[發(fā)明專利]一種濃水能量梯級利用反滲透海水淡化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310488172.3
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN104163470A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳水波;康權(quán);劉錫文;王琪;苗超;謝春剛;趙河立
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號: C02F1/44
• 分類號: C02F1/44;C02F103/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 陸藝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海水淡化領(lǐng)域，具體地涉及一種濃水能量梯級利用反滲透海水淡化方法。

背景技術(shù)

人類在21世紀(jì)面臨著嚴(yán)重的淡水資源緊缺問題。海水淡化作為解決淡水資源危機(jī)的有效途徑,已經(jīng)得到世界各國的普遍認(rèn)同。反滲透海水淡化技術(shù)因其具有無相變、能耗低、操作簡單、維護(hù)方便、建設(shè)周期短等優(yōu)點，目前已開始得到日益廣泛的應(yīng)用。然而，反滲透海水淡化的社會接受度還是偏低，原因在于反滲透海水淡化在能耗、成本、環(huán)境影響等方面仍存在一些發(fā)展障礙，不符合更廣范圍用水對象的需求，需要在反滲透工藝系統(tǒng)設(shè)計等很多地方繼續(xù)改進(jìn)。

反滲透技術(shù)屬于壓力驅(qū)動的膜分離技術(shù)，其分離操作中采用的半滲透膜有機(jī)地將淡水和鹽水分離開。在半滲透膜兩側(cè)因濃度差別存在有滲透壓，只有進(jìn)料海水的操作壓力大于海水的滲透壓時才能使海水中的淡水通過半透膜而被分離。反滲透海水淡化過程實質(zhì)上是一種“以能源換取淡水資源”的過程，能源成本構(gòu)成了反滲透海水淡化的主要成本，節(jié)能降耗成為突破海水淡化應(yīng)用局限的主要途徑。通常，對于標(biāo)準(zhǔn)海水而言（含鹽量35000mg/L，滲透壓約為2.5MPa），反滲透海水淡化系統(tǒng)的操作壓力一般在5.0～6.0MPa，從膜組件中排放的濃水壓力仍高達(dá)4.8～5.8MPa。如果按照通常40％的水回收率計算，濃水中約有60％的進(jìn)料壓力能，具有巨大的回收價值和意義。與此同時，反滲透海水淡化所產(chǎn)生的濃水含有較高的含鹽量，濃度接近原海水的2倍，直接排放會對海洋環(huán)境產(chǎn)生不利影響，尤其是對于大型反滲透海水淡化工程，其濃水排放很有可能對排放口周圍海洋物種造成負(fù)面影響，破壞其原始棲息地，導(dǎo)致物種遷徙或資源破壞、造成海洋生態(tài)退化或惡化。

為降低反滲透海水淡化的系統(tǒng)能耗，目前國內(nèi)外普遍采用的做法是回收反滲透海水淡化濃水中相對直觀可見的壓力能，卻忽視了濃水高含鹽量所蘊含的潛在濃差能。若濃水的濃差能得到回收利用，不僅可以有效降低反滲透海水淡化的系統(tǒng)能耗和造水成本，還可將減少海水淡化碳排放和濃水排放負(fù)荷，減弱海水淡化對環(huán)境的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種濃水能量梯級利用反滲透海水淡化方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

一種濃水能量梯級利用反滲透海水淡化方法，包括如下步驟：

將經(jīng)海水預(yù)處理器1凈化處理的海水流股A通過供水泵2形成加壓流股B，加壓流股B分為流股C、流股D和流股E，流股C通過管路進(jìn)入高壓泵3加壓后輸入反滲透膜組件4經(jīng)脫鹽分離后形成高壓濃水流股K和產(chǎn)水流股H；產(chǎn)水流股H經(jīng)后處理器10處理后通過管路供給用水對象；流股D和高壓濃水流股K分別輸入等壓式能量交換器5經(jīng)能量轉(zhuǎn)換后輸出高壓水流股L和低壓水流股N；低壓水流股N流入緩沖池6；由緩沖池6引出的流股P經(jīng)濃水泵7加壓后與流股E分別輸入減壓滲透器8使?jié)馑疂獠钅苻D(zhuǎn)換成水力能，減壓滲透器8輸出流股T和流股R，流股T排入大海，流股R和高壓水流股L分別輸入透平式能量交換器9經(jīng)能量轉(zhuǎn)換后輸出二次增壓水流股M和流股S，二次增壓水流股M輸入反滲透膜組件4生產(chǎn)淡水，流股S排入大海。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明從利用反滲透海水淡化濃水能源價值出發(fā)，根據(jù)海水淡化濃水高壓、高鹽的特點，提出反滲透海水淡化濃水能量梯級利用方式，具體為，第一梯次使用等壓式能量交換器直接回收反滲透海水淡化濃水的壓力能；第二梯次借助減壓滲透器將反滲透海水淡化濃水的濃差能轉(zhuǎn)換為水力能，再使用透平式能量交換器為第一梯次產(chǎn)生的高壓海水二次增壓，從而實現(xiàn)海水淡化的節(jié)能減排。這種濃水能量梯級利用模式，改變了以往反滲透海水淡化系統(tǒng)只回收濃水壓力能不回收其濃差能的工藝技術(shù)，這樣不僅可以降低反滲透海水淡化系統(tǒng)整體能耗和運行成本，還可減小海水淡化碳排放和濃水排放負(fù)荷，是一種相對節(jié)能、低碳、環(huán)保的海水淡化技術(shù)。

此外，本發(fā)明涉及的反滲透海水淡化工藝及裝置還具有模塊化、易放大和實施周期短等優(yōu)點，便于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種濃水能量梯級利用反滲透海水淡化方法示意圖。

具體實施方式

一種濃水能量梯級利用反滲透海水淡化方法，包括如下步驟：

將經(jīng)海水預(yù)處理器1凈化處理的海水流股A通過供水泵2形成加壓流股B，加壓流股B分為流股C、流股D和流股E，流股C通過管路進(jìn)入高壓泵3加壓后輸入反滲透膜組件4經(jīng)脫鹽分離后形成高壓濃水流股K和產(chǎn)水流股H；產(chǎn)水流股H經(jīng)后處理器10處理后通過管路供給用水對象；流股D和高壓濃水流股K分別輸入等壓式能量交換器5經(jīng)能量轉(zhuǎn)換后輸出高壓水流股L和低壓水流股N；低壓水流股N流入緩沖池6；由緩沖池6引出的流股P經(jīng)濃水泵7加壓后與流股E分別輸入減壓滲透器8使?jié)馑疂獠钅苻D(zhuǎn)換成水力能，減壓滲透器8輸出流股T和流股R，流股T排入大海，流股R和高壓水流股L分別輸入透平式能量交換器9經(jīng)能量轉(zhuǎn)換后輸出二次增壓水流股M和流股S，二次增壓水流股M輸入反滲透膜組件4生產(chǎn)淡水，流股S排入大海。