[發明專利]一種正滲透作為預處理的熱法海水淡化系統和方法

在審

• 申請號: 201711148329.2
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN109796098A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 孫玉柱;楊燁;宋興福;于建國
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F103/08
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 任艷霞

本發明提供一種正滲透作為預處理的熱法海水淡化技術，包括正滲透單元和熱法海水淡化單元。所述的正滲透作為熱法海水淡化單元的預處理步驟可截留進料海水中的離子，進料海水中的水由于滲透壓差作用由原料液側跨膜進入汲取液側。所述的熱法海水淡化單元用于正滲透汲取液的回收與淡水的產生，可采用多效蒸發或多級閃蒸。正滲透作為熱法海水淡化的預處理步驟，可使得進入熱法海水淡化單元的溶液RSI提高，結垢傾向大幅降低，從而減少阻垢劑的投加量，同時可以提高多效蒸餾系統頂溫，減小換熱面積，降低成本。

技術領域

本發明屬于海水淡化和濃海水資源化利用領域，涉及一種正滲透作為預處理的熱法海水淡化技術，包括正滲透預處理單元和多效蒸餾單元。所述的正滲透預處理單元主要作用為截留海水中的鈣、鎂、硫酸根、碳酸根等二價結垢離子，所述的多效蒸發單元用于正滲透汲取液的回收與淡水的產生。

背景技術

海水淡化是應對全球水資源危機、解決水資源短缺的有效途徑之一。目前，主流的海水淡化技術主要可分為熱法和膜法。其中膜法是以反滲透為主，熱法則以多效蒸餾和多級閃蒸為主。相比較于膜法，熱法海水淡化技術具有以下優勢：(1)進料要求低；(2)操作彈性大；(3)低溫下可穩定運行；(4)裝機容量大時，噸水成本更低。因此對于水質情況復雜、環境惡劣的水域，為降低成本，一般采用熱法海水淡化技術。

雖然熱法海水淡化技術效率更高，但是無論是多效蒸餾還是多級閃蒸，均面臨著高溫下結垢的問題。因此，為避免該問題，需向進料海水中投入大量的阻垢劑，還需對裝置進行頻繁的物理和化學清洗。此外，系統運行溫度還存在限制，例如多級閃蒸的頂溫為112℃，多效蒸餾的頂溫為65℃。頂溫的限制使得裝置換熱面積增大，固定成本提高，單位面積傳熱效率降低，造水比降低。

正滲透因其能耗低、結垢傾向低、操作溫度范圍廣的特點，正受到越來越多的關注。盡管納濾也可用于海水的預處理，但納濾的操作壓力更高，一般在0.5～1.5MPa之間，對二價陽離子的截留率較低，例如對鈣離子的截留率為60％左右，對進料要求更嚴苛，使用壽命更短。采用正滲透作為熱法海水淡化技術的預處理手段，可以更高效地截留原海水中的二價離子，使得進入熱法海水淡化單元溶液的結垢傾向大幅降低，從而可以提高多效蒸餾系統頂溫，減小換熱面積，降低成本。此外，正滲透系統是以滲透壓差作為驅動力，因此僅需提供流體輸送所用的能量，單元能耗更低。由于正滲透過程中無需向膜施加額外的法向壓力，因此結垢傾向更低。

綜上所述，將正滲透作為熱法海水淡化技術的預處理手段，不僅可以解決正滲透汲取液問題，同時也可以解決熱法海水淡化結垢問題，還可以實現熱能的梯級利用，相較之于傳統的熱法海水淡化技術，具有明顯的優勢。

發明內容

本發明提供了一種正滲透作為預處理的熱法海水淡化系統和方法，具有更高的頂溫，更少的換熱面積，更低的噸水能耗和運行成本。

上述目的通過以下技術方案實現：

一種正滲透作為預處理的熱法海水淡化系統，其特征在于：包括正滲透單元和熱法海水淡化單元；所述的正滲透單元包括正滲透膜組件，正滲透單元用于進料海水中離子的截留，進料海水中的水由于滲透壓差作用由原料液側跨膜進入汲取液側；所述的熱法海水淡化單元可采用多效蒸發裝置或多級閃蒸裝置，所述的熱法海水淡化單元用于正滲透汲取液的回收與淡水的產生。

進一步，正滲透單元汲取液進出口管路可直接與熱法海水淡化裝置相連，熱法海水淡化單元產生的濃水作為汲取液連接至正滲透單元進行循環。

根據本發明所述一種正滲透作為預處理的熱法海水淡化系統，多效蒸發裝置包含多效蒸發室、換熱器、冷凝器、預熱器。