[发明专利]带能量回收装置和浓差电池发电装置的海水淡化系统

说明书

本发明公开了一种带能量回收装置和浓差电池发电装置的海水淡化系统，包括前置过滤单元、反渗透处理单元、膜电容去离子处理单元、后置过滤单元、浓差电池发电单元，将反渗透处理单元与膜电容去离子处理单元相耦合，通过耦合互补的水路和电路设计进行海水淡化，改善水质，装置水路出水连续，对反渗透处理单元中高压浓水的压力势能和膜电容去离子处理单元中解吸附释放的电能进行回收，优化节约能耗，浓差电池利用流出反渗透处理单元的低压浓海水与流出前置过滤单元的前置处理海水的浓度差发电，进一步降低系统能耗，减少浓海水直接排放对环境的伤害。

技术领域

本发明涉及海水淡化系统，特别涉及一种带能量回收装置和浓差电池发电装置的海水淡化系统。

背景技术

随着近海捕捞过度和污染严重，人们将目光转移至深海，海洋牧场承载着中国渔业转型的新希望，这也意味着在国家战略的大背景下，越来越多的渔船要驶向深蓝。但是，远行的渔船航行时间长，淡水是决定船舶能否能够持续航行的重要因素之一，携带蓄水罐无法保证淡水资源质量且占地面积大。随着海水淡化技术的日益成熟、工艺成本的降低等，海水淡化装置可以成为制造淡水的有效选择。

现有海水淡化方式大多采用热法和膜法，其中RO反渗透法凭借其能耗相对较低和结构紧凑等优点在市场上占据优势，其能耗与脱盐率成正比。但反渗透一级脱盐虽然能到达直饮水的浓度，但产出的水质中残存过量的对人体有害的硼离子等二价离子，若想去除这些离子，需要采用BWRO二级反渗透，能耗大大提高，同时，出来的淡水呈酸性，研究表明，一级RO产水对金属的腐蚀性比海水更强。电容去离子(膜电容去离子)作为一种新兴的海水淡化方式，与传统脱盐技术相比，能耗更低、无二次污染、能够有效去除二价离子，但就目前技术而言，在高浓度区域脱盐不占优势。但经过S.Porada,R等人的实验验证，在能耗方面，膜电容去离子较RO法，在处理低离子浓度的海水(小于30mM)时，膜电容去离子占据优势。

海水淡化装置及其方法(国别：中国，公开号：102786174A，公开日期：2012-11-21)公开了将电解净化系统、电容吸附去离子系统和低压反渗透系统相结合的方法，并将膜电容去离子脱盐放在反渗透装置之前，且没有考虑膜电容去离子能量回收的问题。

船舶饮用水的制备装备(国别：中国，公开号：207243648U，公开日期：2018-4-17)公开了将超滤、膜电容去离子、反渗透装置相结合的方式，同样将电容吸附去离子系统放置在反渗透系统前，且同样没有能量回收。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种带能量回收装置和浓差电池发电装置的海水淡化系统，用于膜电容去离子能量回收以降低海水淡化装置能耗。

技术方案：本发明所述的带能量回收装置和浓差电池发电装置的海水淡化系统，包括前置过滤单元、反渗透处理单元、膜电容去离子处理单元、后置过滤单元以及浓差电池发电单元；

反渗透处理单元，包括高压泵、反渗透一级脱盐设备和能量回收装置，原海水经前置过滤处理单元处理后得到的前置处理海水，由高压泵连入反渗透一级脱盐设备，前置处理海水在反渗透一级脱盐设备中进行高浓度段脱盐，得到高压浓海水和一级淡海水，高压浓海水经能量回收装置将压力势能传递给前置处理海水，泄压后的浓海水流入浓差电池发电；经能量回收装置与高压泵增压的前置处理海水一同连入反渗透一级脱盐设备，膜电容去离子处理单元，包括并联设置的膜电容去离子组件A、膜电容去离子组件B以及膜电容去离子组件C，组件A对一级淡海水进行低浓度段脱盐，得到二级淡海水，膜电容去离子组件B对浓海水进行解吸附且同时为膜电容去离子组件C组件进行充电，膜电容去离子组件B解吸附后排出废水，组件A、膜电容去离子组件B以及膜电容去离子组件C依次交替工作实现连续水路脱盐和连续回收解吸附时释放的能量，二级淡海水连入后置过滤单元处理后得到直饮淡水，

浓差电池发电单元，包括若干个浓差电池电堆和蓄电池，低压浓海水与前置处理海水交替流入浓差电池电堆进行发电；每个浓差电池电堆和膜电容去离子组件、蓄电池并联，补充膜电容去离子组件所需的剩余电量，多余的电量由蓄电池储存起来。