[發明專利]一種太陽能海水資源化處理方法

無效

• 申請號: 201310557323.6
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103626246A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 曾慶福;龍學軍;陳海英;蘇工兵;徐愛華
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C25B1/46;C25B9/10;C02F103/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及節能環保的太陽能海水資源化處理方法，特別是涉及一種太陽能海水資源化及其副產物處理工藝系統。

背景技術

目前世界海水淡化裝置容量增長迅速，正以10%～30%的速度增長，且增長幅度仍在逐漸增大。全世界有130多個國家正在進行海水淡化，淡化能力一半以上集中在中東海灣國家，占中東淡水來源70%。國內外工程化的海水淡化工藝路線主要為熱法和膜法兩種。但這兩種方法都存在預處理復雜、設備國產化低、能源消耗較大、處理費用較高的問題。海水淡化每噸水綜合成本在8元人民幣左右。對生活、生產用戶大規模的使用比較困難。鑒于環境壓力大且面臨化石能源枯竭問題，利用新能源進行海水淡化已刻不容緩，其中核能海水淡化和太陽能海水淡化研究最多。此外，將不同的海水淡化常規工藝進行結合，把淡化后的濃鹽水加以利用，也是未來海水淡化發展的一個重要趨勢。

由于濃鹽水通常近海排放，海灘地勢平緩，且水深較淺，海水交換能力較差，當鹽度超過40‰時，一些生物將會死亡。因此，如果把濃鹽水直接排入海灣，必將影響臨近海洋生態環境。海水淡化的副產物濃鹽水的綜合利用，世界各國均有了一定的進展。如美國Somerville等利用海水或海水淡化后濃縮液，先用堿液將鎂沉淀，得到鎂產品，再利用磷酸處理得到肥料或動物飼料添加劑，最后的澄清鹵水用于制鹽。日本Nasu等用硫酸或磷酸處理海水后，用NaOH-Ca（OH）₂混合堿試劑調pH，得到氫氧化鎂沉淀，澄清液蒸發制鹽，制鹽母液為氯化鉀、氯化鈉溶液。德國Berleyev等利用點滲析海水脫鹽的同時，電解海水制備氫氧化鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氯氣和清潔能源氫氣等產品，混合堿經轉化得到金屬鎂和金屬鈣等。所不同的是，制取海水淡化后濃縮液的方法、精制濃海水提取鎂和硫酸根離子的方法、以及電解濃鹽水制堿的能量來源及制取方式各有著本質的區別。

與此同時，由于燒堿是我國工業品中能耗大戶，電力的消耗和工業鹽的采購成本的上漲在很大程度上影響著氯堿企業正常生產和盈利空間，甚至是決定企業生存發展的關鍵因素，隨著能源資源、能源價格上漲，氯堿企業面臨的成本壓力不斷上升，行業發展已由快速規模擴張步入了調整時期，清潔生產、節能減排等政策力促行業轉型升級。加之世界經濟的不斷發展，環境污染等問題日益嚴重，可再生能源的應用受到了各國的普遍關注。太陽能光伏發電作為可再生能源利用的重要組成部分，得到了眾多國家政府的大力支持。20世紀70年代以來，美國、德國、日本等國政府陸續出臺相關政策，加大太陽能光伏發電產業的發展力度，使得世界光伏發電產業高速發展。2007年，中國大陸太陽能電池產量達到1088MW，占全世界太陽能電池產量的27.2%，從產量看，我國已經成為太陽能電池的第一生產國。

發明內容

本發明為了克服現有技術存在的問題和局限，提供一種太陽能海水資源化處理方法。該方法將光-熱太陽能海水蒸發系統、離子膜電解設備和太陽能光-電系統進行有機結合，海水淡化副產物濃鹽水經過收集，由濃鹽水精制單元進行精制后，經離子膜電解槽進行電解得到氯氣、純堿、氫氣等產物，并對氯氣、純堿、氫氣進行儲存，系統運行過程中的原料來源為海水、能量來源為太陽能（不帶逆變器）。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：按工藝流程依次包括海水淡化步驟、濃鹽水電解步驟。所述海水淡化步驟包括：海水經過海水預處理單元預處理后儲存于原海水箱中，然后經過提升泵一次提升至換熱水箱中，與螺旋換熱管內的高溫淡水蒸汽進行熱交換，高溫淡水蒸汽在換熱管內冷凝后從管下端流出，為淡水產物被收集；經換熱水箱換熱的海水進入太陽能集熱器被二次加熱升溫，隨后進入蒸發器進行第三次受熱升溫，并在蒸發器中蒸發；蒸發器中海水受熱蒸發產生的淡水蒸汽一部分于蒸發器的玻璃蓋板內傾斜表面冷凝并收集，另一部分被氣泵抽入換熱管內，與換熱管外的原海水進行換熱冷凝；蒸發器中海水蒸發后，殘留的濃鹽水在蒸發器底部收集于濃鹽水箱內，通過離子膜電解設備進行電解處理。

所述的濃鹽水電解步驟可以包括：經過濃鹽水精制單元進行精制的飽和濃鹽水，通入離子膜電解槽的陽極室進行電解，在陽極室產生的氯氣被氯氣存儲單元通過堿液進行存儲；離子膜電解槽的陰極室通入含有少量NaOH的蒸餾水進行電解，在陰極室產生的氫氣被儲氫單元通過金屬氧化物進行存儲；陰極室產生的濃NaOH于氫氧化鈉收集處進行收集。

所述的太陽能海水資源化處理方法中供電方式可以包括：太陽能光伏電池板將太陽能轉變為電能后，由配電箱引出交流和直流兩種供電接口，交流供電接口與提升泵、氣泵相連；直流供電接口與離子膜電解槽的陰陽極直接相連。