一种高含盐度咸水脱盐处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高含盐度咸水脱盐处理系统及方法，属于水处理技术领域。所述系统主要包括膜蒸馏单元、压力交换器、压力延迟渗透单元、水轮机、结晶器等装置。本发明专利技术提出了将CO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种高含盐度咸水脱盐处理系统及方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种高含盐度咸水脱盐处理系统及方法。

技术介绍

[0002]世界人口的大幅增长和工业化导致了地球温室效应显著，大气中温室气体浓度急剧增加。在所有温室气体中，CO2是导致全球变暖和气候变化的最重要因素，2021年，来自能源燃烧和工业过程的全球CO2排放量与2020年相比增加了6％，排放量达到363亿吨。二氧化碳捕集与封存(Carbon capture and storage，CCS)技术作为一个很有前景的CO2减排方法，在过去十年引起了很大关注。尽管如此，CCS技术在大规模应用时仍存在一定的环境风险。具体说来，CO2大量注入引起的地层压力升高、盖层破裂、CO2向上泄漏、断层活化和诱发微震等会对CO2封存安全产生很大影响。为了弥补传统CCS工艺的缺点，例如压力积聚、断层活化和诱发微震事件，提出了CO2强化咸水开采(CO2‑
EWR)技术。
[0003]CO2‑
EWR技术是在CO2注入目标CO2储存地层过程中同步采出目标CO2储层中的咸水，从而实现主动管理储层压力并降低与超压相关风险的技术。此外，CO2‑
EWR技术还可以增加CO2储存能力，并通过对采出咸水的资源化利用，解决水资源短缺问题。CO2‑
EWR项目由2个主要部分组成，即CO2捕集和地下封存子系统、提取咸水淡化子系统。神华CCS项目是我国首个大型CCS全链条示范项目，已在鄂尔多斯盆地深部咸水层封存30万吨CO2。现阶段，神华CCS二期项目正在规划中，为保障CO2规模化封存，降低封存风险，预期将在神华CCS二期项目部署CO2‑
EWR技术。目前已有多种技术可用于海水淡化和高盐度废水处理，根据其脱盐效率和经济性选择最佳技术至关重要。一些脱盐方法除了易产生结垢外，经济优势同样得不到体现。此外，由于传统的海水淡化系统大多是由电力或化石燃料产生的热量驱动的高能耗技术，盐水处理的过程需要化石燃料燃烧排放大量的CO2，这进一步加剧了大气中的CO2排放。开发一种低能耗的技术以对CO2‑
EWR过程中产生的高盐废水进行科学处理十分迫切。
[0004]总的来说，现有技术对CO2‑
EWR废水处理存在的主要缺点如下：
[0005](1)目前可与CO2‑
EWR工艺相结合的脱盐技术均为单一技术，运行成本昂贵、运行过程中排放CO2、咸水中的盐分未能有效利用，脱盐后仍存在少量超高浓度盐水无法处理，直接排放会造成环境污染。
[0006](2)现有与CO2‑
EWR结合的盐水淡化技术需要外部提供所需电力，增加了大气中的CO2排放量。
[0007](3)现有与CO2‑
EWR结合的盐水淡化技术无固体盐回收模块，无法将废液中的盐分回收利用。
[0008]鉴于此，本专利技术提出一种高含盐度咸水脱盐处理系统及方法。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提出一种高含盐度咸水脱盐处理系统及方法。本专利技术提出了将CO2‑
EWR、膜蒸馏和压力延迟渗透技术相结合的思路，开发了
一种与可再生能源相结合的新型低能耗咸水脱盐处理与回收利用技术，该系统不额外排放CO2，同时通过生产淡水来解决缺水地区水资源匮乏的问题。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种高含盐度咸水脱盐处理系统，包括咸水储存罐、渗透水箱，所述咸水储存罐经由第一输送泵与预处理单元通过管道连通，所述预处理单元通过管道与膜蒸馏单元的第一入口连通，所述渗透水箱还通过管道与所述膜蒸馏单元的第二入口连通；所述膜蒸馏单元的第一出口通过管道与压力交换器的第一入口连通，所述压力交换器的第一出口经由第四输送泵与压力延迟渗透单元的第一入口通过管道连通，所述压力延迟渗透单元的第一出口通过管道分别与水轮机的入口与压力交换器的第二入口相连通；所述压力交换器的第二出口与水轮机的出口分别与结晶器通过管道相连通；
[0012]所述咸水储存罐还经由第三输送泵与压力延迟渗透单元的第二入口通过管道相连通；所述压力延迟渗透单元的第二出口通过管道与预处理单元相连通。
