CN109205898B - 苦咸水或海水的处理方法和处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理领域，公开了一种苦咸水或海水的处理方法和处理系统。该方法包括：(1)将苦咸水或海水和来自步骤(2)的回流晶种强化结晶出水的混合水溶液进行纳滤分离，得到纳滤产水和纳滤浓水；(2)将纳滤浓水进行晶种强化结晶分离，得到晶种强化结晶出水和结晶盐，将至少部分晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至步骤(1)的纳滤分离；(3)将纳滤产水进行多级热蒸发，得到蒸馏产水和蒸发浓水，蒸发浓水的含盐量为100,000‑250,000mg/L。该方法能以较低成本去除苦咸水或海水中的硫酸钙等易结垢物质并使整个系统实现60‑90％的水回收率，远高于常规苦咸水或海水淡化技术，大幅提高淡化系统效率。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化处理领域，具体涉及一种苦咸水或海水的处理方法和处理系统。
背景技术
随着水资源短缺问题的日益凸显，海水淡化已经成为沿海城市开辟新水源的重要方式。目前海水淡化主要采用反渗透(RO)、多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)等技术。然而，由于海水中存在较高浓度的硫酸钙等低溶解度物质，具有较高的结垢风险，因此目前海水淡化过程一般将系统的回收率控制在30-50％之间。大量浓水的排放一方面对海洋环境特别是相对封闭海域的环境造成了一定程度的影响，另一方面由于预处理过程需要处理全部进水，较低的回收率也意味着大量进行过复杂预处理的海水最终形成浓水排放，一定程度上增加了海水淡化的成本。
而在内陆地区，为了利用含盐量较高的苦咸水(如地下水、矿井水等)，很多情况下需要对其进行淡化脱盐处理。由于苦咸水中通常含有较高浓度的硫酸钙等易结垢物质，采用传统RO或MED技术只能回收部分淡化水，大量的浓水需要合理处置。由于内陆地区通常不具备类似沿海海水淡化直接排海的条件，浓水的处理处置很多情况下成为内陆地区苦咸水利用的制约条件。
因此，有必要提出一种高回收率的苦咸水或海水的淡化方法，减少海水淡化与苦咸水的浓水处置难度，提高淡化过程的效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种苦咸水或海水的处理方法和处理系统，本发明的方法能够以较低的成本去除苦咸水或海水中的硫酸钙等易结垢物质并使整个系统实现60-90％的水回收率，远高于常规苦咸水或海水淡化技术，大幅提高淡化系统效率。
第一方面，本发明提供了一种苦咸水或海水的处理方法，该方法包括：
(1)将苦咸水或海水和来自步骤(2)的回流晶种强化结晶出水的混合水溶液作为纳滤进水进行纳滤分离处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；
(2)将步骤(1)得到的纳滤浓水进行晶种强化结晶分离处理，得到晶种强化结晶出水和结晶盐，将至少部分所述晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至步骤(1)所述的纳滤分离处理；
(3)将步骤(1)得到的纳滤产水进行多级热蒸发处理，得到蒸馏产水和蒸发浓水，所述蒸发浓水的含盐量为100,000-250,000mg/L。
第二方面，本发明提供了一种苦咸水或海水的处理系统，该系统包括纳滤分离单元、晶种强化结晶分离单元和多级热蒸发单元，
所述纳滤分离单元用于将苦咸水或海水和来自所述晶种强化结晶分离单元的回流晶种强化结晶出水的混合水溶液作为纳滤进水进行纳滤分离处理，以得到纳滤产水和纳滤浓水；
所述晶种强化结晶分离单元用于将来自所述纳滤分离单元的纳滤浓水进行晶种强化结晶分离处理，以得到晶种强化结晶出水和结晶盐，且所述晶种强化结晶分离单元与所述纳滤分离单元相连，用于将至少部分所述晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至所述纳滤分离单元进行纳滤分离处理；
