CN108706782A - 一种海水淡化处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种海水淡化处理装置，包括依次连接的海水进口、预处理系统、第一保安过滤器、第一海水高压泵和海水淡化膜系统，其特征在于：还包括依次连接的第二保安过滤器、第二海水高压泵、一级反渗透系统和去离子装置，所述一级反渗透系统还与二级反渗透系统连接，所述二级反渗透系统分别连接第一排放阀和去离子装置，所述去离子装置包括罐体、树脂捕捉器，所述罐体通过分割板分成第一离子交换器和第二离子交换器；所述海水淡化膜系统分别连接第二保安过滤器和能量回收装置，所述第一保安过滤器和第一海水高压泵之间的管路分别外接能量回收装置和流量计，所述第一海水高压泵和海水淡化膜系统之间的管路外接能量回收装置。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，特别是公开一种海水淡化处理装置。
背景技术
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。
现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、碳酸铵离子交换法等，目前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场，逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的海水淡化方法。
目前应用比较广泛的海水淡化处理装置主要有以下两种：
第一种海水淡化处理装置：主要由高压泵系统、海水淡化膜系统、产水收集系统组成。
第二种海水淡化处理装置：主要由高压泵系统、海水淡化膜系统、产水收集系统、普通反渗透膜系统、纯水收集系统组成。
第一种海水淡化处理装置的出水电导率高（约600～1000μS/cm），第二种海水淡化处理装置的出水电导率相对较低（约12～50μS/cm），以上两种海水淡化处理装置是现在常用的海水淡化处理装置，但是这两种海水淡化处理装置无法高效稳定的连续运行，并且出水的纯度还不够。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种海水淡化处理装置，能够实现高效稳定的连续运行，提高了工作效率，其出水电导率在0.2μS/cm以下，出水纯度高，出水水质稳定。
本发明是这样实现的：一种海水淡化处理装置，包括依次连接的海水进口、预处理系统、第一保安过滤器、第一海水高压泵和海水淡化膜系统，所述预处理系统包括相连的多介质过滤器和活性碳过滤器，所述海水进口与多介质过滤器连接，所述活性碳过滤器与第一保安过滤器连接，所述海水淡化膜系统包括若干组海水淡化膜组件，其特征在于：所述海水淡化处理装置还包括依次连接的第二保安过滤器、第二海水高压泵、一级反渗透系统和去离子装置，所述一级反渗透系统还与二级反渗透系统连接，所述一级反渗透系统包括若干组一级反渗透膜组件；所述二级反渗透系统分别连接第一排放阀和去离子装置，所述二级反渗透系统包括若干组二级反渗透膜组件；所述去离子装置包括罐体、树脂捕捉器、反洗阀、进酸阀、第一进碱阀、第二进碱阀，所述罐体通过分割板分成第一离子交换器和第二离子交换器，所述第一离子交换器和第二离子交换器内均设有树脂层，所述树脂捕捉器分别连接第一离子交换器、第二离子交换器和总产水出口，所述去离子装置的进水口分别连接所述第一离子交换器和第二离子交换器；所述海水淡化膜系统分别连接第二保安过滤器和能量回收装置，所述第一保安过滤器和第一海水高压泵之间的管路分别外接能量回收装置和流量计，所述第一海水高压泵和海水淡化膜系统之间的管路外接所述能量回收装置，所述海水淡化膜系统和第二保安过滤器之间的管路外接所述流量计。
