CN207259311U - 一种海水淡化及浓海水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种海水淡化及浓海水处理系统，包括顺次连通的热力发电系统、低温蒸馏系统、低度卤水吹溴系统、中和车间、食用盐制备系统、冷冻结晶系统、氯化钾制备系统、高度卤水吹溴系统和氯化镁制备系统。与现有技术相比，本实用新型提供的海水淡化及浓海水处理方法和系统充分利用海水淡化中的海水资源、热能资源和动能资源，充分利用海水的价值，实现海水淡化零排放，有效保护环境，解决了浓海水排放大海造成海洋环境污染的问题，充分利用了海水资源。

Description

一种海水淡化及浓海水处理系统

技术领域

本实用新型涉及海水淡化领域，是一种海水淡化及浓海水处理系统，尤其涉及一种低温海水淡化及浓海水回收利用的系统。

背景技术

海水淡化行业是国家十三五中大力发展、振兴的行业，目前海水淡化领域面临的主要困境包括：

1、淡化水生产成本过高，制约了海水淡化行业的发展，海水淡化行业技术发展的一个重要方向便是有效降低海水淡化水成本。

2、随着海水淡化产业兴起，副产品浓海水的排放对环境造成的不良影响逐渐显露，海水淡化行业所面临的环保问题也越来越突出，海水淡化处理后的浓海水，通常采用回输海洋的方式处理，而淡化后的浓海水浓度高于原海水浓度，并且淡化后浓海水温度较高，直排海洋，会对海洋生态环境的平衡和保护不利，同时浓海水携带的热量也被浪费。

利用浓海水制盐是解决浓海水排放问题的有效途径。但现有的海水淡化工厂所副产的浓海水，在进一步蒸发浓缩过程中会产生硫酸钙结垢，致使蒸发装置无法正常运行。由于不能解决硫酸钙结垢问题，浓海水基本都返回大海，对海洋生态环境造成很大污染。中国实用新型专利申请CN 106186498A公开了一种利用频繁倒极电渗析进行浓海水综合利用系统及方法，属于浓海水利用技术领域；该系统浓海水通过自动频繁倒极电渗析装置继续浓缩浓海水，利用离子交换膜的选择透过性阻挡二价离子，防止蒸发器结垢。虽然该系统利用紧凑高效装置回收利用海水淡化副产浓海水，但该系统将浓海水中的二价离子作为废料排出，仍旧无法最大限度利用海水。

本实用新型旨在通过技术创新，通过将海水淡化和海水淡化副产品高热浓海水处理进行集成、整合，既实现了浓海水零排放、生产过程无污染，又能通过海水淡化和浓海水处理之间的相互利用达到海水资源利用率最大化的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种，用于。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种海水淡化及浓海水处理系统，包括顺次连通的热力发电系统、低温蒸馏系统、低度卤水吹溴系统、中和车间、食用盐制备系统、冷冻结晶系统、氯化钾制备系统、高度卤水吹溴系统和氯化镁制备系统。

所述低温蒸馏系统包括多台水平管降膜蒸发器组成的多效蒸发装置、安装于多效蒸发装置顶部的大直径蒸汽压缩泵和对应安装于多效蒸发装置两侧侧壁的多台预热器，所述多效蒸发装置的蒸发器首尾相连，首效蒸发器头部、尾效蒸发器尾部封闭。

所述低度卤水吹溴系统或高度卤水吹溴系统包括顺次连通的吹出吸收塔和蒸馏塔，所述蒸馏塔还安装溴水分离瓶。

所述低度卤水吹溴系统或高度卤水吹溴系统还包括连接于吹出吸收塔的预热器和缓冲池。

所述吹出吸收塔包括一吹出塔和一吸收塔，所述吹出塔和吸收塔之间连接大直径管道，管道中部安装风机，所述吸收塔底部管道连接至缓冲池，所述缓冲池内的完成液泵送入蒸馏塔，所述蒸馏塔顶部安装冷却器，所述蒸馏塔还安装溴水分离瓶，分离瓶底部收集成品溴素。