所述多级热蒸发单元用于将来自所述纳滤分离单元的纳滤产水进行多级热蒸发处理，以得到蒸馏产水和蒸发浓水。
本发明提供的技术方案通过创造性地采用纳滤分离单元、晶种强化结晶分离单元和多级热蒸发单元的组合处理，能够以较低的成本去除苦咸水或海水中的硫酸钙等易结垢物质并使整个系统实现60-90％的回收率，远高于常规苦咸水或海水淡化技术，大幅提高了淡化系统效率。
附图说明
图1是本发明的苦咸水或海水的处理方法的流程示意图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种苦咸水或海水的处理方法，该方法包括：
(1)将苦咸水或海水和来自步骤(2)的回流晶种强化结晶出水的混合水溶液作为纳滤进水进行纳滤分离处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；
(2)将步骤(1)得到的纳滤浓水进行晶种强化结晶分离处理，得到晶种强化结晶出水和结晶盐，将至少部分所述晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至步骤(1)所述的纳滤分离处理；
(3)将步骤(1)得到的纳滤产水进行多级热蒸发处理，得到蒸馏产水和蒸发浓水，所述蒸发浓水的含盐量为100,000-250,000mg/L。
本发明的方法中，优选情况下，步骤(1)中，所述纳滤分离处理的条件包括：温度为5-45℃，进一步优选为15-30℃；压力为1-6MPa，进一步优选为2-4MPa；所述纳滤产水与所述纳滤浓水的体积流量比为0.5-5：1，进一步优选为1-3：1。
本发明的方法中，优选情况下，步骤(1)中，所述纳滤分离处理使用的纳滤膜元件为对所述纳滤进水中一价阴离子盐的截留率低于20％的纳滤膜元件。
本发明的方法中，优选情况下，该方法还包括：在进行纳滤分离处理之前，向所述纳滤进水中添加至少一种阻垢剂；并且在所述晶种强化结晶分离处理中，将所述纳滤浓水中的阻垢剂失活，以进行晶种强化结晶。
本发明中，阻垢剂是指添加到含盐水中以阻止难溶性盐结垢的物质，阻垢剂对难溶性盐的阻垢性能主要表现为晶格畸变作用，螯合增溶作用，分散作用。现有技术中，存在多种测定阻垢剂性能的方法，例如，碳酸钙沉积法、鼓泡法、极限碳酸盐硬度法、pH移位法等。本发明中，阻垢剂失活是指通过一定方式改变阻垢剂浓度、存在状态或作用方式使之基本丧失阻止难溶性盐结垢的能力，在本发明的一种实施方式中，当根据《油田用防垢剂性能评价方法》(SYT5673-1993)测定所述阻垢剂的阻垢率低于10％时认为该阻垢剂失活。
本发明的方法中，所述阻垢剂的添加量可以根据阻垢剂的具体种类进行选择。一般地，所述阻垢剂的添加量可以为2-20mg/L，优选为4-8mg/L。
优选地，所述阻垢剂选自有机膦型阻垢剂、有机膦酸盐型阻垢剂、聚羧酸型阻垢剂和复合型阻垢剂。所述复合型阻垢剂是指含有两种以上有效成分的阻垢剂，例如可以将有机膦、有机膦酸盐和聚羧酸中的两种或三种组合作为阻垢剂。所述复合阻垢剂中，各有效成分之间的含量可以根据有效成分的种类进行选择，没有特别限定。
本发明的方法中，在将纳滤浓水进行晶种强化结晶分离处理之前，还包括使纳滤浓水中的阻垢剂失活，以便于纳滤浓水中的难溶性盐结晶为固体。阻垢剂失活的关键点在于使阻垢剂中用来阻止结垢的有效成分的阻垢性能被抑制和/或与所添加的失活剂发生化学反应，本领域的技术人员应当理解针对不同的阻垢剂需要选择不同的失活剂，但由于阻垢剂种类繁多，因而不再此一一列举，本发明对于如何使阻垢剂失活的方法也不做限定。作为本发明的一个示例，可以采用以下方式中的一种、两种或三种使纳滤浓水中的阻垢剂失活：
方式一：向所述纳滤浓水中添加至少一种能够用作晶种强化结晶晶种的固体物质；
方式二：向所述纳滤浓水中添加至少一种絮凝剂；
方式三：调节所述纳滤浓水的pH值。
