一种利用地热资源进行海水淡化处理的系统及其处理工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种利用地热资源进行海水淡化处理的系统及其处理工艺，包括海水取水单元、位于海平面以下的原水预处理单元、地热取热单元，以及与原水预处理单元有适合水头落差的原水补水单元、反渗透单元和温度差驱动淡水提升单元；地热取热单元通过加热管道分别向温度差驱动原水补水单元和温度差驱动淡水提升单元输出热能；海水经原水预处理单元处理后首先经温度差驱动原水补水单元加压，并进入反渗透单元，海水经反渗透淡化后将原水分离成淡水和浓盐水，依靠温差驱动完成淡水和浓盐水的提升，实现地热热能到水势能的转换，解决目前淡水紧缺的社会问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海水淡化和地热能及水势能应用领域，特别涉及一种利用地热资源进行海水淡化处理的系统及其处理工艺，以及一种新的地热能利用和转换方式。
技术介绍
目前国际国内海水淡化主要分为蒸馏法(热法)和反渗透(膜法)两大类，具体的海水淡化技术超过20余种，包括多级闪蒸、低温多效、反渗透、电渗析、压汽蒸馏、露点蒸发、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能、水柱势能海水淡化技术等等。经过半个世纪的发展，形成了以多级闪蒸、多效蒸馏和反渗透为主流的工业技术。从地区上来讲，中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选，因为它具有大型化和超大型化(单台设备产水量目前已高达日产淡水4万～5万吨)、适应污染重的海湾水，具有预处理费用低的优势；然而在中东以外地区以反渗透法为首选。不同的海水淡化方法适应于不同的地理、气候、水质和周边其他工业设施的条件特点，但通常的海水淡化方法，无论是热法还是膜法，依靠单纯的一种能源的技术比较多，都需要耗费大量燃料或电能，成本都比较高。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的在海水淡化和淡水提升过程中的热能或电能消耗量大的技术问题，提供了一种利用地热资源进行海水淡化处理的系统及其处理工艺，其利用沿海城市的地热条件，在反渗透海水淡化过程中大量引入地热能清洁能源，可以利用非燃料非电力的结合高层建筑和深井的自然水柱势能，并结合利用地热能进行海水淡化和淡水提升的方法，取代普通的通过耗费电力或消耗燃料进行海水淡化的方法。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一方面，本专利技术提供了一种利用地热资源进行海水淡化处理的系统，包括海水取水单元、位于海平面以下的原水预处理单元，以及与原水预处理单元有适合水头落差的地热取热单元、温度差驱动原水补水单元、反渗透单元和温度差驱动淡水提升单元，海水经所述海水取水单元进入所述的原水预处理单元，去除海水原水中的细菌、悬浮物、胶体、自由氯；所述地热取热单元用于向所述温度差驱动原水补水单元和温度差驱动淡水提升单元输出热能；所述温度差驱动原水补水单元包括原水温度调节罐、温度差驱动原水补水装置，所述原水温度调节罐通过原水输送管道与所述海水取水单元连接，且通过蒸汽管道与所述地热取热单元连接，用于对进入所述原水温度调节罐内的原水进行温度调节；所述温度差驱动原水补水装置分别与所述反渗透单元和原水温度调节罐连接，用于将所述原水温度调节罐内的原水补充至所述反渗透单元中；所述反渗透单元用于对原水进行淡化，经渗透后分离出淡水和浓盐水，所述的浓盐水通过所述反渗透单元的余压由浓盐水输送管道输送至地面；所述温度差驱动淡水提升单元包括与所述反渗透单元连通的淡水箱和与所述淡水箱相连通的驱动淡水提升装置，所述地热取热单元向所述驱动淡水提升装置输出热能，将淡水通过淡水输送管道输送至位于海平面上方的地面上。所述系统还包括一利用水柱保持压力的保压装置，所述保压装置包括伸出地面的水柱管井和保压缓冲机构，所述保压缓冲装置分别与所述的水柱管井、反渗透单元连通。所述保压缓冲机构包括一缸体和位于缸体内部的活塞，所述缸体的两端分别与所述水柱管井和反渗透单元连通。