[发明专利]一种耦合反电渗析与电渗析的海水淡化方法

说明书

本发明属于海水淡化渗析领域，针对电渗析海水淡化工艺能耗高、浓水难处理等缺点，设计开发了一种耦合反电渗析与电渗析的海水淡化方法，在该方法中将运用超滤预处理、电渗析脱盐、反电渗析发电等工艺设计，达到浓水零排放、水资源高效利用、占地面积小、综合运行费用低、经济与社会效益好的目的；本发明的优点是占地面积小、运行费用低、浓水基本实现零排放、经济及社会效益好。本发明可在海水淡化企业与居民内广泛应用。

技术领域

本发明属于海水淡化渗析领域，具体涉及一种耦合反电渗析与电渗析的海水淡化方法。

背景技术

我国是淡水资源缺乏的国家，海水淡化作为淡水资源的增量技术，已成为解决水资源短缺的战略性选择。自20世纪80年代后，随着反渗透膜性能和能量回收装置效率的提高，大型反渗透海水淡化能耗降低至3～5kWh/t之间，并以投资省、占地面积小、建设周期短等优势逐步取代了热法海水淡化技术，占据了中国海水淡化市场2/3以上的市场份额，成为目前主流的海水淡化技术。但在解决淡水资源补给问题的同时，暴露出了许多不足之处：能量回收装置价格昂贵、反渗透系统的操作压力高达5～8MPa、管道为钢材质而易腐蚀、设备成本高、反渗透膜使用寿命短、设备噪音较大(＞90分贝)。近年来，随着电渗析技术的不断进步，电渗析海水淡化技术日趋完善成熟。虽然电渗析海水淡化装备在造价、维护、耐腐蚀性、使用寿命等方面与反渗透膜海水淡化相比具有明显的优势，但大型电渗析海水淡化运行能耗 (10～12kWh/t)与大型反渗透海水淡化(3～5kWh/t)相比较高。同时反渗透与电渗析海水淡化都具有浓水难处理问题，如果直接排放入海又会对排放海域的水文环境造成一定的破坏。

通过技术查新，目前国内对海水淡化的方法主要是热法、反渗透、电渗析等。但由于传统热法工艺能耗较高，海水淡化过程中会消耗掉大量的化石能源，对我国环境造成严重的破坏。同时，反渗透与电渗析在海水淡化过程中都存在浓水难处理等问题，同时反渗透法在实际应用过程中存在许多的不足之处。而通过自组装的反电渗析器与电渗析器的联用，将海水按一定的比例进入电渗析器，反电渗析器利用电渗析海水淡化产生的浓水与原海水之间的盐度差进行盐差能发电。最终基本实现海水淡化75％的水回收率、整体能耗与单纯电渗析相比降低约45％以及浓水零排放的目的。

随着国内水资源短缺的日益严重以及环保意识的增强，国家对节能减排将会越来越重视。我国海水淡化份额逐年递增，同时膜法浓水排放问题也日益严峻，如果不在海水淡化工艺和浓水处理技术上进行突破，将会造成我国环境与海水水域的持续恶化，故对自组装反电渗析器与电渗析器的海水淡化的研究具有重要的意义和必要性。

发明内容

本发明是针对电渗析海水淡化工艺能耗高、浓水难处理等缺点，设计开发了一种耦合反电渗析与电渗析的海水淡化方法。在该方法中将运用超滤预处理、电渗析脱盐、反电渗析发电等工艺设计，达到浓水零排放、水资源高效利用、占地面积小、综合运行费用低、经济与社会效益好的目的。

本发明采用如下技术方案如下：

一种耦合反电渗析与电渗析的海水淡化方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将原始海水通过离心泵打入超滤预处理装置，除去原始海水中的悬浮物和细菌等污染物，将经过预处理后的海水分别通过离心泵按1∶1、1∶2、1∶3的体积比打入电渗析浓淡室；

(2)预处理后的海水进入电渗析装置后，配制浓度为0.2～0.3mol/L的Na₂SO₄极室溶液，将Na₂SO₄经离心泵打入极室，控制浓淡室与极室流速为100～300L/h；

(3)电渗析装置中的电流密度控制为200～400A/m²，经循环脱盐，直至电渗析装置淡化室出口产水电导率降低为500～800μs/cm时，通入产水罐。