所述冷冻结晶系统包括顺次连通的逆流换热器、降温器、冷冻结晶器和浓密机，所述逆流换热器外置串联降温器成一循环换热降温装置，所述降温器串联冷冻结晶器，所述冷冻结晶器串联浓密机。

所述氯化钾制备系统包括顺次连通的换热器、蒸发器、结晶器和浓密机，所述换热器外置串联蒸发器成一循环加热蒸发装置，所述蒸发器串联结晶器，所述结晶器串联浓密机。

所述氯化镁制备系统包括预热装置和两套或两套以上的蒸发装置，所述蒸发装置包括顺次连通的换热器、连接循环腿和蒸发器，所述蒸发装置还设有循环泵。

上述系统的原理是：将海水输送至低温蒸馏系统进行海水淡化，淡水输送至热力发电系统，副产品浓海水输送至低度卤水吹溴系统进行低度卤水空气吹溴，溴后水在中和车间与氧化镁中和，滤去沉淀后所得中性卤水在氯化钠制备系统进行滩田复晒，析出固体相制备食用盐，复晒后的高温母液在冷冻结晶系统中制备硫酸镁固体相，余下液体相冷母液在氯化钾制备系统中加热蒸发后结晶浆料沉降，得高度卤水与氯化钾；所得高度卤水在高度卤水吹溴系统进行高度卤水空气吹溴，溴后液在氯化镁制备系统加热蒸发制备氯化镁，所得蒸汽回送至低温蒸馏系统。

与现有技术相比，本实用新型提供的海水淡化及浓海水处理方法和系统对海水资源进行充分挖掘和利用，并进行流程动态分配和平衡，即采用低温多效蒸馏海水淡化并卤水综合利用的方式处理海水，重点发挥低度卤水吹溴系统和高度卤水吹溴系统效能，利用溴素的成本低、利润高的优势，分担淡化水生产成本，并且对淡化水利用进行合理分配，即分别配给到城镇饮用水供水、工厂工业用水、热电厂锅炉给水，使其形成闭环回路，减少浪费，依照各种淡化水用途水价的不同，挖掘淡化水利润，平衡淡化水成本。通过生产利润率高的海水化工产品平衡海水淡化生产成本，使海水淡化效率最高化，资源分配最优化，通过多方位的整合，使产出最大化、成本最低化，实现了大规模海水淡化与城镇供水、工业用水、锅炉给水、及盐化工生产一体化，实现海水资源高效利用，将海水资源的经济效益与社会效益的最大化。

综上，本实用新型通过开辟城镇、电厂、化工厂的用途渠道，充分利用海水淡化中的海水资源、热能资源和动能资源，在三者之间充分平衡和利用。并将海水淡化后产生的高热浓海水作为原料生产各类盐，消化海水淡化后的浓海水，充分利用浓海水的价值，实现海水淡化零排放，有效保护环境，解决了浓海水排放大海造成海洋环境污染的问题，充分利用了海水资源。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的淡水用途及蒸汽用途图；

图2为本实用新型实施例提供的蒸汽使用路线示意图；

图3为本实用新型实施例提供的海水淡化及浓海水处理系统结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的海水淡化及浓海水处理系统的工艺路线图；

其中，10、热力发电系统；11、锅炉；20、低温蒸馏系统；21、多效蒸发装置；30、低度卤水吹溴系统；31、吹出吸收塔；32、蒸馏塔；33、预热器；40、中和车间；50、食用盐制备系统；51、结晶池；60、冷冻结晶系统；61、逆流换热器；62、降温器；63、冷冻结晶器；64、第一浓密机；65、第二浓密机；70、氯化钾制备系统；71、换热器；72、蒸发器；73、结晶器；74、第三浓密机；80、高度卤水吹溴系统；90、氯化镁制备系统；91、预热装置；92、蒸发装置。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

