一种采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺制造技术

本发明专利技术属于海水淡化和浓海水资源化利用领域，提供一种采用化学法‑纳滤‑反渗透‑电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺。本发明专利技术采用化学法‑纳滤(NF)‑反渗透(RO)‑电渗析(ED)技术集成实现浓海水软化与浓缩工艺，用于海水淡化浓海水再利用的工艺流程，通过化学法脱除浓海水中Ca

A Softening and Concentration Process of Integrating Chemical Method-Nanofiltration-Reverse Osmosis-Electrodialysis for Concentrated Seawater

The invention belongs to the field of seawater desalination and utilization of concentrated seawater resources, and provides a process of integrated softening and concentration of concentrated seawater by chemical method, nanofiltration, reverse osmosis and electrodialysis. The invention integrates chemical method, nanofiltration (NF), reverse osmosis (RO) and electrodialysis (ED) technology to realize the softening and concentration process of concentrated seawater, which is used for the reuse of concentrated seawater in seawater desalination, and removes Ca from concentrated seawater by chemical method.

【技术实现步骤摘要】
一种采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺
本专利技术属于海水淡化和浓海水资源化利用领域，涉及一种采用化学法-膜集成浓海水软化与浓缩工艺，具体地说，涉及一种采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，能够实现浓海水深度浓缩的同时，实现近乎“零排放”，提高经济、环保效益。
技术介绍
我国水资源严重短缺，海水淡化是解决我国沿海地区水资源匮乏和维护远海岛屿领土主权问题的战略途径。随着海水淡化产业规模的扩大，副产浓海水的排放问题亟待解决。直排入海将对海洋生态造成潜在威胁，浓海水中化学资源丰富，实现浓海水综合利用和零排放，能显著提高海淡的综合效益，避免环境污染。纳滤膜对多价离子截留率较高能达到90-99％，有效实现一、二价离子分离，能够大量除去海水中的Ca2+，Mg2+，SO42-等二价离子，并可以完全脱出浊度和微生物等，避免下一级反渗透过程中的膜结垢问题，非常适用于海水软化。纳滤膜对海水中NaCl的去除也有一定的效果继而可以减轻RO的脱盐负荷，能有效降低海水的渗透压，降低反渗透海水淡化的操作压力，提高回收率有利于降低能耗。将纳滤和反渗透海水淡化结合不仅可以减少海水高硬度和杂质，还可以降低进入反渗透膜的海水盐度，防止反渗透过程中的结垢现象的发生。反渗透法无相变、占地面积小、成本较低，但对进水水质要求高，浓缩受溶液渗透压限制，对压力要求苛刻。由于浓海水中Ca2+、Mg2+等含量升高，易形成难溶盐结垢析出，如能有效提钙镁资源并加以利用，能降低海水渗透压、预防结垢的同时降低产水成本，对浓海水资源化利用有重要意义。将纳滤软化与反渗透浓缩集成，能降低预、后处理需求，若能将能量回收循环利用，则可以进一步降低能耗及成本。电渗析是指以外加直流电场作用产生的电位差为推动力，带电离子在溶液中定向移动，利用离子交换膜选择透过性，阳膜带负电场，仅允许阳离子透过向阴极移动，阴膜带正电场，仅允许阴离子透过向阳极移动，实现溶液中离子分离的过程。膜堆由阴、阳膜交替排列，以隔板隔开，组成浓缩、淡化系统，电渗析过程不受浓度限制，只要保证通电时间足够长，能够将溶液深度浓缩，同时离子能几乎完全迁移，淡化效果好。纳滤作为海水淡化预处理，虽然降低了反渗透膜结垢风险，但RO的结垢与污染大部分转移至了纳滤阶段。因此，纳滤膜的污染与结垢问题同样需要重视。化学法脱钙能够有效脱除浓海水中大部分Ca2+，大大降低海水中硬度离子含量，也为后续工艺创造了良好的条件。因此，研究化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺具有十分重要的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，以化学沉淀法脱钙及纳滤、反渗透、电渗析三种膜单元系统组合，实现如下技术指标：浓缩盐水为氯碱工业提供液体盐原料，TDS需超过200000mg/L；淡水符合《生活饮用水卫生标准》中关于TDS小于500mg/L的指标要求；所有产水必须能达到直接排海或者循环回用的标准，减缓浓海水直接排海造成的环境污染及生态失衡带来的隐患，实现海水中富集的水资源及化学资源的综合利用。本专利技术所述一种采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成系统能够实现所述的一种采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，其具体包括以下步骤：(1)将海水淡化浓盐水通过化学法脱除Ca2+；(2)将脱钙浓海水进行进预处理，使产水水质符合进膜标准；(3)将预处理后浓海水通过纳滤系统，进行一、二价离子(如Na+/Mg2+、Cl-/SO42-)的分离，脱除二价离子；(4)将纳滤一价离子富集液通入反渗透系统进行初步浓缩，分别得到浓水及符合《生活饮用水卫生标准》的淡水；(5)收集纳滤二价离子富集侧溶液，放入储槽，为海水镁硫资源化利用提供基础；(6)将反渗透浓水通入电渗析系统进行深度浓缩，得到高浓盐水，可提浓作为液体盐为氯碱工业提供原料；(7)电渗析原料室溶液可循环回至反渗透进水储槽再进入浓缩系统循环。进一步，步骤(1)中所用化学法，采用化学试剂NaOH、Na2CO3、(NH4)2CO3、Na2C2O4中的一种或几种组合，对浓海水中Ca2+进行脱除，并副产钙盐。根据本专利技术所述采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，步骤(3)纳滤系统采用纳滤膜实现一、二价离子的有效分离。根据本专利技术所述采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，步骤(4)反渗透系统采用反渗透膜，通过一段或多段浓缩，并产淡水。根据本专利技术所述采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，步骤(5)电渗析系统采用1价选择性CSO/ASA离子交换膜或纯浓缩CMV/AMV离子交换膜通过一级或多级浓缩，最终能够将浓海水深度浓缩至20％以上。进一步，步骤(3)纳滤系统在压力为0.5-3.0MPa，温度为5-45℃范围内，通过一级或多级纳滤膜浓缩。进一步，步骤(6)所述电渗析系统膜对电压为0.1-10.0V，电流为0.5-10.0A。进一步，步骤(2)所述进膜预处理，由于海水本身含有许多杂质，在海水淡化过程中又引入许多化学添加剂，含有大量悬浮物、有机物及阻垢剂，不符合RO膜进水水质要求。通过梯级过滤除杂，所述梯级过滤除杂为自清洗过滤器、絮凝-砂滤、碟片过滤和超滤一种或几种技术相结合，使得产出水能够符合膜处理进水水质要求，实现与后续工艺对接。有益的技术效果：本专利技术提供一种采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，以化学沉淀法脱钙及纳滤、反渗透、电渗析三种膜单元系统组合，实现了如下技术指标：浓缩盐水为氯碱工业提供液体盐原料，TDS需超过200000mg/L；淡水符合《生活饮用水卫生标准》中关于TDS小于500mg/L的指标要求；所有产水能达到直接排海或者循环回用的标准，减缓浓海水直接排海造成的环境污染及生态失衡带来的隐患，实现海水中富集的水资源及化学资源的综合利用。与传统海水淡化工艺相衔接，所述工艺膜集成系统整体淡水回收率显著提高，同时得到含盐量20％以上NaCl纯度较高的盐溶液，能够同时实现海水中富集的水资源及化学资源的综合利用，有效避免浓盐水排放对周边海域带来的环境问题，具有很高的实用价值及较好的综合效益。附图说明图1为本专利技术采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺流程图；图2为本专利技术采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩系统中纳滤装置示意图；图3为本专利技术采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩系统中反渗透装置示意图；图4为本专利技术采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩系统中电渗析装置示意图。其中：11-原水箱一，12-原水箱二，21-进水调节器一，22-进水调节器二，3-进水泵，4-保安过滤器，5-回流调节器，61-进膜调节器一，62-进膜调节器二，63-进膜调节器三，71-进膜压力计一，72-进膜压力计二，73-进膜压力计三，81-纳滤膜元件一，82-纳滤膜元件二，83-纳滤膜元件三，91-浓水压力计一，92-浓水压力计二，93-浓水压力计三，101-浓水流量计一，102-浓水流量计二，103-浓水流量计三，111-纯水流量计一，112-纯水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用化学法‑纳滤‑反渗透‑电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，所述集成系统依次包括化学法脱钙、纳滤系统、反渗透系统、电渗析系统，具体包括以下步骤：(1)将海水淡化浓盐水通过化学法脱除Ca