方式一中，所述晶种是指可以作为结晶中心(即，晶核)，促进晶体生长的物质。所述固体物质可以为能起到晶种作用的物质。优选地，作为晶种添加的所述固体物质与所述纳滤浓水中的难溶性盐的种类相同，从而避免在晶种强化结晶得到的固体中引入杂质。具体地，作为晶种添加的所述固体物质选自硫酸钙(即，CaSO4)和硫酸钙的水合物(即，CaSO4·nH2O，其中，n的数值可以为常规选择，如0.5-2)。
所述固体物质的添加量以足以在纳滤浓水中形成晶核，并进一步诱导沉淀为准。一般地，作为晶种添加的固体物质的添加量使得纳滤浓水中晶种的质量浓度为2％-12％，优选为4％-8％。
方式二中，所述絮凝剂具有抑制阻垢剂的作用，使得纳滤浓水中的微小颗粒聚集形成沉淀的物质。所述絮凝剂优选为氯化铁和/或硫酸铁。
所述絮凝剂的添加量以足以使晶种强化结晶原料中的微粒聚集形成沉淀为准。一般地，所述絮凝剂的添加量可以为5-50mg/L，优选为10-20mg/L。
在方式三中，优选将所述纳滤浓水的pH值调节为3-6，更优选将所述纳滤浓水的pH值调节为3.5-4.5。可以通过向所述纳滤浓水中添加至少一种pH值调节剂，从而对纳滤浓水的pH值进行调节。所述pH值调节剂优选选自盐酸和硫酸。
根据本发明的方法，在使纳滤浓水中的阻垢剂失活之后，将纳滤浓水进行晶种强化结晶分离处理得到结晶盐和晶种强化结晶出水。
本发明的方法中，步骤(2)中，将所述晶种强化结晶出水分为两股，分别作为回流晶种强化结晶出水返回至步骤(1)所述的纳滤分离处理和作为晶种强化结晶浓水外排或进行后续处理。
本发明的方法中，优选情况下，所述纳滤浓水中硫酸钙的过饱和度为120％以上，进一步优选为150-400％，更优选为170-300％。
本发明中，晶种强化结晶是指在环境温度下，例如5-45℃，结晶原料中的过饱和盐分自发结晶形成固体盐的过程。根据本发明的方法，所述晶种强化结晶原料的过饱和度为120％以上，一般为150-400％，优选为170-300％。本发明中，过饱和度是指水中难溶性盐的离子积与同样温度下该难溶性盐的饱和溶液的离子积的比值。本发明中，水难溶性盐是指在水中的溶解度不高于1g的盐。本发明中，所述水难溶性盐为硫酸钙，或者以硫酸钙为主(硫酸钙的含量为90重量％以上，优选为98重量％以上)的水难溶性盐。
本发明的方法中，优选情况下，步骤(2)中，所述晶种强化结晶分离处理在温度为5-45℃且晶种存在条件下进行，所述晶种为硫酸钙。
优选地，以1L所述纳滤浓水计，硫酸钙晶种的初始用量为30-80g。本领域技术应该理解的是，初始用量是指仅在系统运行初期加入硫酸钙晶种，且在整个系统运行期间仅加入一次。
本发明的方法中，优选情况下，步骤(2)中，所述回流晶种强化结晶出水与所述纳滤浓水的体积流量比为0.1-0.9：1，进一步优选为0.4-0.8：1。
本发明的方法中，步骤(1)的纳滤分离处理，旨在降低苦咸水或海水的硬度，主要利用纳滤膜对二价阳离子的选择性截留实现以软化为主的目的，使纳滤产水达到后续多级热蒸发处理的进水要求，并能在多级热蒸发处理过程中有效避免结垢进而实现较高水回收率，同时纳滤浓水中难溶解性盐(如硫酸钙)得到浓缩，即本发明的纳滤分离处理的前述意图与旨在分离氯化钠和硫酸钠的纳滤分离处理(即是利用纳滤膜对二价阴离子的选择性截留实现以分盐为主的目的)的意图不同。将旨在降低硬度的纳滤分离处理与晶种强化结晶分离处理相结合，一方面，以过饱和驱动的自发结晶取代化学药剂引发的化学反应，能够大幅减少除硬预处理药剂使用量，从而打破难溶盐溶解度对膜系统回收率的限制，且在无需深度除硬预处理的条件下，将部分硬度转化为二价盐副产品进行回收；另一方面，将部分晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至纳滤分离处理，增加进入纳滤产水的机会，能够提高水回收率。
本发明的方法中，优选情况下，步骤(3)中，所述多级热蒸发处理的方式为多级闪蒸处理或多效蒸发处理。
本领域技术人员应该理解的是，硬度被大部分去除的纳滤产水被供给至多级热蒸发单元进行多级热蒸发处理。由于纳滤产水的结垢倾向已经大为降低，此时多级热蒸发单元可以较常规海水淡化过程增加浓缩倍数，提高水的回收效率，得到大量的蒸馏产水和少量的蒸发浓水，其中蒸发浓水的含盐量为100,000-250,000mg/L。由于采用多级热蒸发处理，本发明中蒸发浓水的含盐量控制在100,000-250,000mg/L之间，远远超过反渗透等膜处理过程所能达到的50,000-70,000mg/L的浓缩极限，有利于大幅减少系统浓水的体积，提高水的回收效率。
