一种海水淡化浓水综合利用系统及其方法技术方案

本发明专利技术属于水处理技术，尤其涉及一种海水淡化浓水综合利用系统及其方法。本发明专利技术海水淡化浓水综合利用系统包括换热器、加热器、搅拌槽、澄清池I、离心分离器、过滤器I、保安过滤器、纳滤装置、溶解槽、澄清池II和蒸发结晶装置，本发明专利技术还同时提供一种利用所述海水淡化浓水综合利用系统对海水淡化浓水综合利用的方法。本发明专利技术同时制取可以直接用于制碱工艺的高温氯化钠饱和溶液和硫酸钾固体，并且通过一次加热即满足海水加热制取复盐进而获得硫酸钾、获得高温饱和氯化钠溶液以及保护纳滤装置、提供后续制碱化盐多重工艺步骤的能耗。续制碱化盐多重工艺步骤的能耗。续制碱化盐多重工艺步骤的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种海水淡化浓水综合利用系统及其方法


[0001]本专利技术属于水处理领域，尤其涉及一种一种海水淡化浓水综合利用系统及其方法。

技术介绍

[0002]海水淡化技术作为应对水资源危机的主要技术已有长足发展，而且随着技术的日臻成熟，已经有部分工艺在海水淡化过程中开始着眼提取高附加值盐，其中最典型的是近年来出现部分在海水淡化过程中提取硫酸钾的技术。但是仍有大量现有工艺没有在海水淡化过程中实现对硫酸钾提取，钾离子存在于海水淡化后的浓水中外排浪费。
[0003]另一方面，海水淡化浓水的主要成分是氯化钠，现有处理方式基本以制固体盐为目标，即将盐水分离，但能耗巨大。纯碱作为一种重要化工原料具有广泛使用领域和较高经济价值，而饱和盐水是制取纯碱的重要原料，如何利用海水淡化浓水经济有效的制取饱和盐水，是应该提倡推广的新技术。

