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一种多膜法海水淡化集成工艺及其设备.pdf

摘要
申请专利号:

CN201510907809.7

申请日:

2015.12.09

公开号:

CN105314776A

公开日:

2016.02.10

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情: 发明专利申请公布后的驳回 IPC(主分类):C02F 9/06申请公布日:20160210|||专利申请权的转移IPC(主分类):C02F 9/06登记生效日:20170524变更事项:申请人变更前权利人:高学理变更后权利人:高学理变更事项:地址变更前权利人:266000 山东省青岛市松岭路238号变更后权利人:266000 山东省青岛市松岭路238号变更事项:申请人变更后权利人:青岛海大北方节能环保有限公司|||实质审查的生效IPC(主分类):C02F 9/06申请日:20151209|||公开
IPC分类号: C02F9/06; C02F103/08(2006.01)N 主分类号: C02F9/06
申请人: 高学理
发明人: 高学理; 刘瑞聪; 高从堦; 单宝田; 李珊; 柯爌琼
地址: 266000山东省青岛市松岭路238号
优先权:
专利代理机构: 北京众合诚成知识产权代理有限公司11246 代理人: 龚燮英
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法律状态
申请(专利)号:

CN201510907809.7

授权太阳城集团号:

|||||||||

法律状态太阳城集团日:

2019.03.22|||2017.06.13|||2016.03.09|||2016.02.10

法律状态类型:

发明专利申请公布后的驳回|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明属于海水淡化领域,具体涉及一种多膜法海水淡化集成工艺及其设备。海水储水箱的输出端依次连接有海水进水泵、保安过滤器、超滤膜装置、反洗水泵和第一水箱;所述第一水箱设置有三路输出端,第一输出端依次连接有第一水泵、浓水储箱和浓水循环泵;所述浓水循环泵、淡水循环泵和极水进水泵的输出端与整流器控制的电驱动膜装置相连;电驱动膜装置的输出端将浓水回流至浓水储箱,将淡水回流至淡水储箱,将处理过的极水直接排出;所述淡水输出端与第二水箱相连,第二水箱的输出端与反渗透装置相连;所述反渗透装置的反冲洗回路连接有流量计、清洗箱和清洗泵,所述反渗透装置的输出端与饮水箱相连,饮水箱外端设置有饮水龙头。