优选地，所述多级闪蒸处理的方法包括：将加热至110-130℃的纳滤产水进行10-15级闪蒸处理和降温处理，并控制排出液的温度为35-50℃；所述蒸馏产水与所述蒸发浓水的体积流量比为2-20：1，进一步优选为3-18：1。
具体地，多级闪蒸处理的方法可以包括：将加热至110-130℃的纳滤产水供给至闪蒸器热回收段的第一闪蒸室，并逐级闪蒸和降温，经10-15级闪蒸后由排热段的末级排出，并控制排出液的温度为35-50℃；所述蒸馏产水与所述蒸发浓水的体积流量比为2-20：1，进一步优选为3-18：1。
优选地，所述多效蒸发处理的方法包括：将加热至65-75℃的纳滤产水进行8-12效蒸发处理，并控制排出液的温度为35-40℃；所述蒸馏产水与所述蒸发浓水的体积流量比为2-20：1，进一步优选为3-18：1。
具体地，多效蒸发处理的方法可以包括：将加热至65-75℃的纳滤产水采用逆流进料的方式供给至多效蒸发器，进行8-12效蒸发处理，并控制排出液的温度为35-40℃；所述蒸馏产水与所述蒸发浓水的体积流量比为2-20：1，进一步优选为3-18：1。
本发明的方法中，优选情况下，所述苦咸水的含盐量为10,000-25,000mg/L，其中Ca2+含量为100-1,000mg/L，SO4 2-含量为500-5,000mg/L。
本发明的方法中，优选情况下，所述海水的含盐量为25,000-45,000mg/L，其中Ca2+含量为100-1,000mg/L，SO4 2-含量为500-5,000mg/L。
本发明的方法中，所述蒸馏产水的体积流量为所述苦咸水或海水体积流量的60-90％。
第二方面，本发明提供了一种苦咸水或海水的处理系统，该系统包括纳滤分离单元、晶种强化结晶分离单元和多级热蒸发单元，
所述纳滤分离单元用于将苦咸水或海水和来自所述晶种强化结晶分离单元的回流晶种强化结晶出水的混合水溶液作为纳滤进水进行纳滤分离处理，以得到纳滤产水和纳滤浓水；
所述晶种强化结晶分离单元用于将来自所述纳滤分离单元的纳滤浓水进行晶种强化结晶分离处理，以得到晶种强化结晶出水和结晶盐，且所述晶种强化结晶分离单元与所述纳滤分离单元相连，用于将至少部分所述晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至所述纳滤分离单元进行纳滤分离处理；
所述多级热蒸发单元用于将来自所述纳滤分离单元的纳滤产水进行多级热蒸发处理，以得到蒸馏产水和蒸发浓水。
本发明的系统中，优选情况下，所述纳滤分离单元包括至少一支纳滤膜元件，所述纳滤膜元件为对所述纳滤进水中一价阴离子盐的截留率低于20％的纳滤膜元件。进一步优选地，所述纳滤分离单元包括至少两支串联使用的纳滤膜元件。
本发明的系统中，优选情况下，所述多级热蒸发单元为多级闪蒸处理单元或多效蒸发处理单元。
本发明的系统中，如无特别说明，各处理单元的结构均为本领域相应处理单元的常规结构，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
实施例
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。以下实施例和对比例中，如无特别说明，采用的各方法均为本领域的常用方法。
采用电感耦合等离子体(ICP)法和离子色谱(IC)确定水中的各组分及其含量。
采用合成含盐水模拟苦咸水或海水，其中，合成苦咸水的组分如表1所示，合成海水的组分如表2所示。
表1
| 项目 | Na<sup>+</sup> | Ca<sup>2+</sup> | Cl<sup>-</sup> | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | 过饱和度(CaSO<sub>4</sub>) |
