CN107032533A - 一种集成膜过程海水淡化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成膜过程海水淡化方法，步骤为：海水经原水泵增压后进入外压式超滤膜组进行过滤；超滤产水进入超滤产水箱后经过增压泵增压后进入保安滤器过滤，过滤后的海水分两股，一股加入还原剂和阻垢剂经一级高压泵加压后进入纳滤膜组，纳滤产水经二级高压泵加压后进入反渗透膜组后进入产品水箱；另一股海水进入能量回收装置，与来自于纳滤膜组的高能量纳滤浓水进行能量交换，交换后的高能量海水再进入纳滤膜组，交换后的低能量浓水进入反洗水箱，加入杀生剂后经超滤反洗泵对外压式超滤膜组进行反冲洗。本发明设备投资成本低，设备压力低；运行成本低，吨水能耗≤2.1kW，较SWRO膜法2.8‑3.0kW吨水能耗降低30％。

Description

一种集成膜过程海水淡化方法
技术领域
本发明属于海水淡化领域，特别是涉及一种集成膜过程海水淡化方法。
背景技术
水资源短缺已成为全球性问题。采用海水淡化技术开辟新的淡水水源，增加淡水总供应量，已逐渐成为世界各国解决水危机的一种重要途径。
现有海水淡化方法主要包括热法、反渗透膜法(SWRO)。近年来膜法市场占有份额越来越高，在全球新建海水淡化厂已占高达70％份额。但是，SWRO膜法海水淡化存在着高操作压力、高能耗、高材质要求等共性问题。
近年来，国内外报道了一些新的低成本海水淡化方法。如中国专利CN104291416A公布了一种电去离子海水淡化过程，将35000mg/L的海水淡化至500mg/L，***能耗1.424kW/m3。但是，产品水质可以进一步提升、成本还有下降空间。
美国专利US2010/0089756A1公布了“纳滤/离子交换/电去离子”集成膜过程海水淡化工艺。将原水电导45.5mS/cm淡化至含盐量240mg/L，吨水能耗1.85KW，较SWRO膜法海水淡化能耗有大幅度的降低。但是，此过程采用离子交换树脂，树脂再生过程中需消耗大量的NaCl，且再生高盐废液较难处理。此外该方法处理的海水含盐量约为32000mg/L，用该方法处理海水含盐量为35000mg/L时，其能耗将会继续升高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低成本的集成膜过程海水淡化方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种集成膜过程海水淡化方法，包括以下步骤：
(1)海水经原水泵增压后进入外压式超滤膜组进行过滤；超滤产水进入超滤产水箱，超滤浓水排放；
(2)超滤产水经过增压泵增压后进入保安滤器过滤，过滤后的海水分两股，一股加入还原剂和阻垢剂后经一级高压泵加压后进入纳滤膜组，纳滤产水经二级高压泵加压后进入反渗透膜组；反渗透产水进入产品水箱；反渗透浓水进入超滤产水箱；另一股海水进入能量回收装置，与来自于纳滤膜组的高能量纳滤浓水进行能量交换，交换后的高能量海水再进入纳滤膜组，交换后的低能量浓水进入反洗水箱，反洗水箱中的浓水加入杀生剂经超滤反洗泵对外压式超滤膜组的膜丝表面附着的污染物进行反冲洗。
优选地，所述还原剂为亚硫酸氢钠，所述阻垢剂为六偏磷酸钠，所述杀生剂或次氯酸钠，二氧化氯、或非氧化杀生剂ACS。
本发明的优点：
(1)设备投资成本降低，设备压力等级较SWRO膜法有较大幅度降低；
(2)运行成本降低，本发明的方法吨水能耗≤2.1kW，较SWRO膜法2.8-3.0kW吨水能耗降低30％。
附图说明
图1为一种集成膜过程海水淡化工艺流程示意图。
图中：1-原水箱；2-原水泵；3-外压式超滤膜组；4-超滤产水箱；5-增压泵；6-保安滤器；7-一级高压泵；8-能量回收装置；9-纳滤膜组；10-二级高压泵；11-反渗透膜组；12-产品水箱；13-反洗水箱；14-超滤反洗泵
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
一种集成膜过程海水淡化装置，见图1：
原水箱1通过管道依次与原水泵2、外压式超滤膜组3、超滤产水箱4、增压泵5、和保安滤器6连接；保安滤器6通过管道分别与一级高压泵7和能量回收装置8连接，在保安滤器6与一级高压泵7之间的管道上连接有还原剂投加装置和阻垢剂投加装置；一级高压泵7通过管道依次与纳滤膜组9、二级高压泵10、反渗透膜组11和产品水箱12连接；能量回收装置8与纳滤膜组9之间设置有高能量的海水进入管和高能量的浓水排出管，能量回收装置8通过管道依次与反洗水箱13、超滤反洗泵14和外压式超滤膜组3连接，在反洗水箱13和超滤反洗泵14的连接管道上设置有杀生剂投加装置。