如图1～图3所示，本实施例提供海水淡化及浓海水处理系统，包括顺次连通的热力发电系统10、低温蒸馏系统20、低度卤水吹溴系统30、中和车间40、食用盐制备系统50、冷冻结晶系统60、氯化钾制备系统70、高度卤水吹溴系统80和氯化镁制备系统90。

在本实施例中，低温蒸馏系统20包括六台水平管降膜蒸发器组成的多效蒸发装置21，具体为：第一效蒸发器尾部连接第二效蒸发器头部，第二效蒸发器尾部连接第三效蒸发器头部，第三效蒸发器尾部连接第四效蒸发器头部，第四效蒸发器尾部连接第五效蒸发器头部，第五效蒸发器尾部连接第六效蒸发器头部，第一效蒸发器头部、第六效蒸发器尾部封闭，第一至六效蒸发器首尾连接组成低温多效海水淡化蒸发主装置——多效蒸发装置21；多效蒸发装置21顶部安装大直径蒸汽压缩泵，多效蒸发装置21两侧侧壁安装六台预热器，上述多效蒸发装置21、蒸汽压缩泵和六台预热器组成低温多效海水淡化主系统——低温蒸馏系统20。

请参考图1，本实用新型提供的低温蒸馏系统20利用热法海水淡化生产淡水，生产过程中得到的副产品——携带热量的浓缩海水，可直接供给低度卤水吹溴系统30作为低度卤水空气吹溴原料，减少吹溴装置中所需提供的热量；低温蒸馏系统20所用蒸汽为低品位蒸汽，汽源为热电厂锅炉使用后产生的低品位蒸汽，驱动蒸汽压缩泵生产淡水和浓海水，淡水继续供给市政供水管网、工厂工业用水或各种锅炉。

在本实施例中，低度卤水吹溴系统30包括顺次连通的第一缓冲池(图中未示出)、吹出吸收塔31、第二缓冲池(图中未示出)、蒸馏塔32、预热器33和第三缓冲池(图中未示出)，吹出吸收塔31包括一吹出塔和一吸收塔，两塔之间连接大直径管道，管道中部安装风机；低温蒸馏系统20排出的浓海水，通过沟渠通道经第一缓冲池输送至吹出塔，浓海水通过吸收塔底部管道流通至第二缓冲池；缓冲池内伸入管道，将浓海水泵送入蒸馏塔34；蒸馏塔34顶部安装冷却器，后面安装溴水分离瓶，在分离瓶底部收集成品溴素，溴后水在预热器33中与低温蒸馏系统20中输送过来的浓海水换热，溴后水输送至第三缓冲池中备用。

本实用新型提供的低度卤水吹溴系统30生产大量高利润率的溴素，可平衡低温蒸馏系统20生产的低利润率的淡水，有效解决海水淡化水厂成本过高的经营困局，使溴素和淡水的平均利润能够维持海水淡化的运营成本，使海水资源价值最大化。

在本实施例中，中和车间40为现有技术中任一进行氧化镁中和的操作间，在此不做赘述。

本实用新型采用氧化镁粉末中和溴后水的方式，成本低、工艺简单、操作控制方便、装置投资小，同时后续产生的氢氧化镁可作为资源储备开发。

在本实施例中，食用盐制备系统50包括顺次连通的若干盐田和结晶池51，溴后水流入盐田，盐田为开放式水池结构，每块盐田间开挖沟渠连接，溴后水在盐田中自然蒸发，随其浓度升高，逐级流入下级盐田，当卤水浓度足够时最终通过沟渠通道输送入结晶池51，在结晶池51中结晶，所得氯化钠固体相生产食用盐，结晶池51中高温母液转料入冷冻结晶系统60，食用盐生产甩后液备用。