【技术特征摘要】
2017.10.12 CN 20171094680591.一种采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，所述集成系统依次包括化学法脱钙、纳滤系统、反渗透系统、电渗析系统，具体包括以下步骤：(1)将海水淡化浓盐水通过化学法脱除Ca2+；(2)将脱钙浓海水进行进膜预处理，使产水水质符合进膜标准；(3)将预处理后浓海水通过纳滤系统，进行一、二价离子的分离，脱除二价离子；(4)收集纳滤一价离子富集液通入反渗透系统进行初步浓缩，分别得到反渗透浓水及淡水；(5)收集纳滤二价离子富集侧溶液，放入储槽，为海水镁硫资源化利用提供基础；(6)将反渗透浓水通入电渗析系统进行深度浓缩，得到高浓盐水，可提浓作为液体盐为氯碱、纯碱等工业提供原料；(7)电渗析原料室溶液可循环回至反渗透进水储槽再进入浓缩系统循环。2.根据权利1所述一种采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，其特征在于，步骤(1)中所用化学法，采用化学试剂NaOH、K2CO3、Na2CO3、(NH4)2CO3、Na2C2O4中的一种或几种组合，对浓海水中Ca2+进行脱除，并副产钙盐。3.根据权利1所述一种采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，其特征在于，步骤(3)纳滤系统采用纳滤膜实现一、二价离子的有效分离。4.根据权利1所述一种采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉柱，于建国，陈静，张杰，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31