[发明专利]一种膜汽化吸收脱盐方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜法脱盐方法，尤其是适用于海水淡化的方法。

背景技术

随着社会的高速发展和人口的急剧增加，淡水资源短缺问题已经引起世界各国的普遍重视。据联合国统计，全球43个国家的近7亿人口经常面临“用水压力”和水资源短缺，约六分之一的人无清洁饮用水，三分之一的人生活用水困难，2009年旱灾难民数量是因武装冲突而移民数量的数倍。在全球变暖的背景下，“水安全”成为全球首要课题，水资源成为国家的战略资源，围绕河流等淡水资源的争夺，将会导致国家间的武装冲突和战争。实际上，地球上并不缺水，地球表面70％被水覆盖，但其中97％以上是海水，除去难以利用的两极冰雪，人类可利用的淡水不到全球水总量的0.5％。

针对目前普遍存在的严重的淡水资源短缺的局面，人们越来越寻求将海水作为获取淡水的来源。海水资源可谓取之不尽，因此，低成本高效率的海水淡化技术是解决水资源问题的根本途径。在世界范围内，海水淡化产业正显现出蓬勃生机，目前全球海水淡化总量已达日产约6400万吨，2008年全球海水淡化工程总投资额达250亿美元，每年以20-30％的速度增长。尤其是在沿海地区进行海水淡化，比从内陆调水更加科学，在节省成本的同时，也可避免因内陆水源污染使调水水质差和调水工程造成的生态环境破坏问题。世界上现有的海水淡化方法主要有多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)、反渗透(SWRO)、电渗析(ED)、膜蒸馏(MD)和正渗透(FO)。

(1)多级闪蒸(MSF)

多级闪蒸海水淡化，是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用。多级闪蒸技术成熟、运行可靠，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位电力消耗，提高传热效率等。

(2)多效蒸发(MED)

多效蒸发是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。其中低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。低温多效蒸馏技术由于节能的因素，近年发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。该技术可利用电厂、化工厂或低温核反应堆提供的低品位蒸汽，将海水多次蒸发和冷凝而达到较高的造水比。所产蒸馏水纯度高(含盐量＜5mg/l)，电导率可达到2.7-7μs/cm可作为锅炉的补充用水、生产过程的工艺用水或者大规模的市政饮用水供水。

与多级闪蒸相比，低温多效海水淡化方法能耗更低。多级闪蒸和低温多效的造水比一般不超过11和15，多级闪蒸和低温多效处理后的海水浓度通常为原料海水的2倍。

(3)反渗透(RO)

反渗透膜海水淡化是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。是利用反渗透膜可以选择性地透过水而截留离子物质的性质，通过高压泵，对海水施加压力，海水中的水分子就透过膜，获得淡水。反渗透膜分离过程在常温下进行、无相变、能耗低，可有效地去除无机盐和有机小分子杂质。膜分离装置简单，操作简便，便于实现自动化。分离过程要在高压下进行，因此需配备高压泵和耐高压管路。反渗透膜分离装置对进水指标有较高的要求，需对源水进行一定的预处理。分离过程中，易产生膜污染，为延长膜使用寿命和提高分离效果，要定期对膜进行清洗。

反渗透法的最大优点是节能。通常能耗占海水淡化费用的一半以上，反渗透能耗一般为3～6kWh/m³，反渗透法能耗最低，它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等发达国家先后把发展重转向反渗透法。反渗透法是海水淡化技术中近20年来发展最快的技术，也是海水淡化技术的发展方向。反渗透技术主要存在两个问题：一是反渗透淡水回收利用率低，一般只能达到40％左右，仍有60％左右浓缩水排放。若继续对浓海水进行反渗透处理，会导致操作压力大大升高，成本提高。二是反渗透海水淡化技术并不能充分去除天然海水中的硼元素，远远超出世界卫生组织规定的标准。

(4)膜蒸馏(MD)