本实用新型在制备食用盐的过程中，中性卤水进入盐田自然蒸发后进入结晶池51结晶，可以降低食用盐生产时的蒸发周期，减少盐田所需土地面积。

在本实施例中，冷冻结晶系统60包括顺次连通的三套外置式循环换热降温装置、二级冷冻结晶器63、第一浓密机64和第二浓密机65，结晶池51中的高温母液流入外置式循环换热降温装置，循环换热降温装置由逆流换热器61外置串联强制循环降温器62，强制循环降温器62为垂直圆筒形容器，其底部及侧壁开孔，使用循环管与逆流换热器61连接，逆流换热器61置于强制循环降温器62外面，故称为外置式循环换热降温装置，该装置中的一台逆流换热器61与一台强制循环降温器62组成一个整体装置，共三台整体装置串联，每台强制循环降温器62循环管底部开孔，使用接管转料入下一台强制循环降温器62，末台强制循环降温器62循环管底部接管转料入第一级冷冻结晶器63，冷冻结晶器63为DTB结晶器形式，第一级冷冻结晶器63底部开孔接管转料入第二级冷冻结晶器63，第二级冷冻结晶器63底部开孔接管依次转料入第一浓密机64和第二浓密机65，得七水硫酸镁固体和液体相冷母液。

本实用新型利用冷冻结晶系统60，采用冷冻结晶法生产七水硫酸镁，最终结晶温度为零下24℃，不消耗蒸汽，仅消耗电能，一方面比现有技术运行成本低(蒸汽成本高)，另一方面节省蒸汽资源，使蒸汽资源的利用空间更多、更大；冷冻结晶器63输送七水硫酸镁悬浮溶液在第一浓密机64中固液分离，分离出的上层澄清母液与来自食用盐制备系统50的结晶池51的高温母液和食用盐生产甩后液按照一定比例在第二浓密机65中混合。第二浓密机65中进行固液两相分离，一方面进一步去除离子，分离固体相物料，提取海水资源，平衡海水淡化成本；另一方面，利用食用盐生产甩后母液和结晶池51输送的高温母液的高温热量，与冷冻后液体相冷母液换热，解决了低温物料的处理，高温物料的热量回收；充分利用了热量。

在本实施例中，氯化钾制备系统70包括顺次连通的换热器71、蒸发器72、结晶器73和第三浓密机74，蒸发器72外置串联换热器71成一强制循环加热蒸发装置，蒸发器72底部及侧壁开孔，连接循环腿接管，该循环腿中部安装换热器71，循环腿底部安装强制循环泵，泵送的液体相冷母液顺序流经循环腿、换热器71、蒸发器72和循环腿；液体相冷母液不断循环，在流经换热器71时被加热，在蒸发器72内剧烈蒸发，完成蒸发浓缩结晶过程，蒸发器72串联结晶器73，所述结晶器73串联第三浓密机74；此外，强制循环加热蒸发装置为三效，其中，第一效蒸发器72热源为来自锅炉的生蒸汽，第一效蒸发器72产生的二次气作为第二效蒸发器72的热源，第一效蒸发器72顶部接管连接安装于第一效换热器71；第二效蒸发器72产生的二次气作为第三效蒸发器72的热源，第二效蒸发器72顶部接管连接安装于第二效换热器71，第三效蒸发器72顶部接管连接安装于第三效换热器71；第三效蒸发器72循环腿底部开孔接管连接第一级结晶器73，第一级结晶器73底部开孔接管连接第二级结晶器73，第二级结晶器73底部开孔接管连接第三浓密机74，含有氯化钾晶体的物料在第三浓密机74中进行固液分离。

本实用新型利用三效强制循环加热蒸发装置采用苦卤综合利用技术生产氯化钾，三效强制循环加热蒸发装置是在逆流换热器上外置强制循环蒸发器，该逆流蒸发装置采用三效串联，先加热蒸发物料，得到浓缩高温溶液，再配以两级降温DTB降温结晶器对高温浓缩溶液进行降温，晶浆物料排入浓密机，氯化钾结晶析出，固液两相分离；此时去除了高度卤水(含盐度35°Be)中的钾离子，为后续工艺生产提供方便，同时利用海水资源生产有价值产品，平衡海水淡化成本。