权利要求书

1.一种多膜法海水淡化集成工艺,其特征在于如下步骤:
(1)海水储水箱中含盐量为33850-34900mg/L的海水经海水进水泵
进入保安过滤器中,控制海水的上升速度为200-250L/h,停留太阳城集团为
20-25min,出水浊度不超过0.1NTU后进入超滤膜装置,此时海水中的含
盐量为33000-34000mg/L;
(2)经超滤膜装置处理,检测出水处的细菌和大肠杆菌含量;判断
出水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求;不满足设定水质要求则重
复步骤2,满足设定水质要求则进行步骤3;
(3)控制第一水泵、第二水泵和第三水泵功率,将第一水箱中处理
水的输出端分别通入浓水储箱、淡水储箱和极水储箱中,使浓水储箱、淡
水储箱和极水储箱的流量在60-70L/h;
(4)调控整流器的电流密度为25-30mA/cm2,使处理水经过电驱动膜
装置处理后,再次进入淡水储箱,控制淡水储箱的出水含盐量在10000mg/L
以内后进入反渗透装置;
(5)反渗透装置进水水量控制在60-70L/h,控制出水处的含盐量在
400mg/L以内,通入饮水箱内,通过外置饮水龙头控制流放使用。
2.根据权利要求1所述一种多膜法海水淡化集成工艺,其特征在于:
所述步骤(4)的脱盐率为69.7-80%。
3.根据权利要求1所述一种多膜法海水淡化集成工艺,其特征在于:
所述步骤(5)的脱盐率为96-99%。
4.一种权利要求1所述的多膜法海水淡化集成工艺所采用的设备,
该设备包括海水储水箱,其特征在于:海水储水箱的输出端依次连接有海
水进水泵、保安过滤器、超滤膜装置、反洗水泵和第一水箱;超滤膜装置
的输出端将多余处理过的浓水排放;所述第一水箱设置有三路输出端,第
一输出端依次连接有第一水泵、浓水储箱和浓水循环泵;浓水储箱的输出
端直接排出处理过的浓水;第二输出端依次连接有第二水泵、淡水储箱和
淡水循环泵;第三输出端依次连接有第三水泵、极水储箱和极水进水泵;
所述浓水循环泵、淡水循环泵和极水进水泵的输出端与整流器控制的电驱
动膜装置相连;电驱动膜装置的输出端将浓水回流至浓水储箱,将淡水回
流至淡水储箱,将处理过的极水直接排出;所述淡水输出端依次通过电导
率仪、流量计和压力传感器与第二水箱相连,第二水箱的输出端与加药罐、
高压泵、压力传感器、流量计、电导率仪和反渗透装置相连;所述反渗透
装置的反冲洗回路连接有流量计、清洗箱和清洗泵,所述反渗透装置的输
出端与饮水箱相连,饮水箱外端设置有饮水龙头。
5.根据权利要求4所述一种多膜法海水淡化集成设备,其特征在于:
所述超滤膜装置的超滤膜为聚偏氟乙烯材质,表面聚合抗污染层,超滤膜
孔径为0.01μm。
6.根据权利要求4所述一种多膜法海水淡化集成设备,其特征在于:
所述反渗透装置中使用压力为218-362Psi,脱盐率为99.6%的低压反渗透
膜。
7.根据权利要求4所述一种多膜法海水淡化集成设备,其特征在于:
所述设备管路上设置有电磁阀。
8.根据权利要求4所述一种多膜法海水淡化集成设备,其特征在于:
所述设备采用PLC控制。

说明书

一种多膜法海水淡化集成工艺及其设备

技术领域

本发明属于海水淡化领域,具体涉及一种多膜法海水淡化集成工艺及其设
备。

背景技术

我国淡水资源人均水量少,太阳城集团和地域分布不均。近年来淡水资源的短缺
和污染,已成为制约经济持续发展的重要因素,大力发展海水淡化技术可有效
缓解经济发展过程中淡水资源不足的现状。目前,我国海水淡化研究水平及创
新能力、装备的开发制造能力、系统设计和集成等方面与国外存在较大差距,
海水淡化的关键设备大多依赖进口,造成我国海水淡化的成本较高、效率低等
问题。因此,研发具有自主知识产权的海水淡化新设备,提高关键材料和关键
设备的质量,增强自主建设海水淡化工程的能力是发展的关键。

海水淡化主要采用蒸馏法和膜法,其中多效蒸馏法、多级闪蒸法、电渗析
法和反渗透膜法是主流技术。反渗透法与其他水处理方法相比具有脱盐率高、
出水质量好、自动化程度高、运行效果稳定、占地面积小、能量消耗少等优势
逐步取代热法海水淡化技术,目前已占据中国海水淡化市场60%以上的市场份
额,成为目前最主流的海水淡化技术。然而反渗透技术在解决淡水资源补给问
题的同时,暴露出了许多不足之处:①反渗透系统的操作压力高达5-8MPa,且
海水具有强烈的腐蚀性,泵、阀、管道等部件必须选用耐高压耐腐蚀的双相不
锈钢,但该类产品也几乎被国外(如:德国)厂商垄断;②海水淡化反渗透膜
被国外公司垄断、价格昂贵,且膜寿命一般仅为2-3年,更换频率较高,使维
护成本高昂。针对以上问题,我们创新性的开发了一种超滤和电驱动膜技术为
预处理单元,反渗透膜技术为后处理单元的海水淡化新设备,有效利用反渗透
技术和电渗析技术在海水淡化中的优势,同时弥补了它们各自的不足。

发明内容

根据现有技术的不足,本发明提供一种新的脱盐率高、产水量大、运行成
本低、耐腐蚀和高效集成化的多膜法海水淡化集成工艺及其设备。

本发明所公开的一种多膜法海水淡化集成工艺,步骤如下:

(1)海水储水箱中含盐量为33850-34900mg/L的海水经海水进水泵进入
保安过滤器中,控制海水的上升速度为200-250L/h,停留太阳城集团为20-25min,
出水浊度不超过0.1NTU后进入超滤膜装置,此时海水中的含盐量为
33000-34000mg/L;

(2)经超滤膜装置处理,检测出水处的细菌和大肠杆菌含量;判断出水
水质是否满足设定的电渗析进水水质要求;不满足设定水质要求则重复步骤2,
满足设定水质要求则进行步骤3;

(3)控制第一水泵、第二水泵和第三水泵功率,将第一水箱中处理水的
输出端分别通入浓水储箱、淡水储箱和极水储箱中,使浓水储箱、淡水储箱和
极水储箱的流量在60-70L/h;

(4)调控整流器的电流密度为25-30mA/cm2,使处理水经过电驱动膜装置
处理后,再次进入淡水储箱,控制淡水储箱的出水含盐量在10000mg/L以内后
进入反渗透装置;

(5)反渗透装置进水水量控制在60-70L/h,控制出水处的含盐量在
400mg/L以内,通入饮水箱内,通过外置饮水龙头控制流放使用。

优选方案如下:

步骤(4)的脱盐率为69.7-80%。

步骤(5)的脱盐率为96-99%。

一种多膜法海水淡化集成工艺所采用的设备,该设备包括海水储水箱,海
水储水箱的输出端依次连接有海水进水泵、保安过滤器、超滤膜装置、反洗水
泵和第一水箱;超滤膜装置的输出端将多余处理过的浓水排放;所述第一水箱
设置有三路输出端,第一输出端依次连接有第一水泵、浓水储箱和浓水循环泵;
浓水储箱的输出端直接排出处理过的浓水;第二输出端依次连接有第二水泵、
淡水储箱和淡水循环泵;第三输出端依次连接有第三水泵、极水储箱和极水进
水泵;所述浓水循环泵、淡水循环泵和极水进水泵的输出端与整流器控制的电
驱动膜装置相连;电驱动膜装置的输出端将浓水回流至浓水储箱,将淡水回流
至淡水储箱,将处理过的极水直接排出;所述淡水输出端依次通过电导率仪、
流量计和压力传感器与第二水箱相连,第二水箱的输出端与加药罐、高压泵、
压力传感器、流量计、电导率仪和反渗透装置相连;所述反渗透装置的反冲洗
回路连接有流量计、清洗箱和清洗泵,所述反渗透装置的输出端与饮水箱相连,
饮水箱外端设置有饮水龙头。

优选方案如下:

超滤膜装置的超滤膜为聚偏氟乙烯材质,表面聚合抗污染层,超滤膜孔径
为0.01μm。

反渗透装置中使用压力为218-362Psi,脱盐率为99.6%的低压反渗透膜。

设备管路上设置有电磁阀。

设备采用PLC控制。

工作原理:海水储水箱中的海水经海水进水泵进入超滤膜装置,超滤膜采
用材料为聚偏氟乙烯的高抗污染超滤膜,可有效防止细菌、微生物的滞留滋生,
并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。经超滤膜装置后汇入第一水
箱,在第一水泵、第二水泵的作用下进入电驱动膜装置,该膜在分离过程中无
相变,经济效益显著。电渗析系统形成的淡水通过淡水储箱进入反渗透装置,
淡水在高压泵作用下透过反渗透膜,进一步去除水中微生物,从而达到饮用水
标准。

其中,超滤膜采用材质为聚偏氟乙烯的高抗污染膜,可有效防止细菌、微
生物的滞留滋生,并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。膜的水透
过系数≥115L/m2·h·0.1MPa,具有较高的水通量,具有良好的断裂强度和断
裂伸长,使用过程中不易出现断丝现象,具有良好的耐酸碱、耐有机溶剂、耐
油脂、耐光老化等性能,因此可以使用多种方法反复清洗,以除去污染物,恢
复膜通量,延长使用寿命。本发明采用的电驱动膜是均相离子交换膜,产水率
和脱盐率稳定,频繁倒极电渗析系统还具有自动化程度高,经济效益显著等特
点。

