；二段反渗透膜组的浓水出口通过管道与多效蒸发器13的进口连接，多效蒸发器的出水口通过管道与产水箱连接；三段纳滤膜组设置有浓水出口。
实施例1
一种反渗透浓海水综合利用方法，包括如下步骤：
(1)使用上述反渗透浓海水综合利用系统；
(2)将贮存于原水箱1中的反渗透浓海水经原水泵2通过第一保安滤器3(去除颗粒型杂质)进行预处理，得到预处理产水；
(3)预处理产水通过纳滤高压泵4增压至2.0MPa后进入一段纳滤膜组5-1，纳滤后的浓水进入二段纳滤膜组5-2，纳滤后的浓水进入三段纳滤膜组5-3(对预处理产水进行去除硬度和有机物，其中钙镁离子去除率大于等于60％，硫酸根去除率大于等于95％；)，从一段纳滤膜组、二段纳滤膜组和三段纳滤膜组获得的纳滤产水通入纳滤产水箱6中；纳滤产水箱中的纳滤产水经反渗透增压泵7的作用通过第二保安滤器8(将残留颗粒性杂质去除)，再经反渗透高压泵9增压至7MPa通过一段反渗透膜组10-1，将纳滤产水浓缩至7％，一段反渗透膜组内的浓水经过反渗透二次增压泵11增压至11MPa后通过二段反渗透膜组10-2，将纳滤水浓缩至10.2％；经一段反渗透膜组和二段反渗透膜组获得的淡水通入产水箱12中；二段反渗透膜组中的浓水通入多效蒸发器进行蒸发，将浓水继续浓缩得到饱和的氯化钠水溶液，蒸发后的淡水通入产水箱中。
纳滤工艺:
纳滤膜组：一段纳滤膜组采用4支压力容器，二段纳滤膜组采用2支压力容器，三段纳滤膜组采用1支压力容器，每支压力容器中6支纳滤XCN膜元件(陶氏化学有限公司生产)串联。
反渗透浓海水总溶解性固体(TDS)为46000mg/l，纳滤膜组总进水量25m3/h，产水流量20m3/h，浓水流量5m3/h。纳滤工艺回收率80％，膜通量设计为14L/m2h，纳滤产水进入纳滤产水箱。
纳滤工艺运行参数与水质参数见表1。
表1纳滤工艺运行参数与水质参数
在实施例中，纳滤高压泵的操作压力为2.0MPa，纳滤产水中二价离子含量544mg/L，二价离子脱盐率90％，水回收率80％；纳滤产水中一价离子含量36883mg/L，一价离子透过率≥90％，吨水能耗0.69kW/m3。由于纳滤膜组件截留了大部分二价离子，后续反渗透工艺的结垢倾向大大降低，可增加反渗透工艺的回收率。
用1.5MPa替代纳滤高压泵的操作压力2.0MPa；效果与表1相似。
反渗透工艺：
反渗透膜组：一段反渗透膜组采用4支压力容器，每支压力容器中6支XC70膜元件((陶氏化学有限公司生产)串联；二段反渗透膜组采用2支压力容器，每支压力容器中6支XUS180808膜组件(陶氏化学有限公司生产)串联。
进水含盐量3.36％，反渗透高压泵操作压力为7MPa，经一段反渗透膜组浓缩至7％，一段反渗透膜组浓水通过反渗透二次增压泵增压至11MPa后进入二段反渗透膜组，进行二次浓缩。经二次浓缩后，反渗透浓水最终含盐量为10.2％。
反渗透膜组总进水量20m3/h，产水流量14m3/h，其中一段反渗透膜组产水流量10m3/h，二段反渗透膜组产水流量4m3/h；一段反渗透膜组浓水流量10m3/h，二段反渗透膜组浓水流量6.5m3/h。反渗透工艺回收率70％，膜通量设计为14L/m2h，吨水能耗4.8kW/m3。一段反渗透膜组产水和二段反渗透膜组产水混合后进入反渗透产水箱，浓水进入多效蒸发器进行深度浓缩。
反渗透工艺运行参数与水质参数见表2。
表2反渗透工艺运行参数与水质参数