在本实施例中，高度卤水吹溴系统80与低度卤水吹溴系统30结构相同，在此不做赘述；氯化钾生产制备系统70的浓密机74中被分离出的清液输送入高度卤水吹溴系统80，所得溴后液备用。

本实用新型高度卤水进入缓冲池，作为高度卤水吹溴系统80的原料生产溴素，进一步充分提取价值较高的溴素，充分利用了海水资源，平衡了海水淡化成本，避免含溴废水排放对环境造成破坏。

在本实施例中，氯化镁制备系统90包括顺次连通的预热装置91和两套单效蒸发装置92，每套蒸发装置92包括一换热器、连接循环腿、一蒸发器和一强制循环泵(图中未示出)；蒸发器为外置换热器强制循环结构，蒸发器底部及侧壁开孔，连接循环腿接管，该循环腿中部安装换热器，循环腿底部安装强制循环泵，其中蒸发器热源来自锅炉生蒸汽，蒸发器产生的二次蒸汽使用管道连接至预热装置91，二次蒸汽流经预热装置91后输送回低温蒸馏系统20，释放其中的热能，冷凝为冷凝水。

本实用新型溴后液输送入氯化镁制备系统90，氯化镁制备系统90采用两套单效蒸发装置92，对溴后液进行完全浓缩，生产工业氯化镁，制备时所得水蒸气用于低温蒸馏系统20，至此完成海水淡化及浓海水完全利用，实现零排放。

本实施例提供的海水淡化及浓海水处理系统的方法，具体包括以下步骤：

S1、海水淡化：采用海水泵抽取975m³海水(含盐度2.7°Be)供给低温蒸馏系统20进行海水淡化，得到417m³淡水和558m³高温浓海水(即低度卤水，含盐度5°Be左右)；其中，低温蒸馏系统20产生的淡水可按比例分配输送至市政供水管网、工厂工业用水或作为锅炉给水输送至回锅炉，而此类供热回锅炉(或化工厂、热电厂)产出的低品位蒸汽循环供给低温蒸馏系统20以继续进行海水淡化，淡水和蒸汽路线如图2所示。

S2、低度卤水空气吹溴：将S1中低温蒸馏系统20所得558m³低度卤水(含盐度5°Be左右)输送至低度卤水吹溴系统30生产溴素，并将经过初步提取溴素后的512m³溴后水(含盐度7°Be左右)备用。

S3、溴后水中和：将S2所得512m³溴后水(含盐度7°Be左右)送入中和车间40，向中和车间40中加入89.8T氧化镁粉末中和至PH为7左右，生成的氢氧化镁在中和车间40充分沉淀，得795.6m³中性卤水(含盐度8°Be左右)备用。

S4、制备食用盐：将S3所得795.6m³中性卤水(含盐度8°Be左右)泵送入盐田进行日晒自然蒸发浓缩至氯化钠呈饱和状态，浓缩后的中性卤水(含盐度25-26°Be)排入结晶池51，氯化钠固体相脱卤，得291.7m³高温母液(含盐度31°Be)，氯化钠固体相制备食用盐，食用盐生产甩后液备用。

S5、制备硫酸镁：S4所得温度为20℃左右的高温母液(含盐度31°Be)通入逆流换热器61和强制循环降温器62，高温母液(含盐度31°Be)与逆流换热器61内液体相冷母液(含盐度33°Be)换热降温至-20℃左右后，七水硫酸镁晶体饱和并不断析出，但此时仅仅析出小颗粒晶体(或称为晶核)，将降温后所得含晶核溶液输送至两级DTB冷冻结晶器63，循环流动得晶浆，晶浆排入第一浓密机64和第二浓密机65增稠，在第二浓密机65中按一定比例加入结晶池51的高温母液(含盐度31°Be)和食用盐生产甩后液，分离固体相和液体相，固体相七水硫酸镁进行成品包装，液体相冷母液(含盐度33°Be)回流至逆流换热器61与高温母液(含盐度31°Be)换热。

