CN113003813A - 一种海水淡化处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海水淡化处理装置及方法，属于海水淡化处理技术领域。本发明包括依次连接的杀菌池(1)，篮式过滤器(2)，多介质过滤器(3)，芯式过滤器(4)，正渗透单元(5)，产水箱(6)，第一高压泵(7)，一级DTRO单元(8)，第二高压泵(9)和二级DTRO单元(10)，所述一级DTRO单元(8)的浓水出口还与所述正渗透单元(5)的进水口连通，所述二级DTRO单元(10)的浓水出口还与所述产水箱(6)的进水口相连。本发明将FO与DTRO技术相结合，利用FO作为DTRO前处理，利用DTRO回用FO汲取液，在海水淡化过程中实现了海水的高效处理。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化处理技术领域，尤其涉及一种海水淡化处理装置及方法。
背景技术
随着全球淡水资源短缺问题日益凸显，海水与苦碱水淡化处理成为目前极具发展前景的行业之一。海水中的水含量占全球水资源总量约为97％，然而海水中含有大量的盐分，并且含有较多有害元素如硼、溴、氟、锶等，如何将海水盐分以及有害元素净化去除，将其中的水资源充分利用，已经成为了影响未来人类生存发展亟需解决的关键问题之一。
在海水淡化处理过程中，膜分离技术发挥着尤为重要的作用，一般海水淡化的核心技术是反渗透(RO)单元，利用RO膜的截留作用能够去除海水中的盐分与有害元素，仍存在处理效果不佳的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种海水淡化处理装置及方法。本发明提供的海水淡化处理装置能够实现海水的多级净化高效处理。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种海水淡化处理装置，包括依次连接的杀菌池1，篮式过滤器2，多介质过滤器3，芯式过滤器4，正渗透单元5，产水箱6，第一高压泵7，一级DTRO单元8，第二高压泵9和二级DTRO单元10，所述一级DTRO单元8的浓水出口还与所述正渗透单元5的进水口连通，所述二级DTRO单元10的浓水出口还与所述产水箱6的进水口相连。
优选地，所述多介质过滤器3中的滤料为石英砂。
优选地，所述芯式过滤器4使用PP滤芯。
优选地，所述正渗透单元5的膜组件为水通道蛋白FO中空纤维仿生膜组件。
优选地，所述正渗透单元5的膜组件的单支膜膜面积为13.8～80m2，膜丝内径为0.7～1.3mm，单只膜汲取液流速为200～210L/h，原料液流速为400～410L/h，水通量为11±1.5LMH。
优选地，所述一级DTRO单元8采用DTRO膜柱，所述DTRO膜柱的运行压力为50～90公斤，膜面积为9.47或7.6m2。
优选地，所述二级DTRO单元10采用DTRO膜柱，所述DTRO膜柱的运行压力为75公斤以下，膜面积为9.47或7.6m2。
本发明还提供了一种海水淡化处理方法，利用上述技术方案所述的海水淡化处理装置，包括以下步骤：
海水进入杀菌池1进行杀菌，得到杀菌海水；
所述杀菌海水依次经过篮式过滤器2、多介质过滤器3和芯式过滤器(4)后进入正渗透单元5与阻垢剂混合进行正渗透处理，得到的正渗透单元出水收集到产水箱6后通过第一高压泵7进入一级DTRO单元8进行一级碟管式反渗透，得到的一级碟管式反渗透出水和一级碟管式反渗透浓水，所述一级碟管式反渗透出水流经第二高压泵9进入二级DTRO单元10进行二级碟管式反渗透，得到二级碟管式反渗透出水和二级碟管式反渗透浓水，所述一级碟管式反渗透浓水回流至正渗透单元5的进水口，所述二级碟管式反渗透浓水回流至产水箱6的进水口。
优选地，所述一级DTRO单元8的回收率为40～50％。
优选地，所述二级DTRO单元10的回收率为80～90％。
本发明提供了一种海水淡化处理装置，包括依次连接的杀菌池1，篮式过滤器2，多介质过滤器3，芯式过滤器4，正渗透单元5，产水箱6，第一高压泵7，一级DTRO单元8，第二高压泵9和二级DTRO单元10，所述一级DTRO单元8的浓水出口还与所述正渗透单元5的进水口连通，所述二级DTRO单元10的浓水出口还与所述产水箱6的进水口相连。
