CN205204934U - 一种多段式反渗透海水淡化*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多段式反渗透海水淡化***，属于海水淡化技术领域。所述多段式反渗透海水淡化***，包括预处理组件和反渗透装置。所述反渗透装置包括多段设置的反渗透膜组件、设置在反渗透膜组件之前的一段反渗透高压泵，设置在相邻两段反渗透膜组件之间的段间增压泵和与末段反渗透膜组件相连的能量回收装置。本申请提供的海水淡化***，采用预处理与多段反渗透工艺相结合，整体流程清晰，设备占地面积小，操作简便，利于海水淡化的配置使用。本申请提供的海水淡化***，产水率达65％以上，***吨水能耗降低了约30％。

Description

一种多段式反渗透海水淡化***

技术领域

本申请属于海水淡化技术领域，具体地说，涉及能够提高海水淡化的产水率和浓盐水浓度的低能耗的多段式反渗透海水淡化***。

背景技术

中国是淡水资源缺乏的国家，随着社会的快速发展和人口的急剧增加，淡水资源短缺问题已得到越来越多的重视。部分缺水城市面临工业项目与居民饮用水争用淡水资源的局面，水资源短缺已俨然成为制约国家经济社会发展的因素之一。海水淡化技术是解决沿海地区淡水资源短缺的重要途径，是增加淡水资源储备的新战略，且能保障公共饮用水安全。

然而，在发展海水淡化产业的同时，海水淡化副产浓盐水的排放问题也变得越来越突出。浓盐水直接排放会造成海洋环境污染问题，如若将浓盐水排放盐田采用滩晒盐则会增加土地需求，与沿海地区发展矛盾。

海水淡化作为战略新兴产业，同时需遵循“坚持海水淡化及资源综合利用相结合”的发展原则，即以循环经济理念推动海水淡化产业发展。在大力发展海水淡化的同时，要注重保护生态环境，做好浓海水资源的综合利用；提高资源综合利用水平、降低海水淡化成本。

因此，在发展海水淡化产业时，采用淡化水回收率高、***能耗低并可浓缩浓盐水的海水淡化***可解决现阶段海水淡化产业发展面对的问题。

现有的海水淡化装置存在着海水淡化产率不高、能耗高、成本较大等问题，且副产的浓盐水浓度不高，后期开发利用仍需进一步加工处理。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种多段式反渗透海水淡化***。所述多段式反渗透海水淡化***，包括预处理组件和反渗透装置。所述反渗透装置包括：

反渗透膜组件，其为多段配置，用于反渗透淡化处理增压后的海水；

一段反渗透高压泵，其设置在预处理组件与反渗透膜组件之间，用于增加预处理组件处理后进入一段反渗透膜组件的海水的压力；

段间增压泵，其设置在相邻的两段反渗透膜组件之间，用于增加相邻的两段反渗透膜组件中前一段反渗透膜组件处理得到的浓海水的压力；

能量回收装置，其分别与末段反渗透膜组件、一段反渗透高压泵相连，用于回收末段反渗透膜组件处理得到的浓海水的能量；所述能量回收装置将末段浓海水的压力能转换为机械能、为一段反渗透高压泵提供机械能。

优选地，所述预处理组件包括药剂投加设备，用于投加防止反渗透膜组件的反渗透膜表面结垢的药剂。

进一步地，所述预处理组件包括：

混凝沉淀装置，其用于初步处理海水，去除海水中的胶体和悬浮物；

超滤装置，其与混凝沉淀装置相连，用于进一步去除海水的大分子物质；

混凝沉淀装置处理后的海水进入超滤装置，超滤装置处理后的海水进药剂投加设备投加药剂后进入反渗透装置。

进一步地，所述预处理组件还包括过滤器，其设置药剂投加设备与反渗透装置之间，用于去除海水中5μm以上的颗粒。

优选地，所述能量回收装置为透平式能量回收装置。

进一步地，所述N+1段反渗透膜组件的反渗透膜的有效面积为N段的40～65％，其中，N≥1。

进一步地，所述反渗透膜组件中，N+1段与N段反渗透膜组件的操作压力之比大于等于1.2，小于等于1.6，其中，N≥1。

进一步地，所述段间增压泵的增压范围为1.0～3.7MPa。

优选地，所述一段反渗透膜组件的操作压力为4.0～5.5MPa。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