实施例1
一种集成膜过程海水淡化方法，包括以下步骤：
(1)海水经原水泵增压后进入外压式超滤膜组进行过滤；超滤产水进入超滤产水箱，超滤浓水排放；
(2)超滤产水经过增压泵增压后进入保安滤器过滤，过滤后的海水分两股，一股加入还原剂亚硫酸氢钠和阻垢剂六偏磷酸钠后经一级高压泵加压后进入纳滤膜组，纳滤产水经二级高压泵加压后进入反渗透膜组；反渗透产水进入产品水箱；反渗透浓水进入超滤产水箱；另一股海水进入能量回收装置，与来自于纳滤膜组的高能量纳滤浓水进行能量交换，交换后的高能量海水再进入纳滤膜组，交换后的低能量浓水进入反洗水箱，反洗水箱中的浓水加入杀生剂次氯酸钠经超滤反洗泵对外压式超滤膜组的膜丝表面附着的污染物进行反冲洗。
杀生剂还可以选用二氧化氯或非氧化杀生剂ACS。
海水(TDS＝35000mg/L)经原水泵提升后进入外压式超滤膜组，进水流量2.33m3/h，采用一支陶氏SFP2860膜组件，膜通量设计为60L/m2h，超滤产水进入超滤产水箱；
纳滤膜组采用12支陶氏NF90-4040膜元件，3支压力容器。***设计为一级二段工艺，2:1排列，即第一段2支压力容器，第二段一支压力容器，每支压力容器中4支纳滤膜串联。
纳滤膜组总进水量2.66m3/h，其中进入一级高压泵与能量回收装置各1.33m3/h，纳滤产水流量1.33m3/h，浓水流量1.33m3/h，此部分浓水具有较高的能量，利用能量回收对纳滤浓水能量进行回收利用。纳滤单元回收率50％，纳滤膜通量15.05L/m2h。
纳滤膜组运行参数与水质参数见表1。
表1纳滤膜组运行参数与水质参数
在实施例中，纳滤膜组对进水TDS为35000mg/L海水在操作压力为4.0MPa的操作条件下，纳滤产水TDS为4932mg/L，脱盐率≥85％，水回收率50％，吨水能耗1.4kW/m3。
反渗透膜组：采用8支陶氏BW30-4040膜元件，2支压力容器。***设计为一级二段工艺，每支压力容器中4支反渗透膜串联。
反渗透膜组进水流量1.33m3/h，产水流量1m3/h，浓水流量0.33m3/h，此部分浓水水质优于海水水质，回流至超滤产水箱再次利用。反渗透单元回收率75％，膜通量17.25L/m2h。
反渗透膜组运行参数与水质参数见表2。
表2反渗透膜组运行参数与水质参数
在实施例中，反渗透膜组对进水TDS为4932mg/L苦咸水在操作压力为1.4MPa的操作条件下，反渗透产水TDS为145.5mg/L，脱盐率98％，水回收率75％，吨水能耗0.7kW/m3。
NF/BWRO膜集成工艺用于海水淡化，***脱盐率99.5％，产水TDS为145.5mg/L，回收率43％，吨水能耗2.1kW/m3(以产水计)。
最后，需要说明的是：以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有多种组合形式。本领域的技术人员能从本发明的公开内容直接导出或得到的变化，均应当认为在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种集成膜过程海水淡化方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)海水经原水泵增压后进入外压式超滤膜组进行过滤；超滤产水进入超滤产水箱，超滤浓水排放；
(2)超滤产水经过增压泵增压后进入保安滤器过滤，过滤后的海水分两股，一股加入还原剂和阻垢剂后经一级高压泵加压后进入纳滤膜组，纳滤产水经二级高压泵加压后进入反渗透膜组；反渗透产水进入产品水箱；反渗透浓水进入超滤产水箱；另一股海水进入能量回收装置，与来自于纳滤膜组的高能量纳滤浓水进行能量交换，交换后的高能量海水再进入纳滤膜组，交换后的低能量浓水进入反洗水箱，反洗水箱中的浓水加入杀生剂后经超滤反洗泵对外压式超滤膜组的膜丝表面附着的污染物进行反冲洗。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述还原剂为亚硫酸氢钠，所述阻垢剂为六偏磷酸钠，所述杀生剂为次氯酸钠，二氧化氯或非氧化杀生剂ACS。
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