本发明以篮式过滤器2、多介质过滤器3和芯式过滤器4构成预处理单元，逐级针对性的处理海水中的杂质，相比传统工艺来说，具有成本低、操作简单、运行费用低的优势；正渗透(FO)单元5允许水渗透，而截留盐分以及其他溶质，利用汲取液中溶质(一般为某种盐)产生的渗透压作为驱动力，无需外加压力，膜层污垢往往比较蓬松，容易清理，堵塞情况也极少发生；DTRO是利用碟管式膜技术制造的反渗透膜组件，其特点是抗污染能力强，并且耐高压、系统回收率高，以DTRO作为FO的后续处理工艺效果好，DTRO单元能够提供较高压力，分离FO单元汲取液中汲取的水分，并且将汲取液的浓度重新浓缩至原来水平，并回流FO单元重新利用。本发明将FO与DTRO技术相结合，利用FO作为DTRO前处理，利用DTRO回用FO汲取液。在海水淡化过程中实现了海水的高效处理，并且FO单元、DTRO单元对海水中的有害元素形成多级去除效果，提高海水淡化处理的可靠性与稳定性。
本发明还提供了一种海水淡化处理方法，利用上述技术方案所述的海水淡化处理装置，利用FO单元作为双级DTRO单元的预处理，省略传统膜法海水淡化工艺中如超滤、纳滤繁琐的前处理工序；利用DTRO技术解决FO单元汲取溶质难回收问题，将DTRO单元所产浓水作为补充FO汲取液，该浓水含盐量为进水的1.5～2倍，使得汲取溶质能够重复利用；FO-DTRO耦合系统对海水中的硼、溴、氟、锶有害元素形成多级净化去除效果，使处理后的水中有害元素更少，安全指数更高。
附图说明
图1为海水淡化处理装置结构示意图，其中1为杀菌池，2为篮式过滤器，3为多介质过滤器，4为芯式过滤器，5为正渗透单元，6为产水箱，7为第一高压泵，8为一级DTRO单元，9为第二高压泵，10为二级DTRO单元。
具体实施方式
本发明提供了一种海水淡化处理装置，图1为海水淡化处理装置结构示意图，包括依次连接的杀菌池1，篮式过滤器2，多介质过滤器3，芯式过滤器4，正渗透单元5，产水箱6，第一高压泵7，一级DTRO单元8，第二高压泵9和二级DTRO单元10，所述一级DTRO单元8的浓水出口还与所述正渗透单元5的进水口连通，所述二级DTRO单元10的浓水出口还与所述产水箱6的进水口相连。
在本发明中，所述篮式过滤器2的过滤精度优选为5～10mm，所述篮式过滤器2的作用是除去海水中的较大悬浮物。
在本发明中，所述多介质过滤器3中的滤料优选为石英砂，更优选由上至下依次填充粒径为1～2mm、0.65～1mm、0.45～0.65mm的石英砂，所述石英砂的比重优选为3.6，堆积密度优选为1.8～2t/m3。
在本发明中，所述芯式过滤器4优选使用PP滤芯，所述PP滤芯的过滤精度优选为5～10μm。
在本发明中，所述多介质过滤器3和芯式过滤器4是作用是除去海水中较大颗粒杂质。
在本发明中，所述正渗透单元5的膜组件优选为水通道蛋白FO中空纤维仿生膜组件，所述膜组件的数量优选根据实际水量设计。
在本发明中，所述正渗透单元5的膜组件的单支膜膜面积优选为13.8～80m2，更优选为14～14.5m2，膜丝内径优选为0.7～1.3mm，单只膜汲取液流速优选为200～210L/h，更优选为205L/h，原料液流速优选为400～410L/h，更优选为405L/h，水通量优选为11±1.5LMH。
在本发明中，所述一级DTRO单元8优选采用DTRO膜柱，所述DTRO膜柱的运行压力优选为50～90公斤，更优选为55、60或53公斤，膜面积优选为9.47或7.6m2。
在本发明中，所述二级DTRO单元10优选采用DTRO膜柱，所述DTRO膜柱的运行压力优选75公斤以下，更优选为40、42或54公斤，膜面积优选为9.47或7.6m2。
本发明还提供了一种海水淡化处理方法，利用上述技术方案所述的海水淡化处理装置，包括以下步骤：
海水进入杀菌池1进行杀菌，得到杀菌海水；
所述杀菌海水依次经过篮式过滤器2、多介质过滤器3和芯式过滤器(4)后进入正渗透单元5与阻垢剂混合进行正渗透处理，得到的正渗透单元出水收集到产水箱6后通过第一高压泵7进入一级DTRO单元8进行一级碟管式反渗透，得到的一级碟管式反渗透出水和一级碟管式反渗透浓水，所述一级碟管式反渗透出水流经第二高压泵9进入二级DTRO单元10进行二级碟管式反渗透，得到二级碟管式反渗透出水和二级碟管式反渗透浓水，所述一级碟管式反渗透浓水回流至正渗透单元5的进水口，所述二级碟管式反渗透浓水回流至产水箱6的进水口。
