一种膜法海水高效淡化方法技术

本发明专利技术公开了一种膜法海水高效淡化的方法，尤其是提高反渗透膜法海水淡化过程中淡水产水率的方法，通过选择合适的海水预处理工艺，同时将纳滤技术与反渗透技术相结合，降低反渗透膜法海水淡化过程中的结垢风险，有利于系统运行稳定，提高了海水淡化过程中的产水率，降低了海水淡化成本。采用本发明专利技术提供的方法，淡水的产水率可以从普通海水全膜法淡化的45%左右提高到65%以上，实现海水高效膜法淡化。

【技术实现步骤摘要】
一种膜法海水高效淡化方法
本专利技术涉及一种膜法海水高效淡化的方法，尤其是提高反渗透膜法海水淡化过程中淡水产水率的方法。
技术介绍
全世界淡水资源十分匮乏，有80多个国家和地区淡水不足，中国人均淡水占有量只有世界人均淡水量的1/4。海水淡化是解决淡水资源短缺的重要途经，对沿海城市尤其重要，已经大规模工业化应用的海水淡化方法有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。近几年来，中国的海水淡化产业迅速发展，国产化程度越来越高，特别是反渗透法海水淡化产业发展很快，随着海水淡化技术水平不断提高，成本逐渐下降，但是淡水回收率一般小于50%，海水利用效率较低，提高产水率是未来海水淡化的一个重要研究课题。中国专利CN1994904A公开了一种纳滤海水淡化方法及其装置，在反渗透之前增加纳滤，在一定程度上提高了反渗透海水淡化产水率、降低了操作压力，但是由于结垢因素从反渗透提前到了纳滤环节，淡化过程中淡水回收率也只是略有提高。中国专利CN104817134A公开了一种采用超虑-纳滤-反渗透的全膜法海水淡化工艺，通过对海水二段纳滤预处理过程浓水的三段纳滤处理提高海水的回收率，但是其回水浓度较高，也只是结垢风险的转移，三段纳滤增加了成本。本专利技术在预处理过程中选择了合适的海水净化工艺，同时提高了预处理技术与纳滤以及反渗透技术之间匹配效果，通过系统优化工艺条件，降低了反渗透膜法海水淡化过程的渗透压和结垢风险，提高了反渗透过程的运行压力，减少了浓水排放，提高淡水的产水率，以较低的成本实现了高效淡化。
技术实现思路
r>本专利技术提供了一种膜法海水高效淡化的方法，可以有效降低反渗透膜法海水淡化过程中膜的污染，显著提高淡水产水率，降低生产成本。具体工艺方案为：（1）原海水预沉淀、杀菌后，过滤去除大颗粒杂质，过滤精度50～500μm，根据海水成分和后续工艺的要求，按比例加入净化剂，反应10～40min，进入气浮或者混凝沉淀装置进一步去除海水中的杂质，然后产水再经过微滤和/或超滤装置过滤得到预处理后的海水，以上各个预处理环节产生的浓水收集混合经机械过滤器除去固体杂质后返回与原海水混合再次回用，机械过滤的废渣无害化处理；（2）步骤（1）预处理后的海水加入盐酸调节pH值至6.0～7.0，脱出气体后根据纳滤系统的运行工艺参数加入阻垢剂或者不加阻垢剂，然后加压进入纳滤装置进行选择性过滤得到纳滤产水，选择性纳滤膜的过滤精度为截留分子量150～800Da，其中对SO42-的截留率85～99%，对Ca2+的截留率20～78%；纳滤系统运行压力1.5～3.8MPa，对海水的回收率控制在83～95%；（3）步骤（2）中得到的纳滤产水，加压进入一级反渗透装置，一级反渗透分两段运行，段间设置增压装置，一段运行压力5.0～6.5MPa，反渗透脱盐率98～99.5%；一段浓水再次加压进入二段反渗透，二段运行压力7.0～9.0MPa，反渗透脱盐率92～97%；二段淡水含盐量较高，根据一级反渗透产水品质要求，返回一级反渗透装置进口进一步脱盐或者两段产水混合得到一级反渗透产水；（4）步骤（3）得到的一级反渗透产水加压进入二级反渗透，运行压力1.5～2.5MPa，反渗透膜的脱盐率98～99.5%，二级反渗透浓水返回与纳滤产水混合再次进入一级反渗透装置。上述方法步骤（1）～（4）中所述的原海水依次通过预处理装置、纳滤装置、一级反渗透海水淡化装置和二级反渗透海水淡化装置后产出淡水，淡水溶解性固体总量（TDS）10～120mg/L，淡水总产水率可以达到65～77%。