本发明的优点:可有效降低海水浊度,防止细菌、藻类等微生物的生长,
达到生物、化学稳定,具有脱盐率高、产水量大、运行成本低、能量消耗低、
占地空间小、高效集成化等特点,便于工业上的推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施
例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描
述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出
创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明设备的结构示意图;

图中,1、海水储水箱,2、海水进水泵,3、保安过滤器,4、超滤膜装置,
5、反洗水泵,6、第一水箱,7、第一水泵,8、第二水泵,9、第三水泵,10、
浓水储箱,11、淡水储箱,12、极水储箱,13、浓水循环泵,14、淡水循环泵,
15、极水进水泵,16、整流器,17、电驱动膜装置,18、第二水箱,19、加药
罐,20、高压泵,21、反渗透装置,22、清洗泵,23、清洗箱,24、饮水箱,
25、饮水龙头,A、浓水排放,B、极水排放。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细的描述,但本发明并不局限于具体
的实施例。

实施例1:

一种多膜法海水淡化集成工艺,采用如下步骤:

(1)海水储水箱1中含盐量为33850mg/L的海水经海水进水泵2进入保
安过滤器3中,控制海水的上升速度为250L/h,停留太阳城集团为20min,出水浊度
不超过0.1NTU后进入超滤膜装置4,此时海水中的含盐量为33000mg/L;

(2)经超滤膜装置4处理,检测出水处的细菌和大肠杆菌含量;判断出
水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求;不满足设定水质要求则重复步骤
2,满足设定水质要求则进行步骤3;

(3)控制第一水泵7、第二水泵8和第三水泵9功率,将第一水箱6中处
理水的输出端分别通入浓水储箱10、淡水储箱11和极水储箱12中,使浓水储
箱10、淡水储箱11和极水储箱12的流量在60L/h;

(4)调控整流器16的电流密度为30mA/cm2,使处理水经过电驱动膜装置
17处理后,再次进入淡水储箱11,控制淡水储箱11的出水含盐量在10000mg/L
以内后进入反渗透装置21;步骤(4)的脱盐率为69.7%。

(5)反渗透装置21进水水量控制在70L/h,控制出水处的含盐量在
400mg/L以内,通入饮水箱24内,通过外置饮水龙头25控制流放使用。步骤
(5)的脱盐率为96%。

其中,设备的总体能耗为6.5kwh/t水,检测海水水质如下表所示:

表1海水处理统计表



浊度(NTU)
含盐量(mg/L)
细菌总数(个/mL)
大肠杆菌(个/mg)
未处理海水
30
33850
29500
33
处理后海水
0.08
357
0
0

实施例2:

一种多膜法海水淡化集成工艺,采用如下步骤:

(1)海水储水箱1中含盐量为34900mg/L的海水经海水进水泵2进入保
安过滤器3中,控制海水的上升速度为200L/h,停留太阳城集团为25min,出水浊度
不超过0.1NTU后进入超滤膜装置4,此时海水中的含盐量为34000mg/L;

(2)经超滤膜装置4处理,检测出水处的细菌和大肠杆菌含量;判断出
水水质是否满足设定的电渗析进水水质要求;不满足设定水质要求则重复步骤
2,满足设定水质要求则进行步骤3;

(3)控制第一水泵7、第二水泵8和第三水泵9功率,将第一水箱6中处
理水的输出端分别通入浓水储箱10、淡水储箱11和极水储箱12中,使浓水储
箱10、淡水储箱11和极水储箱12的流量在70L/h;

(4)调控整流器16的电流密度为25mA/cm2,使处理水经过电驱动膜装置
17处理后,再次进入淡水储箱11,控制淡水储箱11的出水含盐量在10000mg/L
以内后进入反渗透装置21;步骤(4)的脱盐率为80%。