本发明将海水进入杀菌池1进行杀菌，得到杀菌海水。在本发明中，所述杀菌优选为紫外线杀菌，所述紫外线杀菌的辐射强度优选为100～120μW/cm2，更优选为105～115μW/cm2，最优选为110μW/cm2。
在本发明中，所述正渗透处理时，所述阻垢剂的含量优选为3～5ppm，更优选为4ppm，本发明对所述阻垢剂的具体种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的种类即可。
在本发明中，若无特殊说明，所述的回收率均为体积百分含量。
在本发明中，所述正渗透单元5的汲取液优选为高浓度氯化钠溶液，所述高浓度氯化钠溶液的浓度优选为1000～100000ppm，更优选为40000～60000ppm。
在本发明中，所述正渗透单元5的回收率优选为25～50％。
在本发明中，所述一级DTRO单元8的回收率优选为40～50％。
在本发明中，所述二级DTRO单元10的回收率优选为80～90％，更优选为88％。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的海水淡化处理装置及方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例使用的海水淡化处理装置如图1所示。
海水淡化方法包括以下步骤：
(1)海水(含盐量为40000ppm)进入杀菌单元，进入杀菌池，利用紫外线辐射强度105μW/cm2进行杀菌。
(2)预处理单元：将海水通过过滤精度为5mm的篮式过滤器，然后依次进入多介质过滤器与芯式过滤器，多介质过滤器中填充石英砂粒径1～2mm、粒径0.65～1mm、粒径0.45～0.65mm作为滤料，芯式过滤器使用5微米的PP滤芯。
(3)FO单元：步骤(2)中经过预处理的海水加入阻垢剂3ppm作为原水，经过水泵提升进入FO单元，使用60000ppm氯化钠溶液作为汲取液；FO单元核心膜组件为水通道蛋白FO中空纤维仿生膜组件，FO单元海水回收率为40％，FO单元单支膜膜面积为13.8m2，膜丝内径0.7mm，单只膜汲取液流速为200L/h，原料液流速为400L/h，水通量为11LMH，截盐率为50％，FO单元产水含盐量为20000ppm。
(4)一级DTRO单元：步骤(3)中FO单元产水进入一级DTRO单元(运行压力为55KG)，一级DTRO膜组件对氯化钠的截留率为99％，回收率为60％。
(5)二级DTRO单元：步骤(4)中一级DTRO产水进入二级DTRO单元(运行压力为40KG)进行淡化处理，回收率为90％，二级DTRO单元浓水返回产水箱6，二级DTRO单元产水中氯化钠的含量为400ppm，对氯化钠的截留率为99％，实现了海水淡化。
实施例2
本实施例使用的海水淡化处理装置如图1所示。
海水淡化方法包括以下步骤：
(1)海水(含盐量为35000ppm)进入杀菌单元，进入杀菌池，利用紫外线辐射强度110μW/cm2进行杀菌。
(2)预处理单元：将海水通过过滤精度为10mm的篮式过滤器，然后依次进入多介质过滤器与芯式过滤器，多介质过滤器中填充石英砂粒径1～2mm、粒径0.65～1mm、粒径0.45～0.65mm作为滤料，芯式过滤器使用5微米的PP滤芯。
(3)FO单元：步骤(2)中经过预处理的海水加入阻垢剂4ppm作为原水，经过水泵提升进入FO单元，使用60000ppm氯化钠溶液作为汲取液；FO单元核心膜组件为水通道蛋白FO中空纤维仿生膜组件，FO单元海水回收率为45％，FO单元单支膜膜面积为14m2，膜丝内径0.7mm，单只膜汲取液流速为205L/h，原料液流速为405L/h，水通量为12LMH，截盐率为45％，FO单元产水含盐量为19250ppm。
(4)一级DTRO单元：步骤(3)中FO单元产水进入一级DTRO单元(运行压力为55KG)，一级DTRO膜组件对氯化钠的截留率为99％，回收率为60％。
(5)二级DTRO单元：步骤(4)中一级DTRO产水进入二级DTRO单元(运行压力为42KG)进行淡化处理，回收率为90％，二级DTRO单元浓水返回产水箱，二级DTRO单元产水中氯化钠的含量为350ppm，对氯化钠的截留率为99％，实现了海水淡化。
实施例3