所述第一离子交换器的顶部分别连接第一进水阀、第一变径管和第一排气阀，所述第一变径管连接第二排放阀，所述第一离子交换器底部设有第一进口弯头，所述第一进口弯头分别连接第一进液阀、第二变径管和第一进气阀，所述第一进液阀分别连接所述反洗阀和进酸阀，所述第二变径管分别连接第一产水阀和第一排空阀，所述第一离子交换器还设有第一进碱阀和第一中排阀；所述第二离子交换器的顶部分别设有第二进口弯头和第二排气阀，所述第二进口弯头分别连接第二进水阀和第三变径管，所述第三变径管连接第三排放阀，所述第二离子交换器的底部分别连接第二进液阀、第四变径管和第二进气阀，所述第二进液阀分别连接所述反洗阀和进酸阀，所述第四变径管分别连接第二产水阀和第二排空阀，所述第二离子交换器还设有第二进碱阀和第二中排阀；所述去离子装置的进水口分别连接所述第一进水阀和第二进水阀，所述树脂捕捉器分别连接所述第一产水阀、第二产水阀和产水出口。
所述海水淡化膜系统的浓海水出口连接能量回收装置，所述海水淡化膜系统的产水出口连接所述第二保安过滤器；所述若干组海水淡化膜组件的数量为2～20组，每组海水淡化膜组件均包括海水淡化膜和取样阀。
所述一级反渗透系统的浓海水出口连接二级反渗透系统，所述一级反渗透系统的产水出口连接所述去离子装置的进水口；所述若干组一级反渗透膜组件的数量为2～20组，每组一级反渗透膜组件均包括一级反渗透膜和取样阀。
所述二级反渗透系统的浓海水出口连接所述第一排放阀，所述二级反渗透系统的产水出口连接所述去离子装置的进水口；所述若干组二级反渗透膜组件的数量为1～12组，每组二级反渗透膜组件均包括二级反渗透膜和取样阀。
所述去离子装置可以通过控制系统根据离子交换器运行时间自动切换两个离子交换器的运行模式、维护再生模式和关闭模式，当第一离子交换器的产水质量无法满足要求，需要维护再生时，控制系统控制第一离子交换器进入维护再生模式，并控制第二离子交换器进入运行模式，反之亦然，控制系统控制第一离子交换器或第二离子交换器在维护再生完成后进入关闭模式。
本发明的有益效果是：本发明能够保障系统高效稳定的连续运行，提高了工作效率，其出水电导率在0.2μS/cm以下，出水纯度高，出水水质稳定。本发明的海水淡化膜系统将高压的浓海水排放到能量回收装置中用于对海水加压，实现了能量的高效回收，降低了整个系统的运行能耗和运行成本。本发明可以通过流量计将海水送入第二保安过滤器，并且可以根据实际情况来调节海水流量，从而提高整个系统的海水淡化处理能力，提高了工作效率，同时降低了整个系统的投资制造成本。
本发明的去离子装置采用两个离子交换器一体化的模式，降低了生产制造成本，同时缩小了占地面积，管路设置简单。由于离子交换器使用一段时间后需要进行再生才能恢复性能，每次再生时间大约3～5小时，去离子装置可以通过控制系统根据离子交换器运行时间自动切换两个离子交换器的运行模式、维护再生模式和关闭模式，当第一离子交换器的产水质量无法满足要求，需要维护再生时，控制系统控制第一离子交换器进入维护再生模式，并控制第二离子交换器进入运行模式，反之亦然，保证了系统连续稳定地运行，保障了工作效率，控制系统控制第一离子交换器或第二离子交换器在维护再生完成后进入关闭模式。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明去离子装置的结构示意图。
图中：1、预处理系统； 2、第一保安过滤器； 3、第一海水高压泵； 4、能量回收装置； 5、流量计； 6、海水淡化膜系统； 7、第二保安过滤器； 8、第二海水高压泵； 9、一级反渗透系统； 10、二级反渗透系统； 11、罐体； 12、树脂捕捉器； 13、分割板； 14、第一离子交换器； 15、第二离子交换器； 16、第一进水阀； 17、第一变径管； 18、第二排放阀； 19、第一进口弯头； 20、第一进液阀； 21、第二变径管； 22、第一产水阀； 23、第一排空阀； 24、第二进口弯头； 25、第二进水阀； 26、第三变径管； 27、第三排放阀； 28、第二进液阀； 29、第四变径管； 30、第二产水阀； 31、第二排空阀； 32、反洗阀； 33、进酸阀； 34、第一进碱阀；35、第二进碱阀； 36、第一排气阀； 37、第一进气阀； 38、第一中排阀； 39、第二排气阀；40、第二进气阀； 41、第二中排阀； 42、第一排放阀； 43、海水淡化膜； 44、取样阀； 45、一级反渗透膜； 46、二级反渗透膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
