一种膜法海水淡化系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种膜法海水淡化系统，包括：反渗透子系统，用于入口盐水分离为淡水和浓盐水；压力阻尼渗透和热膜渗透子系统，用于对反渗透子系统出口的浓盐水进行补水升温，返回反渗透子系统的入口，实现梯级补水循环；有机朗肯循环子系统，用于向压力阻尼渗透和热膜渗透子系统提供交换热量；压力阻尼渗透和热膜渗透子系统包括正渗透膜元件、多孔膜元件和深海海水引入机构，反渗透子系统、正渗透膜元件、多孔膜元件、有机朗肯循环子系统依次连接，深海海水引入机构与正渗透膜元件连接，多孔膜元件出口处设有盐度与水温测点。与现有技术相比，本实用新型专利技术对反渗透子系统出口浓盐水进行梯级补水，实现浓盐水循环再利用，降低了投资运行成本。

A Membrane Desalination System

【技术实现步骤摘要】
一种膜法海水淡化系统
本技术属于海水淡化
，涉及一种膜法海水淡化系统，尤其是涉及一种无预处理工艺的膜法海水淡化系统。
技术介绍
淡水是人类生存不可缺少的重要资源之一，据水利部统计，中国的14个沿海开放城市中有9个严重缺乏淡水资源，海水淡化已然成为解决沿海城市淡水资源缺乏的重要技术。现阶段海水淡化技术主要分为蒸馏法、电渗析法和膜法，膜法海水淡化技术以其低能耗、连续稳定运行、占地面积小等优势成为了现今海水淡化技术的主流。尽管膜法海水淡化技术相较于其它海水淡化方法展现出优势，但仍有许多问题亟待解决。第一、造水成本高。主要运行成本集中在水泵耗电、预处理化学试剂以及反渗透膜的更换费用上，特别是反渗透系统中的高压泵电耗，另外，随着产水水质要求的提高，进口海水预处理工艺要求逐渐提升，为了延长反渗透膜的使用寿命，进口海水还需保持一定的温度，这也间接提高了造水成本。第二、环保压力巨大。预处理污泥和含有化学试剂且具有一定温度的浓盐水长期直接排放，使周边海域动植物生存受到影响，出台相关环保政策已成必然趋势。第三、初期投资成本高。高固定成本致使投资回报周期延长，企业现金流压力增加。中国专利CN102249459B提出一种海水淡化系统，采用二级反渗透系统虽然增加了造水比、提高了运行效率、减少了运行成本，但由混凝剂加药装置、沉砂池、杀菌剂加药装置、把水从沉砂池提升到多介质过滤器的水泵、多介质过滤器、自清洗过滤器、超滤设备组成的庞大预处理流程使系统初期投资成本过高，且没有考虑到所排污染物的处理问题。中国专利CN104692492B提出一种基于有机朗肯循环的反渗透海水淡化装置，虽然能够减少高压泵电耗同时使水温维持在38℃-45℃，但仅对海水淡化中间部分进行了技术改进，没有考虑到前期预处理过程和后期排放问题，不能视为一个完整的海水淡化系统。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低成本、少排放、稳定运行的膜法海水淡化系统，可以免去造价昂贵、流程复杂、占地面积大的预处理工艺，同时减少能耗与排放。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种膜法海水淡化系统，包括：反渗透子系统，用于入口盐水分离为淡水和浓盐水；压力阻尼渗透和热膜渗透子系统，用于对反渗透子系统出口的浓盐水进行补水升温，返回反渗透子系统的入口，实现梯级补水循环；有机朗肯循环子系统，用于向压力阻尼渗透和热膜渗透子系统提供交换热量；所述压力阻尼渗透和热膜渗透子系统包括正渗透膜元件、多孔膜元件和深海海水引入机构，所述反渗透子系统、正渗透膜元件、多孔膜元件、有机朗肯循环子系统依次连接，所述深海海水引入机构与正渗透膜元件连接，所述多孔膜元件出口处设有盐度与水温测点。进一步地，所述深海海水引入机构包括相连接的过滤器和海水原水升压泵，过滤器与正渗透膜元件连接，深海海水通过海水原水升压泵和过滤器引入正渗透膜元件中。进一步地，所述多孔膜元件连接有旁路阀门。进一步地，所述反渗透子系统包括配水阀门、高压泵、反渗透膜元件、压力交换器和逆止阀，所述配水阀门、高压泵、反渗透膜元件依次连接，所述压力交换器一入口与反渗透膜元件入口连接，另一入口与压力阻尼渗透和热膜渗透子系统出口连接，压力交换器一出口通过逆止阀与压力阻尼渗透和热膜渗透子系统入口连接，另一出口与反渗透膜元件出口连接，所述配水阀门与循环水源连接。进一步地，所述压力交换器的出口通过一补压泵与反渗透膜元件出口连接。进一步地，所述高压泵与有机朗肯循环子系统连接，获得拖动力。进一步地，所述有机朗肯循环子系统包括蒸发器、膨胀机、凝汽器、工质泵、热水泵和低温热源，所述低温热源依次连接热水泵、蒸发器和压力阻尼渗透和热膜渗透子系统，实现升温，所述蒸发器、膨胀机、凝汽器、工质泵依次连接形成工质回路，该工质回路中流通有有机工质。进一步地，所述反渗透子系统为多级反渗透结构。进一步地，所述反渗透子系统为净水效率大于50％的反渗透子系统。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1、通过加入压力阻尼渗透和热膜渗透子系统，实现了反渗透子系统出口浓盐水再循环，无需源源不断地提供高品质海水，仅需在设备启动前注入人工调配的高品质盐水，故可将海水预处理系统整体去除，降低了投资和运行维护成本；2、压力阻尼渗透和热膜渗透过程存在水分子交换，在管道大小保持不变且安装有止回阀的情况下将产生向高压泵一侧的压力，从而减少高压泵耗能，因此可选择更低扬程的高压泵，进而减少投资和运行成本；3、由于现有技术中反渗透系统出口浓盐水往往直接排入海中，其含有预处理过程加入的化学药品，盐度高，温度也高于海水表面温度，对水生生物造成危害，预处理过程产生的污泥也难以处理，本技术通过加入梯级补水循环，使浓盐水和污泥的排放量大幅减少，达到环境友好的目的；4、为增加反渗透膜使用寿命，进口海水需维持一定温度，现有技术多采用浅海取水以降低加温能耗，但浅海海水悬浮杂质和微生物含量大，使预处理污泥排放量大幅增加，也使预处理设备寿命缩短；本技术采用深海取水，微生物与悬浮杂质含量减少90％以上，做简单过滤处理后便可用于压力阻尼渗透系统补水操作，有利于增加正渗透膜元件使用寿命；5、虽然深海取水水质极好，但水温较低，仅为2℃-5℃，故采用热膜渗透系统作二级补水，补水的同时也提升了水温，使循环水在进入反渗透膜组件时保持最佳温度，在循环水温度过低时，热源可绕开蒸发器直接进入热膜渗透系统。附图说明图1是本技术膜法海水淡化系统的结构示意图；图2是本技术压力阻尼渗透和热膜渗透子系统结构示意图；图3是本技术压力阻尼渗透原理图；图4是本技术热膜渗透原理图；图5是本技术循环水流程图。图中：1.反渗透子系统，2.压力阻尼渗透和热膜渗透子系统，3.有机朗肯循环子系统，101.高压泵，102.高压盐水管路，103.补压泵，104.反渗透膜元件，105.高压浓盐水管路，106.压力交换器，107.淡水管路，108.低压浓盐水管路，109.逆止阀，110.配水阀门，111.循环水源，201.盐度与水温测点，202.低压盐水管路，203.低压盐水旁路，204.旁路阀门，205.压力阻尼渗透出口盐水管路，206.排水管路，207.正渗透膜元件，208.过滤深海海水管路，209.过滤器，210.海水原水升压泵，211.深海海水，212.热膜渗透热流体出口管路，213.多孔膜元件，214.低温热水管路，301.低温热源，302.热水泵，303.蒸发器，304.工质泵，305.有机工质，306.凝汽器，307.膨胀机，401.淡水，402.浓盐水。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本技术提供一种膜法海水淡化系统，包括反渗透子系统1、压力阻尼渗透和热膜渗透子系统2和有机朗肯循环子系统3，其中，反渗透子系统1用于入口盐水分离为淡水和浓盐水，压力阻尼渗透和热膜渗透子系统2用于对反渗透子系统1出口的浓盐水进行补水升温，返回反渗透子系统1的入口，实现梯级补水循环，有机朗肯循环子系统3用于向压力阻尼渗透和热膜渗透子系统2提供交本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜法海水淡化系统，其特征在于，包括：反渗透子系统(1)，用于入口盐水分离为淡水和浓盐水；压力阻尼渗透和热膜渗透子系统(2)，用于对反渗透子系统(1)出口的浓盐水进行补水升温，返回反渗透子系统(1)的入口，实现梯级补水循环；有机朗肯循环子系统(3)，用于向压力阻尼渗透和热膜渗透子系统(2)提供交换热量；所述压力阻尼渗透和热膜渗透子系统(2)包括正渗透膜元件(207)、多孔膜元件(213)和深海海水引入机构，所述反渗透子系统(1)、正渗透膜元件(207)、多孔膜元件(213)、有机朗肯循环子系统(3)依次连接，所述深海海水引入机构与正渗透膜元件(207)连接，所述多孔膜元件(213)出口处设有盐度与水温测点(201)。