| 单位 | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | ％ |
| 数值 | 4240.09 | 450.00 | 5460.00 | 2540.00 | 50.67 |
表2
| 项目 | Na<sup>+</sup> | Ca<sup>2+</sup> | Cl<sup>-</sup> | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | 过饱和度(CaSO<sub>4</sub>) |
| 单位 | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | ％ |
| 数值 | 10967.83 | 408.00 | 15641.00 | 2702.00 | 26.82 |
实施例1
结合图1，本实施例用于说明本发明的苦咸水的处理方法。
本实施例中使用的纳滤分离单元为由8支陶氏NF90-400纳滤膜元件组成的一级一段纳滤系统；晶种强化结晶分离单元包括一个总容积为15m3的结晶器；多级蒸发处理单元为多效蒸发器。具体工艺流程如下：
(1)将10.00吨/小时的表1所述的合成苦咸水与3.50吨/小时的来自步骤(2)的回流晶种强化结晶出水混合后，向其中投加5.0mg/L的阻垢剂(有效成分为有机膦酸盐，纳尔科公司，OSMOTREAT OSM1035)，然后以13.50吨/小时的总流量进入纳滤分离单元进行纳滤分离处理，在25℃、2.0MPa的操作条件下，得到9.00吨/小时的纳滤产水和4.50吨/小时的纳滤浓水。其中，纳滤浓水中硫酸钙的过饱和度为280.89％。
(2)向4.50吨/小时的纳滤浓水中投加10.00mg/L的氯化铁絮凝剂后，进行晶种强化(25℃)结晶(以1L所述纳滤浓水计，硫酸钙晶种的初始用量为50g)。经晶种强化结晶得到4.50吨/小时的晶种强化结晶出水并分离得到硫酸钙结晶盐，其中，3.50吨/小时的晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至纳滤分离处理，1.00吨/小时的晶种强化结晶出水作为晶种强化结晶浓水排出系统。
(3)将9.00吨/小时的纳滤产水供给至多效蒸发处理单元进行多效蒸发处理，得到8.50吨/小时的蒸馏产水和0.50吨/小时的蒸发浓水。其中，多效蒸发处理的方法包括：将纳滤产水加热至70℃，采用逆流进料的方式供给至多效蒸发器，经10效蒸发后，控制排出液的温度为38℃。
表3给出了该实施例中各物料流的流量和组分。
表3
由上可知，整个系统的水回收率为85.0％，远高于常规海水淡化系统的30-50％。
实施例2
结合图1，本实施例用于说明本发明的海水的处理方法。
本实施例中使用的纳滤分离单元为由8支陶氏NF90-400纳滤膜元件组成的一级一段纳滤系统；晶种强化结晶分离单元包括一个总容积为15m3的结晶器；多级蒸发处理单元为多级闪蒸器。具体工艺流程如下：
(1)将10.00吨/小时的表2所述的合成海水与2.50吨/小时的来自步骤(2)的回流晶种强化结晶出水混合后，向其中投加5.0mg/L的阻垢剂(有效成分为有机膦酸盐，纳尔科公司，OSMOTREAT OSM1035)，然后以12.50吨/小时的总流量进入纳滤分离单元进行纳滤分离处理，在27℃、3.4MPa的操作条件下，得到8.50吨/小时的纳滤产水和4.00吨/小时的纳滤浓水。其中，纳滤浓水中硫酸钙的过饱和度为280.05％。
(2)将4.00吨/小时的纳滤浓水中投加盐酸将其pH值调节至4.5，然后进行晶种强化(30℃)结晶(以1L所述纳滤浓水计，硫酸钙晶种的初始用量为80g)。经晶种强化结晶得到4.00吨/小时的晶种强化结晶出水并分离得到硫酸钙结晶盐，其中，2.50吨/小时的晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至纳滤分离处理，1.50吨/小时的晶种强化结晶出水作为晶种强化结晶浓水排出系统。