所述驱动原水补水装置和驱动淡水提升装置分别包括一循环加热室、循环冷却室、温差相变提升室和传输泵；所述循环加热室与所述淡水箱和温差相变提升室相连通，其腔室内设有与所述地热取热单元相连通的地热管道，用于将所述循环加热室内的淡水加热；所述循环冷却室与所述原水输送管道连通，其腔室内设有与所述温差相变提升室相连通的冷却管路，所述冷却管路与所述淡水箱连通；所述温差相变提升室包括循环腔室和相变驱动缸，所述相变驱动缸内设有一活塞，所述活塞将所述相变驱动缸分为淡水提升室和工质相变室，所述工质相变室位于所述循环腔室内，所述淡水提升室上分别设置一与所述淡水箱连接的进水口和一与所述淡水输送管道相连通的出水口；所述传输泵用于将所述循环加热室中热水和所述循环冷却室中的冷水交替传输至所述循环腔室中，使所述相变驱动缸内的工质交替发生液态和气态的相变驱动活塞，从而驱动淡水提升。所述地热取热单元包括地热补水井、地热取热井、地热源、地热加热井、地热补水管道、地热取热管道、储热箱和地热应用用户，所述地热加热井位于所述地热源的岩层中，所述地热补水管道与所述地热补水井连通，所述地热补水井和所述地热取热井分别与所述地热加热井连通，所述地热取热管道的两端分别与所述地热加热井、储热箱连通，所述的地热应用用户分别与所述的储热箱连通；所述循环加热室和原水温度调节罐分别与所述的地热取热管道相连通。所述的地热源优选为干热岩地热源，也可以采用其他热源，所述地热加热井水平位于干热地热岩中或其地热源中。所述原水预处理单元包括呈上下位置依次串联设置的蓄水调节池和初步预处理装置、微滤装置、超滤装置、保安过滤器、重力自流海水输水管道，所述蓄水调节池位于所述海水取水单元的下方，其通过原水输送管道与所述海水取水单元连接，所述蓄水调节池上还设有加药装置。另一方面，本专利技术还提供了一种利用地热资源进行海水淡化处理工艺，所述海水淡化工艺步骤如下：将海水通过管道引入原水预处理单元，去除海水中细菌、悬浮物、胶体、自由氯；将处理后的原水引入位于高层建筑和深井下的地下厂房内，原水首先进入原水温度调节罐，并在原水温度调节罐中引入地热热能对进入原水温度调节罐中的原水进行调温处理；调温后的原水再经地下厂房内的温度差驱动原水补水装置和反渗透单元，对原水依次进行补压和反渗透淡化处理，得到淡水和浓盐水；所得淡水经地下厂房内的温度差驱动淡水提升装置由淡水输送管道输出地面，供淡水用户使用，所得浓盐水依靠反渗透单元的余压由浓盐水输送管道输送至地面。所述的海水通过输送管道以重力自流方式流入到竖向布置的原水预处理单元中，海水输送管道为管道或隧洞。调温后的原水温度调节罐中的原水温度为20-30℃。本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术把海水淡化和深井建造、高层建筑物及利用浓盐水进行人造死海旅游开发等结合起来，既具备房地产开发的一些功能，也具有旅游开发功能；所建造的深井既可以用来保持水柱势能，可以利用为高层建筑的相当稳固的深基础，减少了高层建筑的基础施工费用，一举多得，不但充分利用了地热能、水势能等低碳新能源，还充分利用了浓盐水进行旅游业开发，不但拓展了新能源的利用方式，节约了大量燃料能源，以低成本生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用地热资源进行海水淡化处理的系统，其特征在于，包括海水取水单元(1)、位于海平面以下的原水预处理单元(2)，以及与原水预处理单元(2)有适合水头落差的地热取热单元(3)、温度差驱动原水补水单元(4)、反渗透单元(5)和温度差驱动淡水提升单元(6)，海水经所述海水取水单元(1)进入所述的原水预处理单元(2)，去除海水原水中的细菌、悬浮物、胶体、自由氯；所述地热取热单元(3)用于向所述温度差驱动原水补水单元(4)和温度差驱动淡水提升单元(6)输出热能；所述温度差驱动原水补水单元(4)包括原水温度调节罐(41)、温度差驱动原水补水装置(42)，所述原水温度调节罐(41)通过原水输送管道(7)与所述海水取水单元(1)连接，且通过地热管道(8)与所述地热取热单元(3)连接，用于对进入所述原水温度调节罐(41)内的原水进行温度调节；所述温度差驱动原水补水装置(42)分别与所述反渗透单元(5)和原水温度调节罐(41)连接，用于将所述原水温度调节罐(41)内的原水补充至所述反渗透单元(5)中；所述反渗透单元(5)用于对原水进行淡化，经反渗透后分离出淡水和浓盐水，所述的浓盐水通过所述反渗透单元(5)的余压由浓盐水输送管道(9)输送至地面；所述温度差驱动淡水提升单元(6)包括与所述反渗透单元(5)连通的淡水箱(61)和与所述淡水箱(61)相连通的温度差驱动淡水提升装置(62)，所述地热取热单元(3)向所述温度差驱动淡水提升装置(62)输出热能，将淡水通过淡水输送管道(10)输送至位于海平面上方的地面上。...