根据附图1和2，本发明为一种海水淡化处理装置，包括依次连接的海水进口、预处理系统1、第一保安过滤器2、第一海水高压泵3、海水淡化膜系统6、第二保安过滤器7、第二海水高压泵8、一级反渗透系统9和去离子装置，所述预处理系统1包括相连的多介质过滤器和活性碳过滤器，所述海水进口与多介质过滤器连接，所述活性碳过滤器与第一保安过滤器2连接，所述海水淡化膜系统6包括若干组海水淡化膜组件；所述一级反渗透系统9还与二级反渗透系统10连接，所述一级反渗透系统9包括若干组一级反渗透膜组件；所述二级反渗透系统10分别连接第一排放阀42和去离子装置，所述二级反渗透系统10包括若干组二级反渗透膜组件；所述去离子装置包括罐体11、树脂捕捉器12、反洗阀32、进酸阀33、第一进碱阀34、第二进碱阀35，所述罐体11通过分割板13分成第一离子交换器14和第二离子交换器15，所述第一离子交换器14和第二离子交换器15内均设有树脂层，所述树脂捕捉器12分别连接第一离子交换器14、第二离子交换器15和总产水出口，所述去离子装置的进水口分别连接所述第一离子交换器14和第二离子交换器15；所述海水淡化膜系统6还与能量回收装置4连接，所述第一保安过滤器2和第一海水高压泵3之间的管路分别外接能量回收装置4和流量计5，所述第一海水高压泵3和海水淡化膜系统6之间的管路外接所述能量回收装置4，所述海水淡化膜系统6和第二保安过滤器7之间的管路外接所述流量计5。
所述第一离子交换器14的顶部分别连接第一进水阀16、第一变径管17和第一排气阀36，所述第一变径管17连接第二排放阀18，所述第一离子交换器14底部设有第一进口弯头19，所述第一进口弯头19分别连接第一进液阀20、第二变径管21和第一进气阀37，所述第一进液阀20分别连接所述反洗阀32和进酸阀33，所述第二变径管21分别连接第一产水阀22和第一排空阀23，所述第一离子交换器14还设有第一进碱阀34和第一中排阀38；所述第二离子交换器15的顶部分别设有第二进口弯头24和第二排气阀39，所述第二进口弯头24分别连接第二进水阀25和第三变径管26，所述第三变径管26连接第三排放阀27，所述第二离子交换器15的底部分别连接第二进液阀28、第四变径管29和第二进气阀40，所述第二进液阀28分别连接所述反洗阀32和进酸阀33，所述第四变径管29分别连接第二产水阀30和第二排空阀31，所述第二离子交换器15还设有第二进碱阀35和第二中排阀41；所述去离子装置的进水口分别连接所述第一进水阀16和第二进水阀25，所述树脂捕捉器12分别连接所述第一产水阀22、第二产水阀30和产水出口。
所述海水淡化膜系统6的浓海水出口连接能量回收装置4，所述海水淡化膜系统6的产水出口连接所述第二保安过滤器7；所述若干组海水淡化膜组件的数量为2～20组，每组海水淡化膜组件均包括海水淡化膜43和取样阀44。
所述一级反渗透系统9的浓海水出口连接二级反渗透系统10，所述一级反渗透系统9的产水出口连接所述去离子装置的进水口；所述若干组一级反渗透膜组件的数量为2～20组，每组一级反渗透膜组件均包括一级反渗透膜45和取样阀44。
所述二级反渗透系统10的浓海水出口连接所述第一排放阀42，所述二级反渗透系统10的产水出口连接所述去离子装置的进水口；所述若干组二级反渗透膜组件的数量为1～12组，每组二级反渗透膜组件均包括二级反渗透膜46和取样阀44。
所述多介质过滤器选用江苏汉盛海洋装备技术有限公司生产的SC-05多介质过滤器。所述活性碳过滤器选用江苏汉盛海洋装备技术有限公司生产的AC-05活性碳过滤器。所述第一保安过滤器2和第二保安过滤器7均选用江苏汉盛海洋装备技术有限公司生产的JM-Ma-05保安过滤器。所述第一海水高压泵3和第二海水高压泵8均选用Speck Pumps (UK)Ltd生产的NP-60柱塞泵。所述能量回收装置4选用丹弗斯集团生产的isave能量回收装置。所述海水淡化膜系统6的海水淡化膜43均选用美国陶氏化学公司生产的SW400反渗透海水淡化膜。所述一级反渗透系统9的一级反渗透膜45均选用美国陶氏化学公司生产的SW400反渗透海水淡化膜，所述二级反渗透系统10的二级反渗透膜46均选用美国陶氏化学公司生产的BW-365反渗透海水淡化膜。所述树脂捕捉器12选用江苏汉盛海洋装备技术有限公司生产的树脂捕捉器。所述第一离子交换器14和第二离子交换器15内的树脂层均采用德国朗盛集团生产的阳离子树脂S108和阴离子树脂M500MB以1:2的比例混合，阳离子树脂和阴离子树脂能够将水中的阴阳离子去除掉，起到净化水质的目的。