(3)将8.50吨/小时的纳滤产水供给至多级闪蒸处理单元进行多级闪蒸处理，得到7.43吨/小时的蒸馏产水和1.07吨/小时的蒸发浓水。其中，多级闪蒸处理的方法包括：将纳滤产水加热到130℃后供给至闪蒸器热回收段的第一闪蒸室，并逐级闪蒸和降温，经14级闪蒸后由排热段的末级排出，控制排出液的温度为40℃。
表4给出了该实施例中各物料流的流量和组分。
表4
由上可知，整个系统的水回收率为74.3％，远高于常规海水淡化系统的30-50％。
实施例3
结合图1，本实施例用于说明本发明的海水的处理方法。
本实施例中使用的纳滤分离单元为由8支陶氏NF90-400纳滤膜元件组成的一级一段纳滤系统；晶种强化结晶分离单元包括一个总容积为15m3的结晶器；多级蒸发处理单元为多级闪蒸器。具体工艺流程如下：
(1)将10.00吨/小时的表2所述的合成海水与2.30吨/小时的来自步骤(2)的回流晶种强化结晶出水混合后，向其中投加5.0mg/L的阻垢剂(有效成分为有机膦酸盐，纳尔科公司，OSMOTREAT OSM1035)，然后以12.30吨/小时的总流量进入纳滤分离单元进行纳滤分离处理，在28℃、3.2MPa的操作条件下，得到8.00吨/小时的纳滤产水和4.30吨/小时的纳滤浓水。其中，纳滤浓水中硫酸钙的过饱和度为232.50％。
(2)向4.30吨/小时的纳滤浓水中投加石膏粉(硫酸钙，山东永盛石膏粉厂)并使纳滤浓水中石膏粉的浓度为8.0重量％，然后将纳滤浓水进行晶种强化(30℃)结晶(以1L所述纳滤浓水计，硫酸钙晶种的初始用量为30g)。经晶种强化结晶得到4.30吨/小时的晶种强化结晶出水并分离得到硫酸钙结晶盐，其中，2.30吨/小时的晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至纳滤分离处理，2.00吨/小时的晶种强化结晶出水作为晶种强化结晶浓水排出系统。
(3)将8.00吨/小时的纳滤产水供给至多级闪蒸处理单元进行多级闪蒸处理，得到7.00吨/小时的蒸馏产水和1.00吨/小时的蒸发浓水。其中，多级闪蒸处理的条件包括：纳滤产水加热到128℃后，进入闪蒸器热回收段的第一闪蒸室，并逐级闪蒸和降温，经13级闪蒸后，由排热段的末级排出，排出液温度40℃。
表5给出了该实施例中各物料流的流量和组分。
表5
由上可知，整个系统的水回收率为70.0％，远高于常规海水淡化系统的30-50％。
实施例4
结合图1，本实施例用于说明本发明的海水的处理方法。
本实施例中使用的纳滤分离单元为由8支陶氏NF90-400纳滤膜元件组成的一级一段纳滤系统；晶种强化结晶分离单元包括一个总容积为15m3的结晶器；多级蒸发处理单元为多级闪蒸器。具体工艺流程如下：
(1)将10.00吨/小时的表2所述的合成海水与2.10吨/小时的来自步骤(2)的回流晶种强化结晶出水混合后，向其中投加5.0mg/L的阻垢剂(有效成分为有机膦酸盐，纳尔科公司，OSMOTREAT OSM1035)，然后以12.10吨/小时的总流量进入纳滤分离单元进行纳滤分离处理，在27℃、2.8MPa的操作条件下，得到7.50吨/小时的纳滤产水和4.60吨/小时的纳滤浓水。其中，纳滤浓水中硫酸钙的过饱和度为190.67％。
(2)向4.60吨/小时的纳滤浓水中投加10.00mg/L的氯化铁絮凝剂后，进行晶种强化(25℃)结晶(以1L所述纳滤浓水计，硫酸钙晶种的初始用量为50g)。经晶种强化结晶得到4.60吨/小时的晶种强化结晶出水并分离得到硫酸钙结晶盐，其中，2.10吨/小时的晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至纳滤分离处理，2.50吨/小时的晶种强化结晶出水作为晶种强化结晶浓水排出系统。
(3)将7.50吨/小时的纳滤产水供给至多级闪蒸处理单元进行多级闪蒸处理，得到6.00吨/小时的蒸馏产水和1.50吨/小时的蒸发浓水。其中，多级闪蒸处理的条件包括：纳滤产水加热到125℃后，进入闪蒸器热回收段的第一闪蒸室，并逐级闪蒸和降温，经12级闪蒸后，由排热段的末级排出，排出液温度40℃。
表6给出了该实施例中各物料流的流量和组分。
表6