用6MPa替代反渗透高压泵的操作压力7MPa，用10MPa或12MPa替代反渗透二次增压泵的操作压力，其效果与表2效果相似。
多效蒸馏工艺：
反渗透膜组浓水进入多效蒸馏工艺进一步蒸发浓缩，经反渗透浓缩后，浓缩液体积大大降低，降低了多效蒸馏工艺设备投资与运行费用。
多效蒸馏工艺：多效蒸馏工艺采用5效多效蒸发器，采用“降膜+强制循环”的运行方式，将6.5m3/h的质量浓度为10.2％的进水浓缩为2.5m3/h质量浓度为26.5％的高浓盐水，同时获得4m3/h高品质淡水，淡水TDS＜20mg/L。
多效蒸馏工艺运行参数与水质参数见表3。
表3多效蒸馏工艺运行参数与水质参数
在实施例中，多效蒸馏工艺将进水质量浓度10.2％浓盐水浓缩2.6倍，最终多效蒸馏工艺浓盐水质量浓度26.5％，产水TDS≤20mg/l，过程吨水耗电0.26kW/m3(以产水计)，蒸汽消耗量1t/m3(以产水计)。
将“纳滤/反渗透/多效蒸馏工艺”的热膜集成工艺用于反渗透浓海水淡化与制取高浓度盐液，全流程获取淡水18m3，获取质量分数26.5％高浓度盐液2.5m3。全流程耗电量82kW，全流程吨水电耗4.56kW/m3(以产水计)，同时消耗蒸汽1t/m3。

Claims (2)

1.一种反渗透浓海水综合利用系统，包括原水泵(2)，原水泵通过管道依次与第一保安滤器(3)、纳滤高压泵(4)连接，其特征是，所述纳滤高压泵通过管道与一段纳滤膜组(5-1)的进水口连接；一段纳滤膜组的浓水出口通过管道与二段纳滤膜组(5-2)的进水口连接；二段纳滤膜组的浓水出口通过管道与三段纳滤膜组(5-3)的进水口连接；一段纳滤膜组、二段纳滤膜组和三段纳滤膜组的淡水出口分别通过管道与纳滤产水箱(6)连接，纳滤产水箱通过管道依次与反渗透增压泵(7)、第二保安滤器(8)、反渗透高压泵(9)连接后再与一段反渗透膜组(10-1)的进水口连接；一段反渗透膜组的浓水出口通过管道与反渗透二次增压泵(11)连接后再与二段反渗透膜组(10-2)的进水口连接；一段反渗透膜组和二段反渗透膜组的淡水出口分别通过管道与产水箱(12)连接；二段反渗透膜组的浓水出口通过管道与多效蒸发器(13)的进口连接，多效蒸发器的出水口通过管道与产水箱连接；三段纳滤膜组设置有浓水出口。
2.一种反渗透浓海水综合利用方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)使用权利要求1的反渗透浓海水综合利用系统；
(2)将反渗透浓海水经原水泵(2)通过第一保安滤器(3)进行预处理，得到预处理产水；
(3)预处理产水通过纳滤高压泵(4)增压至1.5～2.0MPa后进入一段纳滤膜组(5-1)，纳滤后的浓水进入二段纳滤膜组(5-2)，纳滤后的浓水进入三段纳滤膜组(5-3)，从一段纳滤膜组、二段纳滤膜组和三段纳滤膜组获得的软化后的纳滤产水通入纳滤产水箱(6)中；纳滤产水箱中的纳滤产水经反渗透增压泵(7)的作用通过第二保安滤器(8)，再经反渗透高压泵(9)增压至6～7MPa通过一段反渗透膜组(10-1)，一段反渗透膜组内的浓水经过反渗透二次增压泵(11)增压至10-12MPa后通过二段反渗透膜组(10-2)，经一段反渗透膜组和二段反渗透膜组获得的淡水通入产水箱(12)中；二段反渗透膜组中的浓水通入多效蒸发器进行蒸发，将浓水继续浓缩得到饱和的氯化钠水溶液，蒸发后的淡水通入产水箱中。
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