(5)反渗透装置21进水水量控制在60L/h,控制出水处的含盐量在
400mg/L以内,通入饮水箱24内,通过外置饮水龙头25控制流放使用。步骤
(5)的脱盐率为99%。

其中,设备的总体能耗为7.8kwh/t水,检测海水水质如下表所示:

表2海水处理统计表



浊度(NTU)
含盐量(mg/L)
细菌总数(个/mL)
大肠杆菌(个/mg)
待处理海水
20
34900
21500
28
处理后海水
0.02
200
0
0

实施例3:

一种采用多膜法海水淡化集成工艺的集成设备,该设备包括海水储水箱1,
海水储水箱1的输出端依次连接有海水进水泵2、保安过滤器3、超滤膜装置4、
反洗水泵5和第一水箱6;超滤膜装置4的输出端将多余处理过的浓水排放A;
所述第一水箱6设置有三路输出端,第一输出端依次连接有第一水泵7、浓水
储箱10和浓水循环泵13;浓水储箱10的输出端直接进行浓水排放A;第二输
出端依次连接有第二水泵8、淡水储箱11和淡水循环泵14;第三输出端依次
连接有第三水泵9、极水储箱12和极水进水泵15;所述浓水循环泵13、淡水
循环泵14和极水进水泵15的输出端与整流器16控制的电驱动膜装置17相连;
电驱动膜装置17的输出端将浓水回流至浓水储箱10,将淡水回流至淡水储箱
11,将处理过的极水排放B;所述淡水输出端依次通过电导率仪、流量计和压
力传感器与第二水箱18相连,第二水箱18的输出端与加药罐19、高压泵20、
压力传感器、流量计、电导率仪和反渗透装置21相连;所述反渗透装置21的
反冲洗回路连接有流量计、清洗箱23和清洗泵22,所述反渗透装置21的输出
端与饮水箱24相连,饮水箱24外端设置有饮水龙头25。

超滤膜装置4的超滤膜为聚偏氟乙烯材质,表面聚合抗污染层,超滤膜孔
径为0.01μm。

反渗透装置21中使用压力为218-362Psi,脱盐率为99.6%的低压反渗透
膜。

设备管路上设置有电磁阀。

设备采用PLC控制。

工作原理:海水储水箱1中的海水经海水进水泵2进入超滤膜装置4,超
滤膜采用材料为聚偏氟乙烯的高抗污染超滤膜,可有效防止细菌、微生物的滞
留滋生,并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。经超滤膜装置4后
汇入第一水箱6,在第一水泵7、第二水泵8的作用下进入电驱动膜装置17,
该膜在分离过程中无相变,经济效益显著。电渗析系统形成的淡水通过淡水储
箱11进入反渗透装置21,淡水在高压泵20作用下透过反渗透膜,进一步去除
水中微生物,从而达到饮用水标准。

其中,超滤膜采用材质为聚偏氟乙烯的高抗污染膜,可有效防止细菌、微
生物的滞留滋生,并能够截留海水中的悬浮物、藻类和有害细菌等。膜的水透
过系数≥115L/m2·h·0.1MPa,具有较高的水通量,具有良好的断裂强度和断
裂伸长,使用过程中不易出现断丝现象,具有良好的耐酸碱、耐有机溶剂、耐
油脂、耐光老化等性能,因此可以使用多种方法反复清洗,以除去污染物,恢
复膜通量,延长使用寿命。本发明采用的电驱动膜是均相离子交换膜,产水率
和脱盐率稳定,频繁倒极电渗析系统还具有自动化程度高,经济效益显著等特
点。

本发明的优点:可有效降低海水浊度,防止细菌、藻类等微生物的生长,
达到生物、化学稳定,具有脱盐率高、产水量大、运行成本低、能量消耗低、
占地空间小、高效集成化等特点,便于工业上的推广应用。

以上已将本发明做一详细说明,以上所述仅为本发明之较佳实施例而已,
当不能限定本发明实施范围,即凡依本申请范围所作均等变化与修饰,皆应仍
属本发明涵盖范围内。

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一种 法海 淡化 集成 工艺 及其 设备
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