由上可知，整个系统的水回收率为60.0％，高于常规海水淡化系统的30-50％。
对比例1
将10吨/小时的表1所述的合成苦咸水供给至多效蒸发处理单元(同实施例1)进行多效蒸发处理，为防止硫酸钙在多效蒸发器内结垢，控制蒸发浓水中硫酸钙的过饱和度为97.63％，此时多效蒸发的水回收率为41.2％，得到4.12吨/小时的蒸馏产水和5.88吨/小时的蒸发浓水。其中，多效蒸发处理的方法包括：将纳滤产水加热至68℃，采用逆流进料的方式进入多效蒸发器，经8效蒸发后，排出液温度为38℃。
表7给出了该对比例中各物料流的流量和组分。
表7
| 合成含盐水 | 蒸馏产水 | 蒸发浓水 | |
| 流量，m<sup>3</sup>/h | 10.00 | 4.12 | 5.88 |
| Na<sup>+</sup>，mg/L | 4240.09 | 1.72 | 7208.15 |
| Ca<sup>2+</sup>，mg/L | 450.00 | 0.18 | 765.00 |
| Cl<sup>-</sup>，mg/L | 5460.00 | 2.21 | 9282.00 |
| SO<sub>4</sub><sup>2+</sup>，mg/L | 2540.00 | 1.03 | 4318.00 |
| 过饱和度(CaSO<sub>4</sub>)，％ | 50.67 | 0 | 97.63 |
由上可知，整个系统的水回收率为41.2％，远低于实施例1的水回收率(85.0％)。
对比例2
(1)向10吨/小时的表1所述的合成苦咸水中加入药剂碳酸钠，投加量为1.40kg/吨蒸馏产水，以除去合成苦咸水中所有的钙离子。
(2)将经过除硬预处理的合成苦咸水供给至多效蒸发处理单元(同实施例1)进行多效蒸发处理，多效蒸发的水回收率与实施例1的整体回收率相同(85.0％)，得到8.50吨/小时的蒸馏产水和1.50吨/小时的蒸发浓水。其中，多效蒸发处理的条件包括：将纳滤产水加热至75℃，采用逆流进料的方式进入多效蒸发器，经8效蒸发后，排出液温度为35℃。
表8给出了该对比例中各物料流的流量和组分。
表8
| 合成苦咸水 | 除硬后的合成苦咸水 | 蒸馏产水 | 蒸发浓水 | |
| 流量，m<sup>3</sup>/h | 10.00 | 10.00 | 8.50 | 1.50 |
| Na<sup>+</sup>，mg/L | 4240.09 | 4757.59 | 5.47 | 31733.13 |
| Ca<sup>2+</sup>，mg/L | 450.00 | 0 | 0 | 0 |
| Cl<sup>-</sup>，mg/L | 5460.00 | 5460.00 | 6.28 | 36418.20 |
| SO<sub>4</sub><sup>2+</sup>，mg/L | 2540.00 | 2540.00 | 2.92 | 16941.80 |
| 过饱和度(CaSO<sub>4</sub>)，％ | 50.67 | 0 | 0 | 0 |
由上可知，整个系统的水回收率为85.0％，但是该蒸发系统的碳酸钠投加量为1.40kg/吨蒸馏产水，碳酸钠按照2500元/吨计算，该系统的药剂成本约为3.5元/吨蒸馏产水，常规苦咸水处理的成本约5.0元/吨蒸馏产水，即，该方法中仅药剂成本就占到常规苦咸水处理成本的约70％，从而导致该方法的整体成本太高，达到实际生产无法接受的程度。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种苦咸水或海水的处理方法，其特征在于，该方法包括：
（1）将苦咸水或海水和来自步骤（2）的回流晶种强化结晶出水的混合水溶液作为纳滤进水进行纳滤分离处理，得到纳滤产水和纳滤浓水；
（2）将步骤（1）得到的纳滤浓水进行晶种强化结晶分离处理，得到晶种强化结晶出水和结晶盐，将至少部分所述晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至步骤（1）所述的纳滤分离处理；