【技术特征摘要】
1.一种利用地热资源进行海水淡化处理的系统，其特征在于，包括海
水取水单元(1)、位于海平面以下的原水预处理单元(2)，以及与原水
预处理单元(2)有适合水头落差的地热取热单元(3)、温度差驱动原水
补水单元(4)、反渗透单元(5)和温度差驱动淡水提升单元(6)，海水
经所述海水取水单元(1)进入所述的原水预处理单元(2)，去除海水原
水中的细菌、悬浮物、胶体、自由氯；
所述地热取热单元(3)用于向所述温度差驱动原水补水单元(4)和
温度差驱动淡水提升单元(6)输出热能；
所述温度差驱动原水补水单元(4)包括原水温度调节罐(41)、温度
差驱动原水补水装置(42)，所述原水温度调节罐(41)通过原水输送管
道(7)与所述海水取水单元(1)连接，且通过地热管道(8)与所述地热
取热单元(3)连接，用于对进入所述原水温度调节罐(41)内的原水进行
温度调节；所述温度差驱动原水补水装置(42)分别与所述反渗透单元(5)
和原水温度调节罐(41)连接，用于将所述原水温度调节罐(41)内的原
水补充至所述反渗透单元(5)中；
所述反渗透单元(5)用于对原水进行淡化，经反渗透后分离出淡水和
浓盐水，所述的浓盐水通过所述反渗透单元(5)的余压由浓盐水输送管道
(9)输送至地面；
所述温度差驱动淡水提升单元(6)包括与所述反渗透单元(5)连通
的淡水箱(61)和与所述淡水箱(61)相连通的温度差驱动淡水提升装置
(62)，所述地热取热单元(3)向所述温度差驱动淡水提升装置(62)输
出热能，将淡水通过淡水输送管道(10)输送至位于海平面上方的地面上。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括一利用
水柱保持压力的保压装置(20)，所述保压装置(20)包括伸出地面的水
柱管井(201)和保压缓冲机构(202)，所述保压缓冲装置分别与所述的
水柱管井(201)、反渗透单元(5)连通。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述保压缓冲机构(202)
包括一缸体(2021)和位于缸体(2021)内部的活塞(2022)，所述缸体

\t(2021)的两端分别与所述水柱管井(201)和反渗透单元(5)连通。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度差驱动原水补
水装置(42)和温度差驱动淡水提升装置(62)分别包括一循环加热室(301)、
循环冷却室(302)、温差相变提升室(303)和传输泵；
所述循环加热室(301)与所述淡水箱(61)和温差相变提升室(303)
相连通，其腔室内设有与所述地热取热单元(3)相连通的地热管道(8)，
用于将所述循环加热室(301)内的淡水加热；
所述循环冷却室(302)与所述原水输送管道(7)连通，其腔室内设
有与所述温差相变提升室(303)相连通的冷却管路(40)，所述冷却管路
(40)与所述淡水箱(61)连通；
所述温差相变提升室(303)包括循环腔室(3031)和相变驱动缸(3032)，
所述相变驱动缸(3032)内设有一活塞(3033)，所述活塞(3033)将所
述相变驱动缸(3032)...

【专利技术属性】
技术研发人员：范海燕，王娜，顾志龙，汪健生，朱强，安青松，
申请(专利权)人：范海燕，
类型：发明
国别省市：天津;12