[0013]作为本专利技术技术方案的优选，所述膜蒸馏单元的第二出口经由第二输送泵与渗透水箱通过管道相连通。
[0014]作为本专利技术技术方案的优选，咸水储存罐前还设置有太阳能平板集热器或电加热器。
[0015]作为本专利技术技术方案的优选，所述预处理单元选自混凝池、pH调节池、硬水软化池、格栅过滤池、砂滤池、气浮池中的一种或多种。
[0016]作为本专利技术技术方案的优选，结晶器还通过管道与所述渗透水箱连通。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种利用上述系统进行高含盐度咸水脱盐处理的方法，包括如下步骤：
[0018]将一部分高浓度咸水原料预处理后送入膜蒸馏单元中进行处理，得到膜蒸馏单元出口浓缩料，所述膜蒸馏单元出口浓缩料送至压力交换器；膜蒸馏单元另一侧淡水出口产生的淡水进入渗透水箱中，实现淡水的收集；
[0019]所述膜蒸馏单元出口浓缩料在压力交换器中通过压力交换加压后，得到压力交换器出口增压料；所述压力交换器出口增压料经泵进一步增压后，与另一部分高浓度咸水原料在压力延迟渗透单元中进行作用，得到压力延迟渗透出口浓缩提取液和压力延迟渗透出口高浓度咸水；所述压力延迟渗透出口高浓度咸水送至与预处理前的高浓度咸水原料进行混合；
[0020]将所得压力延迟渗透出口浓缩提取液的一部分送入压力交换器中与所述膜蒸馏单元出口浓缩料进行压力交换，得到压力交换器出口降压料；所得压力延迟渗透出口浓缩提取液的另一部分送入水轮机中发电，得到涡轮出口浓缩提取液；
[0021]将所得涡轮出口浓缩提取液与所得压力交换器出口降压料混合后送入结晶器中进行处理，分离得到回收盐、结晶器渗透水和废液。
[0022]作为本专利技术技术方案的优选，高浓度咸水原料的温度为60～90℃，含盐量为40000～200000ppm。
[0023]作为本专利技术技术方案的优选，所得结晶器渗透水送至渗透水箱。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025](1)本专利技术创造性地提出了一种对深部咸水层采出的高浓度咸水进行脱盐处理与
盐分回收的多模块耦合系统，将清洁、低能耗的链式咸水淡化+发电+盐提取工艺(包括了膜蒸馏单元、压力延迟渗透、压力交换器、盐结晶器等模块)与CO2‑
EWR相结合，用于CO2‑
EWR产生高浓度咸水的处理，并利用了系统内部的能量产生电能，减少了整个系统的耗能，同时避免将脱盐过程中浓缩的废弃盐水直接排放到环境中，从而保护环境。
[0026](2)本专利技术通过绿色和净零排放发电技术，在系统内部提供CO2‑
EWR工艺、咸水处理工艺和其他设备所需的部分电力，不额外排放CO2。
[0027](3)本专利技术通过结晶器去除并分离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高含盐度咸水脱盐处理系统，包括咸水储存罐(1)、渗透水箱(6)，其特征在于，所述咸水储存罐(1)经由第一输送泵(2)与预处理单元(3)通过管道连通，所述预处理单元(3)通过管道与膜蒸馏单元(5)的第一入口连通，所述渗透水箱(6)还通过管道与所述膜蒸馏单元(5)的第二入口连通；所述膜蒸馏单元(5)的第一出口通过管道与压力交换器(7)的第一入口连通，所述压力交换器(7)的第一出口经由第四输送泵(10)与压力延迟渗透单元(9)的第一入口通过管道连通，所述压力延迟渗透单元(9)的第一出口通过管道分别与水轮机(11)的入口与压力交换器(7)的第二入口相连通；所述压力交换器(7)的第二出口与水轮机(11)的出口分别与结晶器(12)通过管道相连通；所述咸水储存罐(1)还经由第三输送泵(8)与压力延迟渗透单元(9)的第二入口通过管道相连通；所述压力延迟渗透单元(9)的第二出口通过管道与预处理单元(3)相连通。2.根据权利要求1所述的一种高含盐度咸水脱盐处理系统，其特征在于，所述膜蒸馏单元(5)的第二出口经由第二输送泵(4)与渗透水箱(6)通过管道相连通。3.根据权利要求1所述的一种高含盐度咸水脱盐处理系统，其特征在于，咸水储存罐(1)前还设置有太阳能平板集热器或电加热器。4.根据权利要求1所述的一种高含盐度咸水脱盐处理系统，其特征在于，所述预处理单元(3)选自混凝池、pH调节池、硬水软化池、格栅过滤池、砂滤池、气浮池中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：海森，张力为，甘满光，阿里，王燕，
申请(专利权)人：阿米尔卡比尔理工大学，
类型：发明
国别省市：