上述方法步骤（1）中所述的原海水的预处理，经沉淀、杀菌后，根据海水成分和后续淡化工艺的要求，按比例加入净化剂，反应10～40min，进入气浮或者混凝沉淀装置，除去10-3～10-6mm的悬浮颗粒物或胶体，以及部分微生物、氮和磷等富营养物质、重金属、有机物类杂质，然后再经过微滤和/或超滤装置进一步去除海水中的细小悬浮颗粒物、胶体、微生物、有机物类杂质，降低海水浊度。上述方法步骤（1）中所述的净化剂，由碳酸钠或碳酸钾与氢氧化钠或氢氧化钾复配而成，碳酸钠和氢氧化钠的质量比为100：0.4～0.45，碳酸钾和氢氧化钾的质量比为100：0.43～0.48，也可以根据上述比例交叉复配，净化剂可以直接以固体粉末形态加入，为了增强效果以及控制加量的精确度，优选按照1m³海水对应10kg碳酸钠或者13kg碳酸钾的加入比例配制成净化剂前驱液。净化剂的加入量依据海水中钙离子的浓度确定，按照海水中钙离子的物质的量与加入的净化剂中所含的碳酸钠或碳酸钾物质的量比1：0.4～0.9的比例加入。优选钙离子与碳酸钠或碳酸钾的物质的量之比1：0.8，加入净化剂后的反应30～40min后进入混凝沉淀或者气浮装置。上述方法步骤（1）中所述的微滤可以采用砂滤或纤维束过滤器或自清洗过滤器或碟片过滤器，所述的超滤采用无机超滤膜或有机超滤膜，过滤孔径为20～1000nm，过滤温度5～40℃，膜面流速为0.5～5m/s，过滤压力为0.05～0.5MPa。经过微滤和超滤过滤后海水浊度小于2NTU。上述方法步骤（1）中所述的海水预处理过程中，将各个环节产生的浓水集中混合后通过机械过滤器除去固体杂质，过滤后的清液返回与原海水混合再次回用，减少废水的排放量，提高海水利用率，机械过滤的固体废渣无害化处理。上述方法步骤（2）中所述的海水纳滤方法，优选海水进入纳滤前加入的盐酸溶液调节pH值至6.0～6.5，然后脱出海水中溶解的气体。上述方法步骤（2）中所述的纳滤膜选择中空纤维纳滤膜或者卷式纳滤膜；膜材质选择聚醚砜、聚酰胺、聚砜、磺化聚砜或复合材料，经过大量实验验证，以上材质纳滤膜在过滤海水过程中可以保持稳定的离子截留率。优选纳滤膜对SO42-的截留率88～95%、对Ca2+的截留率30～55%。优选选择性纳滤系统的回收率90%～94%。上述方法步骤（2）中所述的阻垢剂选择常规有机膦系列或聚羧酸系列环保型阻垢剂，加量0～8mg/L，优选0～5mg/L。上述方法步骤（3）中所述的海水高效淡化的方法，其特征在于一级反渗透海水淡化装置分两段，第二段压力高于第一段压力，两段之间通过增压泵连结，二段之后通过能量回收装置回收浓水的能量，降低系统能耗。为了降低运行成本，当目标产水的淡水质量标准对可溶性固体含量的要求较高时，优选两段产水根据应用要求不同分别收集，直接外送应用或者与二级反渗透产出的淡水调和达到标准后外送。上述方法步骤（4）中所述的海水淡化的方法，特征在于二级反渗透装置浓水返回与步骤（2）中纳滤产水混合，提高淡水的产水率。上述方法步骤（3）和（4）中所述的海水淡化的方法，特征在于两级反渗透对海水总回收率控制在80～84%，淡水产水率大大提高。本专利技术通过选择合适的海水预处理工艺和反渗透膜法淡化工艺，降低了海水膜法淡化过程中膜污染的风险，有利于系统运行稳定，海水淡化过程中的产水率大大提高，同时降低了海水淡化成本。采用本专利技术提供的方法，淡水的产水率可以从普通海水全膜法淡化的45%左右提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜法海水高效淡化的方法，其特征在于包括如下步骤：/n（1）原海水预沉淀、杀菌后，过滤去除大颗粒杂质，过滤精度50～500μm，根据海水成分和后续工艺的要求，按比例加入净化剂，反应10～40min，进入气浮或者混凝沉淀装置进一步去除海水中的杂质，然后产水再经过微滤和/或超滤装置过滤得到预处理后的海水，以上各个预处理环节产生的浓水收集混合经机械过滤器除去固体杂质后返回与原海水混合再次回用，机械过滤的废渣无害化处理；/n（2）步骤（1）预处理后的海水加入盐酸调节pH值至6.0～7.0，脱出气体后根据纳滤系统的运行工艺参数加入阻垢剂或者不加阻垢剂，然后加压进入纳滤装置进行选择性过滤得到纳滤产水，选择性纳滤膜的过滤精度为截留分子量150～800Da，其中对SO