【技术特征摘要】
1.一种膜法海水淡化系统，其特征在于，包括：反渗透子系统(1)，用于入口盐水分离为淡水和浓盐水；压力阻尼渗透和热膜渗透子系统(2)，用于对反渗透子系统(1)出口的浓盐水进行补水升温，返回反渗透子系统(1)的入口，实现梯级补水循环；有机朗肯循环子系统(3)，用于向压力阻尼渗透和热膜渗透子系统(2)提供交换热量；所述压力阻尼渗透和热膜渗透子系统(2)包括正渗透膜元件(207)、多孔膜元件(213)和深海海水引入机构，所述反渗透子系统(1)、正渗透膜元件(207)、多孔膜元件(213)、有机朗肯循环子系统(3)依次连接，所述深海海水引入机构与正渗透膜元件(207)连接，所述多孔膜元件(213)出口处设有盐度与水温测点(201)。2.根据权利要求1所述的膜法海水淡化系统，其特征在于，所述深海海水引入机构包括相连接的过滤器(209)和海水原水升压泵(210)，过滤器(209)与正渗透膜元件(207)连接，深海海水通过海水原水升压泵(210)和过滤器(209)引入正渗透膜元件(207)中。3.根据权利要求1所述的膜法海水淡化系统，其特征在于，所述多孔膜元件(213)连接有旁路阀门(204)。4.根据权利要求1所述的膜法海水淡化系统，其特征在于，所述反渗透子系统(1)包括配水阀门(110)、高压泵(101)、反渗透膜元件(104)、压力交换器(106)和逆止阀(109)，所述配水阀门(110)、高压泵(101)、反渗透膜元...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫裘，周振，朱勇军，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海,31