1)本申请提供的海水淡化***，采用预处理与多段反渗透工艺相结合，整体流程清晰、方案简捷、设备占地面积小、操作简便，利于海水淡化的配置使用。

2)本***设计巧妙合理，经过混凝过滤加超滤的预处理之后，海水进入多段式反渗透***进行淡化处理，并对末段浓盐水的能量进行有效回收利用，从而提高了海水淡化***产水率并降低了海水淡化***的能耗。本申请提供的海水淡化***，产水率达65％以上，***能耗降低了约30％。

3)本申请提供的海水淡化***中，末段反渗透膜组件得到的浓海水与现有的海水淡化装置相比，其浓度提高了约50％，有利于浓海水的后续开发利用。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例1中多段式反渗透海水淡化***的示意图；

图2是本申请实施例2中预处理组件的示意图；

其中：1-预处理组件，2-反渗透装置，3-一段反渗透高压泵，4-一段反渗透膜组件，5-二段反渗透膜组件，6-三段反渗透膜组件，7-段间增压泵，8-能量回收装置，9-药剂投加设备，10-混凝沉淀装置，11-超滤装置，12-过滤器，13-混合反应设备，14-沉淀设备，15-超滤进水泵，16-超滤膜组件，17-超滤反洗设备，18-超滤清洗设备。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

如附图1所示，一种多段式反渗透海水淡化***，包括预处理组件和反渗透装置。

预处理组件设置在反渗透装置之前，对海水做初步的处理，去除海水中的沉淀物、胶体物质、悬浮固体、微生物等物质。

本实施例中，预处理组件包括混凝沉淀装置、超滤装置和药剂投加设备。混凝沉淀装置对海水进行初步处理，去除海水中的胶体和悬浮物。超滤装置对混凝沉淀装置处理后的海水进行进一步处理，去除海水中的悬浮物、胶体、蛋白质和生物大分子等物质，进一步提升反渗透装置进水的水质。药剂投加设备投加酸溶液等药剂。酸溶液控制海水的pH值，防止反渗透膜表面结垢。同时在海水中投加还原剂等药剂，还原剂反应掉海水中余氯等氧化性物质，防止其对反渗透膜造成不可逆损伤。

作为一种实施方案，预处理组件还包括过滤器。过滤器设置在超滤装置与反渗透装置之间，过滤器截留海水中大于5μm以上的颗粒，防止颗粒进入反渗透装置后对一段反渗透高压泵和反渗透膜组件造成损伤。过滤器可为现有的常见的各种过滤器，如管道过滤器、盘式过滤器、保安过滤器等。

反渗透装置包括一段反渗透高压泵、多段配置的反渗透膜组件、段间增压泵和能量回收装置。

反渗透膜组件，其为多段配置，对海水进行淡化处理，截留海水中的各种无机离子、胶体物质和大分子物质。按照海水流入的方向，分别为一段反渗透膜组件，二段反渗透膜组件，……，N+1段反渗透膜组件，……末段反渗透膜组件；N≥1。海水经反渗透膜组件处理后得到浓海水和淡水，N段反渗透膜组件得到的浓海水为N+1段反渗透膜组件的进水，每段反渗透膜组件得到的淡水经管道汇总后排出，进入淡化水池或其他淡水储存装置。

作为一种优选的实施方案，在反渗透膜组件中，N+1段反渗透膜组件的反渗透膜的有效面积为N段的40％～65％，利于反渗透膜组件总体效率和能耗的均衡。

作为一种优选的实施方案，N+1段与N段反渗透膜组件的操作压力之比大于等于1.2，小于等于1.6，降低了反渗透膜组件的能耗和操作成本，从而减低海水淡化的成本。

如附图1所示，本实施例中的反渗透膜组件为三段式。在其他实施方案中，也可为其他段数。一段反渗透膜组件的操作压力为4.0～5.5MPa，二段反渗透膜组件的操作压力为5～6MPa，三段反渗透膜组件的操作压力为7～8MPa。本实施例中三段式反渗透膜组件的产水率约为68％。

一段反渗透高压泵设置在反渗透膜组件之前，用于提高进入一段反渗透膜的海水的压力，使海水能够通过一段反渗透膜组件进行淡化处理。

段间增压泵设置在N段与N+1段反渗透膜组件之间，用于增加N段反渗透膜组件得到的浓海水的压力，使其通过N+1段反渗透膜组件进行淡化处理。作为一种优选的实施方案，段间增压泵的增压范围为1.0～3.7MPa，加压范围合理设置，降低了海水淡化的能耗，减少了反渗透膜的损伤，从而降低海水淡化的成本。