【技术特征摘要】
1.一种膜法海水高效淡化的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）原海水预沉淀、杀菌后，过滤去除大颗粒杂质，过滤精度50～500μm，根据海水成分和后续工艺的要求，按比例加入净化剂，反应10～40min，进入气浮或者混凝沉淀装置进一步去除海水中的杂质，然后产水再经过微滤和/或超滤装置过滤得到预处理后的海水，以上各个预处理环节产生的浓水收集混合经机械过滤器除去固体杂质后返回与原海水混合再次回用，机械过滤的废渣无害化处理；
（2）步骤（1）预处理后的海水加入盐酸调节pH值至6.0～7.0，脱出气体后根据纳滤系统的运行工艺参数加入阻垢剂或者不加阻垢剂，然后加压进入纳滤装置进行选择性过滤得到纳滤产水，选择性纳滤膜的过滤精度为截留分子量150～800Da，其中对SO42-的截留率85～99%，对Ca2+的截留率20～78%；纳滤系统运行压力1.5～3.8MPa，对海水的回收率控制在83～95%；
（3）步骤（2）中得到的纳滤产水，加压进入一级反渗透装置，一级反渗透分两段运行，段间设置增压装置，一段运行压力5.0～6.5MPa，反渗透脱盐率98～99.5%；一段浓水再次加压进入二段反渗透，二段运行压力7.0～9.0MPa，反渗透脱盐率92～97%；二段淡水含盐量较高，根据一级反渗透产水品质要求，返回一级反渗透装置进口进一步脱盐或者两段产水混合得到一级反渗透产水；
步骤（3）得到的一级反渗透产水加压进入二级反渗透，运行压力1.5～2.5MPa，反渗透膜的脱盐率98～99.5%，二级反渗透浓水返回与纳滤产水混合再次进入一级反渗透装置。


2.根据权利要求1所述的膜法海水高效淡化的方法，其特征在于，优选加净化剂反应、气浮或混凝沉淀、微滤、超滤依次相连接的组合预处理工艺。


3.根据权利要求1所述的膜法海水高效淡化的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建路，秦泗光，黄汇林，项娟，何金梁，熊福军，王宗瑞，王肖虎，夏金芳，彭文博，
申请(专利权)人：山东海化集团有限公司，山东海化股份有限公司，江苏久吾高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37