CN205473095U - 一种多膜法海水淡化集成设备 - Google Patents

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高学理
刘瑞聪
高从堦
单宝田
李珊
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Abstract

本实用新型属于海水淡化领域，具体涉及一种多膜法海水淡化集成设备。海水储水箱的输出端依次连接有海水进水泵、保安过滤器、超滤膜装置、反洗水泵和第一水箱；所述第一水箱设置有三路输出端，第一输出端依次连接有第一水泵、浓水储箱和浓水循环泵；所述浓水循环泵、淡水循环泵和极水进水泵的输出端与整流器控制的电驱动膜装置相连；电驱动膜装置的输出端将浓水回流至浓水储箱，将淡水回流至淡水储箱，将处理过的极水直接排出；所述淡水输出端与第二水箱相连，第二水箱的输出端与反渗透装置相连；所述反渗透装置的反冲洗回路连接有流量计、清洗箱和清洗泵，所述反渗透装置的输出端与饮水箱相连，饮水箱外端设置有饮水龙头。

Description

一种多膜法海水淡化集成设备
技术领域
本实用新型属于海水淡化领域，具体涉及一种多膜法海水淡化集成设备。
背景技术
我国淡水资源人均水量少，时间和地域分布不均。近年来淡水资源的短缺和污染，已成为制约经济持续发展的重要因素，大力发展海水淡化技术可有效缓解经济发展过程中淡水资源不足的现状。目前，我国海水淡化研究水平及创新能力、装备的开发制造能力、系统设计和集成等方面与国外存在较大差距，海水淡化的关键设备大多依赖进口，造成我国海水淡化的成本较高、效率低等问题。因此，研发具有自主知识产权的海水淡化新设备，提高关键材料和关键设备的质量，增强自主建设海水淡化工程的能力是发展的关键。
海水淡化主要采用蒸馏法和膜法，其中多效蒸馏法、多级闪蒸法、电渗析法和反渗透膜法是主流技术。反渗透法与其他水处理方法相比具有脱盐率高、出水质量好、自动化程度高、运行效果稳定、占地面积小、能量消耗少等优势逐步取代热法海水淡化技术，目前已占据中国海水淡化市场60％以上的市场份额，成为目前最主流的海水淡化技术。然而反渗透技术在解决淡水资源补给问题的同时，暴露出了许多不足之处：
①反渗透系统的操作压力高达5-8MPa，且海水具有强烈的腐蚀性，泵、阀、管道等部件必须选用耐高压耐腐蚀的双相不锈钢，但该类产品也几乎被国外(如：德国)厂商垄断；
②海水淡化反渗透膜被国外公司垄断、价格昂贵，且膜寿命一般仅为2-3年，更换频率较高，使维护成本高昂。
实用新型内容
针对以上问题，我们创新性的开发了一种超滤和电驱动膜技术为预处理单元，反渗透膜技术为后处理单元的海水淡化新设备，有效利用反渗透技术和电渗析技术在海水淡化中的优势，同时弥补了它们各自的不足。
本实用新型提供一种新的脱盐率高，产水量大，运行成本低，高效集成化的海水淡化设备。
本实用新型所公开的一种多膜法海水淡化集成设备，该设备包括海水储水箱，海水储水箱的输出端依次连接有海水进水泵、保安过滤器、超滤膜装置、反洗水泵和第一水箱；超滤膜装置的输出端将多余处理过的浓水排放；所述第一水箱设置有三路输出端，第一输出端依次连接有第一水泵、浓水储箱和浓水循环泵；浓水储箱的输出端直接排出处理过的浓水；第二输出端依次连接有第二水泵、淡水储箱和淡水循环泵；第三输出端依次连接有第三水泵、极水储箱和极水进水泵；所述浓水循环泵、淡水循环泵和极水进水泵的输出端与整流器控制的电驱动膜装置相连；电驱动膜装置的输出端将浓水回流至浓水储箱，将淡水回流至淡水储箱，将处理过的极水直接排出；所述淡水储箱输出端依次通过电导率仪、流量计和压力传感器与第二水箱相连，第二水箱的输出端与加药罐、高压泵、压力传感器、流量计、电导率仪和反渗透装置相连；所述反渗透装置的反冲洗回路连接有流量计、清洗箱和清洗泵，所述反渗透装置的输出端与饮水箱相连，饮水箱外端设置有饮水龙头。
优选方案如下：
所述超滤膜装置的超滤膜为聚偏氟乙烯材质，表面聚合抗污染层，超滤膜孔径为0.01μm。
反渗透装置中使用压力为218-362Psi，脱盐率为99.6％的低压反渗透膜。 该反渗透装置为低压反渗透，能够降低吨水能耗。
设备管路上设置有电磁阀。
设备采用PLC控制。
采用该设备进行多膜法海水淡化集成工艺，步骤如下：
(1)海水储水箱中含盐量为33850-34900mg/L的海水经海水进水泵进入保安过滤器中，控制海水的上升速度为200-250L/h，停留时间为20-25min，出水浊度不超过0.1NTU后进入超滤膜装置，此时海水中的含盐量为33000-34000mg/L；
(2)经超滤膜装置处理，检测出水处的细菌和大肠杆菌含量；判断出水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求；不满足设定水质要求则重复步骤2，满足设定水质要求则进行步骤3；
(3)控制第一水泵、第二水泵和第三水泵功率，将第一水箱中处理水的输出端分别通入浓水储箱、淡水储箱和极水储箱中，使浓水储箱、淡水储箱和极水储箱的流量在60-70L/h；
(4)调控整流器的电流密度为25-30mA/cm2，使处理水经过电驱动膜装置处理后，再次进入淡水储箱，控制淡水储箱的出水含盐量在10000mg/L以内后进入反渗透装置；步骤(4)的脱盐率为69.7-80％。
(5)反渗透装置进水水量控制在60-70L/h，控制出水处的含盐量在400mg/L以内，通入饮水箱内，通过外置饮水龙头控制流放使用。步骤(5)的脱盐率为96-99％。
工作原理：海水储水箱中的海水经海水进水泵进入超滤膜装置，超滤膜采用材料为聚偏氟乙烯的高抗污染超滤膜，可有效防止细菌、微生物的滞留滋生，并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。经超滤膜装置后汇入第一水 箱，在第一水泵、第二水泵的作用下进入电驱动膜装置，该膜在分离过程中无相变，经济效益显著。电渗析系统形成的淡水通过淡水储箱进入反渗透装置，淡水在高压泵作用下透过反渗透膜，进一步去除水中微生物，从而达到饮用水标准。