本发明的工作过程如下：海水通过所述海水进口进入预处理系统1的多介质过滤器中，经过多介质过滤器滤除直径大于10μm的悬浮颗粒后进入活性碳过滤器，所述活性碳过滤器去除海水中的异味、余氯、重金属离子、有机物等，然后海水进入第一保安过滤器2进一步脱除水中残留的颗粒性物质，过滤精度为5μm，然后海水分成三路，一路海水通过所述第一海水高压泵3的作用将海水加压输送到海水淡化膜系统6进行过滤，一路海水进入所述能量回收装置4，还有一路海水通过流量计5进入所述第二保安过滤器7，所述流量计5可以根据实际情况来调节海水流量；所述海水淡化膜系统6的产水进入所述第二保安过滤器7，海水淡化膜系统6将高压的浓海水排放到能量回收装置4中用于对海水加压，所述能量回收装置4出水进入海水淡化膜系统6；所述第二保安过滤器7滤除直径大于5μm的悬浮颗粒，然后通过所述第二海水高压泵8的作用将海水加压输送到所述一级反渗透系统9进行过滤，所述一级反渗透系统9的产水进入所述去离子装置，所述一级反渗透系统9将高压的浓海水排放到所述二级反渗透系统10中进行过滤，所述二级反渗透系统10的产水进入所述去离子装置，所述二级反渗透系统10将高压的浓海水通过第一排放阀42排放；所述一级反渗透系统9产水和二级反渗透系统10产水均进入第一离子交换器14或第二离子交换器15中，然后通过树脂捕捉器12从总产水出口流出，产水电导率在0.2μS/cm以下。
所述去离子装置可以通过控制系统根据离子交换器运行时间自动切换两个离子交换器的运行模式、维护再生模式和关闭模式，当第一离子交换器14的产水质量无法满足要求，需要维护再生时，控制系统控制第一离子交换器14进入维护再生模式，并控制第二离子交换器15进入运行模式，反之亦然，保证了系统连续稳定地运行，保障了工作效率，控制系统控制第一离子交换器14或第二离子交换器15在维护再生完成后进入关闭模式。
所述第一离子交换器14处于运行模式时，所述第一进水阀16和第一产水阀22打开，原水通过第一进水阀16进入第一离子交换器14内，通过阳离子树脂和阴离子树脂作用净化水质，然后产水经第一产水阀22流入树脂捕捉器12，然后从产水出口流出。
所述第一离子交换器14进入维护再生模式时，先对第一离子交换器14进行反洗：关闭所述第一进水阀16和第一产水阀22，所述反洗阀32、第一进液阀20和第二排放阀18打开，反洗水经反洗阀32和第一进液阀20流入第一离子交换器14底部，由于阴离子树脂密度比阳离子树脂密度小，反洗的水力将树脂悬浮起来，当树脂层达到一定的膨胀率时，阴离子树脂和阳离子树脂的密度差使得密度小的阴离子树脂在上层，密度大的阳离子树脂在下层；反洗完成后，进行再生：关闭所述反洗阀32和第二排放阀18，所述进酸阀33、第一进液阀20、第一进碱阀34和第一中排阀38打开，碱液从第一进碱阀34进入第一离子交换器14内对阴离子树脂进行再生，酸液经进酸阀33和第一进液阀20进入第一离子交换器14内对阳离子树脂进行再生，碱液和酸液从第一中排阀38排出；再生完成后，进行小正洗消除残留的碱液影响：关闭所述进酸阀33、第一进液阀20、第一进碱阀34，所述第一进水阀16和第一中排阀38打开，原水通过第一进水阀16进入第一离子交换器14内，从第一中排阀38排出；小正洗完成后，进行大正洗消除残留的酸液影响：关闭第一中排阀38，所述第一进水阀16和第一排空阀23打开，原水通过第一进水阀16进入第一离子交换器14内，从第一排空阀23排出；大正洗完成后，进行树脂混合：关闭第一进水阀16和第一排空阀23，打开第一进气阀37和第一排气阀36，压缩空气从第一进气阀37进入第一离子交换器14内，使分层的阴离子树脂和阳离子树脂充分混合；树脂混合完成后，进行大正洗消除混脂后反离子干扰：关闭第一进气阀37，所述第一排气阀36、第一进水阀16和第一排空阀23打开，原水通过第一进水阀16进入第一离子交换器14内，从第一排空阀23排出，当第一排气阀36出水后关闭第一排气阀36，当产水水质合格后，关闭第一进水阀16和第一排空阀23，所述第一离子交换器14进入关闭模式。