（3）将步骤（1）得到的纳滤产水进行多级热蒸发处理，得到蒸馏产水和蒸发浓水，所述蒸发浓水的含盐量为100,000-250,000mg/L，
其中，步骤（1）中，所述纳滤分离处理的条件包括：温度为15-30℃；压力为2-4MPa；所述纳滤产水与所述纳滤浓水的体积流量比为1-3：1，且所述纳滤分离处理使用的纳滤膜元件为对所述纳滤进水中一价阴离子盐的截留率低于20%的纳滤膜元件；
步骤（2）中，所述回流晶种强化结晶出水与所述纳滤浓水的体积流量比为0.4-0.8：1；
步骤（3）中，所述多级热蒸发处理的方式为多级闪蒸处理或多效蒸发处理，所述多级闪蒸处理的方法包括：将加热至110-130℃的纳滤产水进行10-15级闪蒸处理和降温处理，并控制排出液的温度为35-50℃；所述多效蒸发处理的方法包括：将加热至65-75℃的纳滤产水进行8-12效蒸发处理，并控制排出液的温度为35-40℃；所述蒸馏产水与所述蒸发浓水的体积流量比为2-20：1；
所述苦咸水的含盐量为10,000-25,000mg/L，其中Ca2+含量为100-1,000 mg/L，SO4 2-含量为500-5,000 mg/L；
所述海水的含盐量为25,000-45,000mg/L，其中Ca2+含量为100-1,000 mg/L，SO4 2-含量为500-5,000 mg/L。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：在进行纳滤分离处理之前，向所述纳滤进水中添加至少一种阻垢剂；并且在所述晶种强化结晶分离处理中，将所述纳滤浓水中的阻垢剂失活，以进行晶种强化结晶。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤（2）中，所述晶种强化结晶分离处理在温度为5-45℃且晶种存在条件下进行，所述晶种为硫酸钙。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤（2）中，以1L所述纳滤浓水计，硫酸钙晶种的初始用量为30-80g。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纳滤浓水中硫酸钙的过饱和度为120%以上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述纳滤浓水中硫酸钙的过饱和度为150-400%。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述纳滤浓水中硫酸钙的过饱和度为170-300%。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（3）中，所述蒸馏产水与所述蒸发浓水的体积流量比为3-18：1。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蒸馏产水的体积流量为所述苦咸水或海水体积流量的60-90%。
10.一种苦咸水或海水的处理系统，其特征在于，该系统用于按照权利要求1所述方法对苦咸水或海水进行处理，该系统包括纳滤分离单元、晶种强化结晶分离单元和多级热蒸发单元，
所述纳滤分离单元用于将苦咸水或海水和来自所述晶种强化结晶分离单元的回流晶种强化结晶出水的混合水溶液作为纳滤进水进行纳滤分离处理，以得到纳滤产水和纳滤浓水；
所述晶种强化结晶分离单元用于将来自所述纳滤分离单元的纳滤浓水进行晶种强化结晶分离处理，以得到晶种强化结晶出水和结晶盐，且所述晶种强化结晶分离单元与所述纳滤分离单元相连，用于将至少部分所述晶种强化结晶出水作为回流晶种强化结晶出水返回至所述纳滤分离单元进行纳滤分离处理；
所述多级热蒸发单元用于将来自所述纳滤分离单元的纳滤产水进行多级热蒸发处理，以得到蒸馏产水和蒸发浓水；
其中，所述多级热蒸发单元为多级闪蒸处理单元或多效蒸发处理单元，
所述纳滤分离单元包括至少一支纳滤膜元件，所述纳滤膜元件为对所述纳滤进水中一价阴离子盐的截留率低于20%的纳滤膜元件。
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