其中，超滤膜采用材质为聚偏氟乙烯的高抗污染膜，可有效防止细菌、微生物的滞留滋生，并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。膜的水透过系数≥115L/m2·h·0.1MPa，具有较高的水通量，具有良好的断裂强度和断裂伸长，使用过程中不易出现断丝现象，具有良好的耐酸碱、耐有机溶剂、耐油脂、耐光老化等性能，因此可以使用多种方法反复清洗，以除去污染物，恢复膜通量，延长使用寿命。本发明采用的电驱动膜是均相离子交换膜，产水率和脱盐率稳定，频繁倒极电渗析系统还具有自动化程度高，经济效益显著等特点。
本设备的优点：可有效降低海水浊度，防止细菌、藻类等微生物的生长，达到生物、化学稳定，具有脱盐率高、产水量大、运行成本低、能量消耗低、占地空间小、高效集成化等特点，便于工业上的推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型设备的结构示意图；
图中，1、海水储水箱，2、海水进水泵，3、保安过滤器，4、超滤膜装置，5、反洗水泵，6、第一水箱，7、第一水泵，8、第二水泵，9、第三水泵，10、 浓水储箱，11、淡水储箱，12、极水储箱，13、浓水循环泵，14、淡水循环泵，15、极水进水泵，16、整流器，17、电驱动膜装置，18、第二水箱，19、加药罐，20、高压泵，21、反渗透装置，22、清洗泵，23、清洗箱，24、饮水箱，25、饮水龙头，A、浓水排放，B、极水排放。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细的描述，但本实用新型并不局限于具体的实施例。
实施例1：
一种多膜法海水淡化集成设备，该设置包括海水储水箱1，海水储水箱1的输出端依次连接有海水进水泵2、保安过滤器3、超滤膜装置4、反洗水泵5和第一水箱6；超滤膜装置4的输出端将多余处理过的浓水排放A；所述第一水箱6设置有三路输出端，第一输出端依次连接有第一水泵7、浓水储箱10和浓水循环泵13；浓水储箱10的输出端直接进行浓水排放A；第二输出端依次连接有第二水泵8、淡水储箱11和淡水循环泵14；第三输出端依次连接有第三水泵9、极水储箱12和极水进水泵15；所述浓水循环泵13、淡水循环泵14和极水进水泵15的输出端与整流器16控制的电驱动膜装置17相连；电驱动膜装置17的输出端将浓水回流至浓水储箱10，将淡水回流至淡水储箱12，将处理过的极水排放B；所述淡水储箱12输出端依次通过电导率仪、流量计和压力传感器与第二水箱18相连，第二水箱18的输出端与加药罐19、高压泵20、压力传感器、流量计、电导率仪和反渗透装置21相连；所述反渗透装置21的反冲洗回路连接有流量计、清洗箱23和清洗泵22，所述反渗透装置21的输出端与饮水箱24相连，饮水箱24外端设置有饮水龙头25。
超滤膜装置4的超滤膜为聚偏氟乙烯材质，表面聚合抗污染层，超滤膜孔 径为0.01μm。
反渗透装置21中使用压力为218-362Psi，脱盐率为99.6％的低压反渗透膜。该反渗透装置为低压反渗透，能够降低吨水能耗。
设备管路上设置有电磁阀。
设备采用PLC控制。
采用实施例1中的设备，对海水淡化集成处理工艺，步骤如下：
(1)海水储水箱1中含盐量为33850mg/L的海水经海水进水泵2进入保安过滤器3中，控制海水的上升速度为250L/h，停留时间为20min，出水浊度不超过0.1NTU后进入超滤膜装置4，此时海水中的含盐量为33000mg/L；
(2)经超滤膜装置4处理，检测出水处的细菌和大肠杆菌含量；判断出水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求；不满足设定水质要求则重复步骤2，满足设定水质要求则进行步骤3；
(3)控制第一水泵7、第二水泵8和第三水泵9功率，将第一水箱6中处理水的输出端分别通入浓水储箱10、淡水储箱11和极水储箱12中，使浓水储箱10、淡水储箱11和极水储箱12的流量在60L/h；
(4)调控整流器16的电流密度为30mA/cm2，使处理水经过电驱动膜装置17处理后，再次进入淡水储箱11，控制淡水储箱11的出水含盐量在10000mg/L以内后进入反渗透装置21；步骤(4)的脱盐率为69.7％。
(5)反渗透装置21进水水量控制在70L/h，控制出水处的含盐量在400mg/L以内，通入饮水箱24内，通过外置饮水龙头25控制流放使用。步骤(5)的脱盐率为96％。
其中，设备的总体能耗为6.5kwh/t，检测海水水质如下表所示：
表1海水处理统计表
浊度(NTU) 含盐量(mg/L) 细菌总数(个/mL) 大肠杆菌(个/mg)
未处理海水 30 33850 29500 33
处理后海水 0.08 357 0 0
工作原理：海水储水箱1中的海水经海水进水泵2进入超滤膜装置4，超滤膜采用材料为聚偏氟乙烯的高抗污染超滤膜，可有效防止细菌、微生物的滞留滋生，并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。经超滤膜装置4后汇入第一水箱6，在第一水泵7、第二水泵8的作用下进入电驱动膜装置17，该膜在分离过程中无相变，经济效益显著。电渗析系统形成的淡水通过淡水储箱11进入反渗透装置21，淡水在高压泵20作用下透过反渗透膜，进一步去除水中微生物，从而达到饮用水标准。
其中，超滤膜采用材质为聚偏氟乙烯的高抗污染膜，可有效防止细菌、微生物的滞留滋生，并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。膜的水透过系数≥115L/m2·h·0.1MPa，具有较高的水通量，具有良好的断裂强度和断裂伸长，使用过程中不易出现断丝现象，具有良好的耐酸碱、耐有机溶剂、耐油脂、耐光老化等性能，因此可以使用多种方法反复清洗，以除去污染物，恢复膜通量，延长使用寿命。本发明采用的电驱动膜是均相离子交换膜，产水率和脱盐率稳定，频繁倒极电渗析系统还具有自动化程度高，经济效益显著等特点。
本设备的优点：可有效降低海水浊度，防止细菌、藻类等微生物的生长，达到生物、化学稳定，具有脱盐率高、产水量大、运行成本低、能量消耗低、占地空间小、高效集成化等特点，便于工业上的推广应用。
以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (5)