所述第二离子交换器15的运行模式及维护再生模式同第一离子交换器14。
上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，应理解，在阅读了本发明阐述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作不同形式但效果相同的各种改动或修改，这些等同形式修改同样落于本申请权利要求书所限定保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种海水淡化处理装置，包括依次连接的海水进口、预处理系统、第一保安过滤器、第一海水高压泵和海水淡化膜系统，所述预处理系统包括相连的多介质过滤器和活性碳过滤器，所述海水进口与多介质过滤器连接，所述活性碳过滤器与第一保安过滤器连接，所述海水淡化膜系统包括若干组海水淡化膜组件，其特征在于：所述海水淡化处理装置还包括依次连接的第二保安过滤器、第二海水高压泵、一级反渗透系统和去离子装置，所述一级反渗透系统还与二级反渗透系统连接，所述一级反渗透系统包括若干组一级反渗透膜组件；所述二级反渗透系统分别连接第一排放阀和去离子装置，所述二级反渗透系统包括若干组二级反渗透膜组件；所述去离子装置包括罐体、树脂捕捉器、反洗阀、进酸阀、第一进碱阀、第二进碱阀，所述罐体通过分割板分成第一离子交换器和第二离子交换器，所述第一离子交换器和第二离子交换器内均设有树脂层，所述树脂捕捉器分别连接第一离子交换器、第二离子交换器和总产水出口，所述去离子装置的进水口分别连接所述第一离子交换器和第二离子交换器；所述海水淡化膜系统分别连接第二保安过滤器和能量回收装置，所述第一保安过滤器和第一海水高压泵之间的管路分别外接能量回收装置和流量计，所述第一海水高压泵和海水淡化膜系统之间的管路外接所述能量回收装置，所述海水淡化膜系统和第二保安过滤器之间的管路外接所述流量计。
2.根据权利要求 1 所述的一种海水淡化处理装置，其特征在于：所述第一离子交换器的顶部分别连接第一进水阀、第一变径管和第一排气阀，所述第一变径管连接第二排放阀，所述第一离子交换器底部设有第一进口弯头，所述第一进口弯头分别连接第一进液阀、第二变径管和第一进气阀，所述第一进液阀分别连接所述反洗阀和进酸阀，所述第二变径管分别连接第一产水阀和第一排空阀，所述第一离子交换器还设有第一进碱阀和第一中排阀；所述第二离子交换器的顶部分别设有第二进口弯头和第二排气阀，所述第二进口弯头分别连接第二进水阀和第三变径管，所述第三变径管连接第三排放阀，所述第二离子交换器的底部分别连接第二进液阀、第四变径管和第二进气阀，所述第二进液阀分别连接所述反洗阀和进酸阀，所述第四变径管分别连接第二产水阀和第二排空阀，所述第二离子交换器还设有第二进碱阀和第二中排阀；所述去离子装置的进水口分别连接所述第一进水阀和第二进水阀，所述树脂捕捉器分别连接所述第一产水阀、第二产水阀和产水出口。
3.根据权利要求 1 所述的一种海水淡化处理装置，其特征在于：所述海水淡化膜系统的浓海水出口连接能量回收装置，所述海水淡化膜系统的产水出口连接所述第二保安过滤器；所述若干组海水淡化膜组件的数量为2～20组，每组海水淡化膜组件均包括海水淡化膜和取样阀。
4.根据权利要求 1 所述的一种海水淡化处理装置，其特征在于：所述一级反渗透系统的浓海水出口连接二级反渗透系统，所述一级反渗透系统的产水出口连接所述去离子装置的进水口；所述若干组一级反渗透膜组件的数量为2～20组，每组一级反渗透膜组件均包括一级反渗透膜和取样阀。
5.根据权利要求 1 所述的一种海水淡化处理装置，其特征在于：所述二级反渗透系统的浓海水出口连接所述第一排放阀，所述二级反渗透系统的产水出口连接所述去离子装置的进水口；所述若干组二级反渗透膜组件的数量为1～12组，每组二级反渗透膜组件均包括二级反渗透膜和取样阀。
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