S6、制备氯化钾：将换热器71外置串联蒸发器72成一循环加热蒸发装置，三套循环加热蒸发装置组成三效逆流蒸发装置，将S5所得换热后的液体相冷母液(含盐度33°Be)输送至三效逆流蒸发装置，三效逆流蒸发装置串联结晶器73，加热蒸发后在结晶器73内循环流动得结晶浆料，晶浆排入第三浓密机74内沉降固液分离，产出氯化钾固体相和饱和溶液(即高度卤水，含盐度35°Be)。

S7、高度卤水空气吹溴：将S6所得高度卤水(含盐度35°Be)输送入高度卤水吹溴系统，产出溴素和117m³溴后液(含盐度36°Be)。

S8、制备氯化镁：将S7所得117m³溴后液(含盐度36°Be)预热，输送入两组单效蒸发装置92，溴后水蒸发浓缩至得到晶浆，对晶浆进行蒸发制片或冷却制粒，产出氯化镁，蒸发的水蒸气进入预热器91与溴后液进行热交换后收集入低温蒸馏系统20作为低品蒸汽的来源之一。

本实用新型提供的海水淡化及浓海水处理系统，将海水中的各组分分类并完成多种产品的生产，包括淡化水、溴素、工业盐、七水硫酸镁、氯化钾、氯化镁等，充分利用海水资源，实现了海水资源的经济效益与社会效益的最大化。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种海水淡化及浓海水处理系统，其特征在于：包括顺次连通的热力发电系统(10)、低温蒸馏系统(20)、低度卤水吹溴系统(30)、中和车间(40)、食用盐制备系统(50)、冷冻结晶系统(60)、氯化钾制备系统(70)、高度卤水吹溴系统(80)和氯化镁制备系统(90)。

2.权利要求1所述的海水淡化及浓海水处理系统，其特征在于：所述低温蒸馏系统(20)包括多台水平管降膜蒸发器组成的多效蒸发装置(21)、安装于多效蒸发装置(21)顶部的大直径蒸汽压缩泵和对应安装于多效蒸发装置(21)两侧侧壁的多台预热器，所述多效蒸发装置(21)的蒸发器首尾相连，首效蒸发器头部、尾效蒸发器尾部封闭。

3.权利要求1所述的海水淡化及浓海水处理系统，其特征在于：所述低度卤水吹溴系统(30)或高度卤水吹溴系统(80)包括顺次连通的吹出吸收塔(31)和蒸馏塔(32)，所述蒸馏塔(32)还安装溴水分离瓶。

4.权利要求1所述的海水淡化及浓海水处理系统，其特征在于：所述冷冻结晶系统(60)包括顺次连通的逆流换热器(61)、降温器、冷冻结晶器(63)和浓密机，所述逆流换热器(61)外置串联降温器(62)成一循环换热降温装置，所述降温器(62)串联冷冻结晶器(63)，所述冷冻结晶器(63)串联浓密机。

5.权利要求1所述的海水淡化及浓海水处理系统，其特征在于：所述氯化钾制备系统(70)包括顺次连通的换热器(71)、蒸发器(72)、结晶器(73)和浓密机，所述换热器(71)外置串联蒸发器(72)成一循环加热蒸发装置，所述蒸发器(72)串联结晶器(73)，所述结晶器(73)串联浓密机。

6.权利要求1所述的海水淡化及浓海水处理系统，其特征在于：所述氯化镁制备系统(90)包括预热装置(91)和两套或两套以上的蒸发装置(92)，所述蒸发装置(92)包括顺次连通的换热器、连接循环腿和蒸发器，所述蒸发装置(92)还设有循环泵。