[發明專利]一種苦咸水淡化方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410181808.4
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN103936202A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 宋躍飛;周建國;李鐵梅
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于苦咸水淡化技術領域，具體涉及一種苦咸水淡化方法及其裝置。

背景技術

全球水平衡中，地下苦咸水含量占地下水資源量的一半以上，這類非常規水資源被認為在不久的將來，是一種潛在重要的可供替代的飲用水水源。資料顯示，在非常規水資源淡化飲用比例中，海水淡化、苦咸水淡化和廢水再處理分別占利用總量的58%、22%和5%。廣大內陸地區，積極推進苦咸水和微咸水等非常規水資源的開發利用，提高水資源的利用效率，可以在存量資源不變的條件下，有效增加新的水資源供給量，這是緩解廣大地處內陸的半干旱和干旱地區水資源供需矛盾的重要途徑。

苦咸水淡化的水回收率是影響其成本的主要因素，傳統反滲透苦咸水淡化工程的系統回收率一般為40%-75%，回收率是反滲透系統設計中一個非常關鍵的參數，決定著進水處理系統（取水、預處理系統和高壓泵）的尺寸和排向環境的濃鹽水量。提高系統回收率，意味著能夠降低進水處理系統的水量、降低耗電量和化學藥品的用量，最終降低成本，同時也大量減少濃鹽水的排放量，從而降低對環境污染的潛能。但系統回收率的提高需要較高的操作壓力，由此帶來較快的膜污染和頻繁的膜元件清洗與更換，因此，研發在不加劇膜污染的條件下進一步提高苦咸水淡化系統回收率的方法，對于大幅度降低產水成本具有重要的意義。

公開號為CN?102329019?A的專利公開了一種超低壓苦咸水淡化膜分離裝置，提出苦咸水經過精密過濾器過濾后，再進入超濾膜過濾，超濾透析液進入第一級納濾（或低截留率反滲透）膜進行處理，第一級的納濾產水再進入第二級反滲透膜系統，第二級透析液為合格的淡水，該方法具有設備運行壓力極低、苦咸水淡化效果好且設備運行成本低等優點，但是該工藝本質上屬于兩級，所以系統產水回收率不會太高，且由于兩級納濾-反滲透法去除掉給水中鈣、鎂、鋅、鍶等人體必需的礦物質和微量元素，長期飲用該純凈產水，不利于人體健康。

公開號為CN?201284253?Y的專利公開了一種兩級納濾膜苦咸水淡化系統裝置，其優點是操作壓力低、能耗小和處理效率高，公開號為CN?101973655?A?的專利公開了一種水淡化處理工藝及裝置，該發明提供混絮凝處理、預濾處理、超濾處理和逆滲透處理四級處理即可實現淡化處理，淡化處理工藝簡單、淡化成本較低，上述兩種工藝的缺點是苦咸水淡化系統產水回收率較低，由此導致產生大量體積的外排濃縮液，以及預處理階段化學藥劑的添加帶來嚴重的環境污染問題。

另外，公開號為CN?101781041?A、CN?1552643?A、CN?202499735?U和CN?102863095?A的專利分別公開了苦咸水的脫鹽淡化方法或裝置，這些方法一方面，系統產水回收率較低，經濟性差，另一方面，產品水后處理過程中沒有考慮到人體必需的礦物質和微量元素，忽視了由此帶來的人體健康隱患。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種具有超低壓、低能耗、大通量、離子選擇性高和疏松型的納濾膜元件進行苦咸水軟化預處理的苦咸水淡化方法及其裝置，該方法有效地解決了現有膜法苦咸水淡化工藝中大量添加化學藥劑所帶來的高生產成本、產水回收率低所帶來的經濟性差和產品水沒有深度后處理所帶來的健康飲用性差等問題。

本發明的技術方案為：一種苦咸水淡化方法，其特征在于包括以下步驟：（1）原水經過自清洗疊片過濾器處理后進入超濾裝置，超濾產水經過反滲透高壓泵輸送進入反滲透裝置；（2）反滲透濃水直接進入高離子選擇性的納濾裝置，進行軟化處理，選擇性地去除反滲透濃水中非碳酸鹽的成垢陰離子SO₄^2?，截留率≥96%；（3）反滲透濃水進入納濾裝置之前由能量回收裝置將壓力傳遞給納濾進水，納濾濃水經過能量回收裝置將壓力傳遞給納濾進水后作為超濾裝置的反沖洗用水回收利用，超濾濃水經達標檢測后外排；（4）納濾產水作為補充水與超濾產水混合后經反滲透高壓泵輸送進入反滲透裝置；（5）反滲透產水經地下水混合裝置摻入處理后的地下水后，流經方解石過濾床層補充人體所需的微量礦物元素，并調節產水pH值至弱堿性，過濾產水分別經過臭氧發生器殺菌消毒和活性炭裝置吸附過濾，達到飲用水的水質標準，即為終端產品飲用水。

本發明所述的自清洗疊片過濾器采用一串相同精度的螺旋式疊片疊放在一起并用活塞壓緊，螺旋式疊片之間的溝槽棱邊形成多組交叉和不規則通路下的溝道過濾單元，過濾時，螺旋式疊片的進水空腔和不規則通路導致水的紊流，截留原水中的雜質，過濾盤面為20μm，去除原水中粒徑>20μm的懸浮顆粒物和藻類。