本实施例使用的海水淡化处理装置如图1所示。
海水淡化方法包括以下步骤：
(1)海水(含盐量为38000ppm)进入杀菌单元，进入杀菌池，利用紫外线辐射强度115μW/cm2进行杀菌。
(2)预处理单元：将海水通过过滤精度为5mm的篮式过滤器，然后依次进入多介质过滤器与芯式过滤器，多介质过滤器中填充石英砂粒径1～2mm、粒径0.65～1mm、粒径0.45～0.65mm作为滤料，芯式过滤器使用5微米的PP滤芯。
(3)FO单元：步骤(2)中经过预处理的海水加入阻垢剂5ppm作为原水，经过水泵提升进入FO单元，使用60000ppm氯化钠溶液作为汲取液；FO单元核心膜组件为水通道蛋白FO中空纤维仿生膜组件，FO单元海水回收率为45％，FO单元单支膜膜面积为14.5m2，膜丝内径1.3mm，单只膜汲取液流速为210L/h，原料液流速为410L/h，水通量为12.5LMH，截盐率为50％，FO单元产水含盐量为19000ppm。
(4)一级DTRO单元：步骤(3)中FO单元产水进入一级DTRO单元(运行压力为53KG)，一级DTRO膜组件对氯化钠的截留率为99％，回收率为60％。
(5)二级DTRO单元：步骤(4)中一级DTRO产水进入二级DTRO单元(运行压力为54KG)进行淡化处理，回收率为88％，二级DTRO单元浓水返回产水箱6，二级DTRO单元产水中氯化钠的含量为380ppm，对氯化钠的截留率为99％，实现了海水淡化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种海水淡化处理装置，其特征在于，包括依次连接的杀菌池(1)，篮式过滤器(2)，多介质过滤器(3)，芯式过滤器(4)，正渗透单元(5)，产水箱(6)，第一高压泵(7)，一级DTRO单元(8)，第二高压泵(9)和二级DTRO单元(10)，所述一级DTRO单元(8)的浓水出口还与所述正渗透单元(5)的进水口连通，所述二级DTRO单元(10)的浓水出口还与所述产水箱(6)的进水口相连。
2.根据权利要求1所述的海水淡化处理装置，其特征在于，所述多介质过滤器(3)中的滤料为石英砂。
3.根据权利要求1所述的海水淡化处理装置，其特征在于，所述芯式过滤器(4)使用PP滤芯。
4.根据权利要求1所述的海水淡化处理装置，其特征在于，所述正渗透单元(5)的膜组件为水通道蛋白FO中空纤维仿生膜组件。
5.根据权利要求1或4所述的海水淡化处理装置，其特征在于，所述正渗透单元(5)的膜组件的单支膜膜面积为13.8～80m2，膜丝内径为0.7～1.3mm，单只膜汲取液流速为200～210L/h，原料液流速为400～410L/h，水通量为11±1.5LMH。
6.根据权利要求1所述的海水淡化处理装置，其特征在于，所述一级DTRO单元(8)采用DTRO膜柱，所述DTRO膜柱的运行压力为50～90公斤，膜面积为9.47或7.6m2。
7.根据权利要求1所述的海水淡化处理装置，其特征在于，所述二级DTRO单元(10)采用DTRO膜柱，所述DTRO膜柱的运行压力为75公斤以下，膜面积为9.47或7.6m2。
8.一种海水淡化处理方法，其特征在于，利用权利要求1～7任一项所述的海水淡化处理装置，包括以下步骤：
海水进入杀菌池(1)进行杀菌，得到杀菌海水；
所述杀菌海水依次经过篮式过滤器(2)、多介质过滤器(3)和芯式过滤器(4)后进入正渗透单元(5)与阻垢剂混合进行正渗透处理，得到的正渗透单元出水收集到产水箱(6)后通过第一高压泵(7)进入一级DTRO单元(8)进行一级碟管式反渗透，得到的一级碟管式反渗透出水和一级碟管式反渗透浓水，所述一级碟管式反渗透出水流经第二高压泵(9)进入二级DTRO单元(10)进行二级碟管式反渗透，得到二级碟管式反渗透出水和二级碟管式反渗透浓水，所述一级碟管式反渗透浓水回流至正渗透单元(5)的进水口，所述二级碟管式反渗透浓水回流至产水箱(6)的进水口。
9.根据权利要求8所述的海水淡化处理方法，其特征在于，所述一级DTRO单元(8)的回收率为40～50％。
10.根据权利要求8所述的海水淡化处理方法，其特征在于，所述二级DTRO单元(10)的回收率为80～90％。
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