[发明专利]一种浓水能量梯级利用反渗透海水淡化方法

说明书

技术领域

本发明属于海水淡化领域，具体地涉及一种浓水能量梯级利用反渗透海水淡化方法。

背景技术

人类在21世纪面临着严重的淡水资源紧缺问题。海水淡化作为解决淡水资源危机的有效途径,已经得到世界各国的普遍认同。反渗透海水淡化技术因其具有无相变、能耗低、操作简单、维护方便、建设周期短等优点，目前已开始得到日益广泛的应用。然而，反渗透海水淡化的社会接受度还是偏低，原因在于反渗透海水淡化在能耗、成本、环境影响等方面仍存在一些发展障碍，不符合更广范围用水对象的需求，需要在反渗透工艺系统设计等很多地方继续改进。

反渗透技术属于压力驱动的膜分离技术，其分离操作中采用的半渗透膜有机地将淡水和盐水分离开。在半渗透膜两侧因浓度差别存在有渗透压，只有进料海水的操作压力大于海水的渗透压时才能使海水中的淡水通过半透膜而被分离。反渗透海水淡化过程实质上是一种“以能源换取淡水资源”的过程，能源成本构成了反渗透海水淡化的主要成本，节能降耗成为突破海水淡化应用局限的主要途径。通常，对于标准海水而言（含盐量35000mg/L，渗透压约为2.5MPa），反渗透海水淡化系统的操作压力一般在5.0～6.0MPa，从膜组件中排放的浓水压力仍高达4.8～5.8MPa。如果按照通常40％的水回收率计算，浓水中约有60％的进料压力能，具有巨大的回收价值和意义。与此同时，反渗透海水淡化所产生的浓水含有较高的含盐量，浓度接近原海水的2倍，直接排放会对海洋环境产生不利影响，尤其是对于大型反渗透海水淡化工程，其浓水排放很有可能对排放口周围海洋物种造成负面影响，破坏其原始栖息地，导致物种迁徙或资源破坏、造成海洋生态退化或恶化。

为降低反渗透海水淡化的系统能耗，目前国内外普遍采用的做法是回收反渗透海水淡化浓水中相对直观可见的压力能，却忽视了浓水高含盐量所蕴含的潜在浓差能。若浓水的浓差能得到回收利用，不仅可以有效降低反渗透海水淡化的系统能耗和造水成本，还可将减少海水淡化碳排放和浓水排放负荷，减弱海水淡化对环境的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种浓水能量梯级利用反渗透海水淡化方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种浓水能量梯级利用反渗透海水淡化方法，包括如下步骤：

将经海水预处理器1净化处理的海水流股A通过供水泵2形成加压流股B，加压流股B分为流股C、流股D和流股E，流股C通过管路进入高压泵3加压后输入反渗透膜组件4经脱盐分离后形成高压浓水流股K和产水流股H；产水流股H经后处理器10处理后通过管路供给用水对象；流股D和高压浓水流股K分别输入等压式能量交换器5经能量转换后输出高压水流股L和低压水流股N；低压水流股N流入缓冲池6；由缓冲池6引出的流股P经浓水泵7加压后与流股E分别输入减压渗透器8使浓水浓差能转换成水力能，减压渗透器8输出流股T和流股R，流股T排入大海，流股R和高压水流股L分别输入透平式能量交换器9经能量转换后输出二次增压水流股M和流股S，二次增压水流股M输入反渗透膜组件4生产淡水，流股S排入大海。

本发明的优点：

本发明从利用反渗透海水淡化浓水能源价值出发，根据海水淡化浓水高压、高盐的特点，提出反渗透海水淡化浓水能量梯级利用方式，具体为，第一梯次使用等压式能量交换器直接回收反渗透海水淡化浓水的压力能；第二梯次借助减压渗透器将反渗透海水淡化浓水的浓差能转换为水力能，再使用透平式能量交换器为第一梯次产生的高压海水二次增压，从而实现海水淡化的节能减排。这种浓水能量梯级利用模式，改变了以往反渗透海水淡化系统只回收浓水压力能不回收其浓差能的工艺技术，这样不仅可以降低反渗透海水淡化系统整体能耗和运行成本，还可减小海水淡化碳排放和浓水排放负荷，是一种相对节能、低碳、环保的海水淡化技术。

此外，本发明涉及的反渗透海水淡化工艺及装置还具有模块化、易放大和实施周期短等优点，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明一种浓水能量梯级利用反渗透海水淡化方法示意图。

具体实施方式

一种浓水能量梯级利用反渗透海水淡化方法，包括如下步骤：

将经海水预处理器1净化处理的海水流股A通过供水泵2形成加压流股B，加压流股B分为流股C、流股D和流股E，流股C通过管路进入高压泵3加压后输入反渗透膜组件4经脱盐分离后形成高压浓水流股K和产水流股H；产水流股H经后处理器10处理后通过管路供给用水对象；流股D和高压浓水流股K分别输入等压式能量交换器5经能量转换后输出高压水流股L和低压水流股N；低压水流股N流入缓冲池6；由缓冲池6引出的流股P经浓水泵7加压后与流股E分别输入减压渗透器8使浓水浓差能转换成水力能，减压渗透器8输出流股T和流股R，流股T排入大海，流股R和高压水流股L分别输入透平式能量交换器9经能量转换后输出二次增压水流股M和流股S，二次增压水流股M输入反渗透膜组件4生产淡水，流股S排入大海。