技术实现思路

[0004]为实现上述技术目的，本专利技术提出一种海水淡化浓水综合利用系统及其方法。
[0005]本专利技术首先提供一种海水淡化浓水综合利用系统，所述海水淡化浓水通过管路与换热器冷水进口连接，换热器热水出口与加热器进水口连接，加热器出水口与搅拌槽进水口连接，搅拌槽出水口与澄清池I进水口连接，澄清池I出口分两路，一路与离心分离器进口连接，另一路与过滤器I进口连接，离心分离器分离的水液进入澄清池I，过滤器I的出水口与换热器的热水进口连接，换热器的冷水出口与保安过滤器进水口连接，保安过滤器出水口与纳滤装置进水口连接，离心分离器分离的固物进入溶解槽，溶解槽分两路出水口，一路连接至搅拌槽，另一路连接至澄清池II，澄清池II分两路出水口，一路与搅拌池连接，一路与过滤器II进水口连接，过滤器II的固物出口与蒸发结晶装置连接。
[0006]本专利技术同时提供一种海水淡化浓水综合利用方法，采用所述海水淡化浓水综合利用系统，包括以下步骤：a、海水淡化浓水经加热至80
‑
90度b、在加热后的海水淡化浓水中投加适量的硫酸钠、硫酸钙，以使海水淡化浓水中钙镁离子与硫酸根离子比例平衡，通过搅拌形成含硫酸钙复盐（2K
+
+SO
42
‑
+5CaSO4+H2O=K2SO4·
5CaSO4·
H2O
↓
或K2SO4·
5CaSO4·
3H2O
↓
）的高温处理液；c、对步骤b所得高温处理液进行沉淀，使高温处理液形成高温硫酸钙复盐沉淀和高温上清液；d、在保持高温的情况下去除所述高温硫酸钙复盐沉淀的水分，去除的水分为高温水。
[0007]e、对除水后的高温硫酸钙复盐沉淀用低温水淋洗降温并使之分解，使高温硫酸钙复盐沉淀中的硫酸钾溶解，形成夹带硫酸钙的高浓度硫酸钾溶液；
f、去除步骤e所述高浓度硫酸钾溶液中夹带的硫酸钙和其他不溶性杂质形成高纯度硫酸钾溶液，并通过蒸发结晶工艺生产固体硫酸钾；g、将步骤e和步骤f所得硫酸钙返回步骤b以循环利用；h、步骤c形成的高温上清液经过滤并降温后进入纳滤装置，纳滤装置截留钙离子、镁离子、硫酸根离子等二价离子，形成浓水外排，产水则为较为纯净的氯化钠溶液，所述氯化钠溶液进行后续制碱化盐工艺段。
[0008]进一步地，本专利技术所述的海水淡化浓水综合利用方法，步骤a海水淡化浓水先经过换热器加热再通过加热器将海水进行加热，用于换热的高温度水来自步骤c产生的高温上清液，换热过程同时是步骤h所述对高温上清液的降温过程，即在同一个换热器中完成高温上清液和海水淡化浓水的热量交换，所述加热器为蒸汽加热。
[0009]进一步地，本专利技术所述的海水淡化浓水综合利用方法，硫酸钙为一次投加，循环使用，首次投加量为6.5~8.0g/L海水淡化浓水，后续补充投加量按照首次投加量的1%计；硫酸钠为连续投加，投加量为12.0~13.0g/L浓海水，硫酸钠的投加量为浓水中钾离子、钙离子、镁离子与硫酸根离子的摩尔数的差值。
[0010]进一步地，本专利技术所述的海水淡化浓水综合利用方法，步骤d是通过离心分离器在保持高温情况下去除所述高温硫酸钙复盐沉淀的水分，去除的水分为高温水。
[0011]进一步地，本专利技术所述的海水淡化浓水综合利用方法，步骤f的低温水是18
‑
25度的淡水。
[0012]进一步地，本专利技术所述的海水淡化浓水综合利用方法，步骤f所得的夹带硫酸钙的高浓度硫酸钾溶液先经过沉淀得到硫酸钙，再对去除掉硫酸钙的高浓度硫酸钾溶液通过过滤器去除其他不溶性杂质。
[0013]进一步地，本专利技术所述的海水淡化浓水综合利用方法，步骤h所述的纳滤装置是通过使用现有技术已有的纳滤膜，完成对一价离子和二价离子的区分截留的。
[0014]本专利技术的原理和有益效果表现在：1、直接得到高温氯化钠饱和溶液作为制造纯碱的原材料。常规氯碱化工生产的第一步是化盐工艺，即将固体氯化钠溶解为氯化钠饱和溶液，为提高溶解速率，通常需要将化盐用水加热至50℃，加温属于高能耗工艺步骤。而本专利技术的此处的温度是利用制取复盐沉淀的热量交换获得，具体方式是通过将含有钙离子、镁离子、硫酸根离子以及氯化钠的高温上清液作为热水源引入换热器，换热器的冷水源是经过海水淡化处理的常温浓水，经过热量交换高温上清液将部分热量传递给海水淡化浓水，使温度降温达标，为后续制碱工艺完全节省了化盐升温能耗。
[0015]2、从海水淡化浓水中提取到高附加值硫酸钾固体盐。该技术效果通过以下原理解释：海水淡化浓水的主要成分是氯化钠，其中氯离子含量在2.8~3.5万mg/l左右，钙离子含量在600~800mg/l，镁离子含量在2000~2500mg/l左右，硫酸根离子浓度含量在4000~4800mg/l左右，具体浓度根据海水水质不同而有些许差别。根据这一性质，步骤a和b可保证产生硫酸钙复盐（2K
+
+SO
42
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+5CaSO4+H2O=K2SO4·
5CaSO4·
H2O
↓
或K2SO4·
5CaSO4·
3H2O
↓
）沉淀并能够最大化，即最大程度的结晶析出海水淡化浓水中的钾离子。该反应是逆向反应，即在80度高温下产生的复盐转换率最高，结晶析出的钾离子也相对最多，在低温条件下（步骤e），该反应逆向进行，形成的结晶状的复盐中的硫酸钾完全溶解，形成夹带硫酸钙的高浓度
硫酸钾溶液，再通过除杂和蒸发结晶工艺即可得高附加值固体硫酸钾。
[0016]3、整个系统和工艺节能效果显著。体现在：通过换热器，可以使刚进入系统的海水浓水成为冷水源，使高温上清液成为热水源，从而达到：海水淡化浓水经换热后温度升高，继续加热至80度时使用的能耗大幅度降低；高温上清液经换热后温度降低，无需再次降温步骤即可直接进入纳滤装置（过高的温度会损害纳滤装置的纳滤膜），并且纳滤后的饱和氯化钠溶液的温度符合直接制碱工艺段需求。即通过一次加热的能耗，满足制取硫酸钾、获得高温饱和氯化钠溶液、保护纳滤装置、提供后续制碱化盐温度多重工艺步骤能耗。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海水淡化浓水综合利用系统，其特征在于：所述海水淡化浓水通过管路与换热器（1）冷水进口连接，换热器（1）热水出口与加热器（2）进水口连接，加热器（2）出水口与搅拌槽（3）进水口连接，搅拌槽（3）出水口与澄清池I（6）进水口连接，澄清池I（6）出口分两路，一路与离心分离器（8）进口连接，另一路与过滤器I（7）进口连接，离心分离器（8）分离的水液进入澄清池I（6），过滤器I（7）的出水口与换热器（1）的热水进口连接，换热器（1）的冷水出口与保安过滤器（4）进水口连接，保安过滤器（4）出水口与纳滤装置（5）进水口连接，离心分离器（8）分离的固物进入溶解槽（9），溶解槽（9）分两路出水口，一路连接至搅拌槽（3），另一路连接至澄清池II（10），澄清池II（10）分两路出水口，一路与搅拌池（3）连接，一路与过滤器II（11）进水口连接，过滤器II（11）的固物出口与蒸发结晶装置（12）连接。2.一种海水淡化浓水综合利用方法，采用权利要求1所述海水淡化浓水综合利用系统，其特征在于：包括以下步骤：a、海水淡化浓水经加热至80
‑
90度b、在加热后的海水淡化浓水中投加适量的硫酸钠、硫酸钙，以使海水淡化浓水中钙镁离子与硫酸根离子比例平衡，通过搅拌形成含硫酸钙复盐（2K
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+SO
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+5CaSO4+H2O=K2SO4·
5CaSO4·
H2O
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或K2SO4·
5CaSO4·
3H2O
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）的高温处理液；c、对步骤b所得高温处理液进行沉淀，使高温处理液形成高温硫酸钙复盐沉淀和高温上清液；d、在保持高温的情况下去除所述高温硫酸钙复盐沉淀的水分，去除的水分为高温水。e、对除水后的高温硫酸钙复盐沉淀用低温水淋洗降温并使之分解，使高温硫酸钙复盐沉淀中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李越彪，林会杰，李辉，贾古金，李志伟，林勇，李国亮，
申请(专利权)人：烟台金正环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：