能量回收装置分别与末段反渗透膜组件和一段反渗透高压泵相连，回收末段反渗透膜组件处理得到的浓海水的能量。能量回收装置将末段浓海水的压力能转换为机械能、为一段反渗透高压泵提供机械能，减少了一段反渗透高压泵的能耗。本实施例中，一段反渗透高压泵的能耗降低约30％。

能量回收装置可以为现有技术中常见的各种能量回收装置，如压力交换能量回收装置、柱塞泵式能量回收装置等。作为一种实施方案，本实施例中，其为透平式能量回收装置。能量回收装置可与一段反渗透高压泵成复合体、一体设置，也可为其他形式。

本实施例的海水淡化***中：海水经混凝沉淀装置、超滤***处理、药剂投加设备投加药剂等预处理后进入反渗透装置；预处理后的海水经一段反渗透高压泵增压后进入一段反渗透膜组件，得到一段浓海水和一段淡水；一段浓海水经段间增压泵增压后进入二段反渗透膜组件，得到二段浓海水和二段淡水；二段浓海水经段间增压泵增压后进入三段反渗透膜组件，得到三段浓海水和三段淡水；二段淡水、三段淡水与一段淡水汇总后排出，得成品淡水；三段浓海水进入能量回收装置回收能量后得到低压浓海水，用于后续开发处理。

实施例2

本实施例中，如附图2所示，混凝沉淀装置包括药剂投加设备、混合反应设备和沉淀设备，超滤装置包括超滤进水泵、超滤膜组件、超滤反洗设备和超滤清洗设备，其他与实施例1中相同或等同。

海水经药剂投加设备投加与海水进行反应的药剂，之后再混合反应设备中反应，之后进入沉淀设备，去除海水中的胶体和悬浮物。沉淀设备处理后的海水进入超滤装置。

混凝沉淀装置处理后的海水经超滤进水泵进入超滤膜组件，利用物理筛分方法去除海水中大于0.01μm的悬浮物、胶体、蛋白质和生物大分子等杂志。超滤反洗设备、超滤清洗设备分别对超滤膜组件进行反洗和清洗，防止超滤膜堵塞，提高超滤膜组件的使用寿命。

说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多段式反渗透海水淡化***，包括预处理组件和反渗透装置，其特征在于，所述反渗透装置包括：

反渗透膜组件，其为多段配置，用于反渗透淡化处理增压后的海水；

一段反渗透高压泵，其设置在预处理组件与反渗透膜组件之间，用于增加预处理组件处理后进入一段反渗透膜组件的海水的压力；

段间增压泵，其设置在相邻的两段反渗透膜组件之间，用于增加相邻的两段反渗透膜组件中前一段反渗透膜组件处理得到的浓海水的压力；

能量回收装置，其分别与末段反渗透膜组件、一段反渗透高压泵相连，用于回收末段反渗透膜组件处理得到的浓海水的能量；所述能量回收装置将末段浓海水的压力能转换为机械能，为一段反渗透高压泵提供机械能。

2.如权利要求1所述的多段式反渗透海水淡化***，其特征在于，所述预处理组件包括药剂投加设备，用于投加防止反渗透膜组件的反渗透膜表面结垢的药剂。

3.如权利要求2所述的多段式反渗透海水淡化***，其特征在于，所述预处理组件还包括：

混凝沉淀装置，其用于初步处理海水，去除海水中的胶体和悬浮物；

超滤装置，其与混凝沉淀装置相连，用于进一步去除海水的大分子物质；

混凝沉淀装置处理后的海水进入超滤装置，超滤装置处理后的海水进药剂投加设备投加药剂后进入反渗透装置。

4.如权利要求3所述的多段式反渗透海水淡化***，其特征在于，所述预处理组件还包括过滤器，其设置在药剂投加设备与反渗透装置之间，用于去除海水中5μm以上的颗粒。

5.如权利要求1所述的多段式反渗透海水淡化***，其特征在于，所述能量回收装置为透平式能量回收装置。

6.如权利要求1-5任一所述的多段式反渗透海水淡化***，其特征在于，所述N+1段反渗透膜组件的反渗透膜的有效面积为N段的40～65％，其中，N≥1。

7.如权利要求1-5任一所述的多段式反渗透海水淡化***，其特征在于，所述反渗透膜组件中，N+1段与N段反渗透膜组件的操作压力之比大于等于1.2，小于等于1.6，其中，N≥1。

8.如权利要求1-5任一所述的多段式反渗透海水淡化***，其特征在于，所述段间增压泵的增压范围为1.0～3.7MPa。

9.如权利要求1-5任一所述的多段式反渗透海水淡化***，其特征在于，所述一段反渗透膜组件的操作压力为4.0～5.5MPa。