1.一种多膜法海水淡化集成设备，该设备包括海水储水箱，其特征在于：海水储水箱的输出端依次连接有海水进水泵、保安过滤器、超滤膜装置、反洗水泵和第一水箱；超滤膜装置的输出端将多余处理过的浓水排放；所述第一水箱设置有三路输出端，第一输出端依次连接有第一水泵、浓水储箱和浓水循环泵；浓水储箱的输出端直接排出处理过的浓水；第二输出端依次连接有第二水泵、淡水储箱和淡水循环泵；第三输出端依次连接有第三水泵、极水储箱和极水进水泵；所述浓水循环泵、淡水循环泵和极水进水泵的输出端与整流器控制的电驱动膜装置相连；电驱动膜装置的输出端将浓水回流至浓水储箱，将淡水回流至淡水储箱，将处理过的极水直接排出；所述淡水储箱输出端依次通过电导率仪、流量计和压力传感器与第二水箱相连，第二水箱的输出端与加药罐、高压泵、压力传感器、流量计、电导率仪和反渗透装置相连；所述反渗透装置的反冲洗回路连接有流量计、清洗箱和清洗泵，所述反渗透装置的输出端与饮水箱相连，饮水箱外端设置有饮水龙头。
2.根据权利要求1所述一种多膜法海水淡化集成设备，其特征在于：所述超滤膜装置的超滤膜为聚偏氟乙烯材质，表面聚合抗污染层，超滤膜孔径为0.01μm。
3.根据权利要求1所述一种多膜法海水淡化集成设备，其特征在于：所述反渗透装置中使用压力为218-362Psi，脱盐率为99.6％的低压反渗透膜。
4.根据权利要求1所述一种多膜法海水淡化集成设备，其特征在于：所述设备管路上设置有电磁阀。
5.根据权利要求1所述一种多膜法海水淡化集成设备，其特征在于：所述设备采用PLC控制。
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