專利名稱：一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水、生活污水反滲透(R0)膜法深度處理工藝技術(shù)以及反滲透海水淡化(SWRO)工藝技術(shù)，特別是涉及沿海地區(qū)工業(yè)廢水的回收利用與SWRO節(jié)能的工藝技術(shù)，即一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，淡水資源、能源短缺，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前，國(guó)家正在大力支持海水淡化，提倡節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)。海洋水占全球水總儲(chǔ)量的96. 15%，而人類有近七成居住在距大海不到120公里的地方，淡水資源嚴(yán)重短缺，因此海水淡化成為新水源開(kāi)發(fā)的必然趨勢(shì)。目前海水淡化技術(shù)已有數(shù)十年發(fā)展歷史，較為常用的技術(shù)主要為多級(jí)閃蒸和反滲透膜分離，其中多級(jí)閃蒸(MSF) 和反滲透(RO)各占市場(chǎng)的45%左右。SWRO技術(shù)因其流程簡(jiǎn)單、占地少、工程造價(jià)和運(yùn)行成本持續(xù)降低，得到迅速發(fā)展， 已成為海水淡化發(fā)展 的趨勢(shì)。反滲透(RO)是一種以壓力驅(qū)動(dòng)的無(wú)相變的分離過(guò)程，其原理是用膜將含鹽濃度不同的兩種水分開(kāi)，在含鹽的一側(cè)外加一個(gè)壓力，使之大于膜兩側(cè)的滲透壓力差，迫使水從高濃度溶液中析出并透過(guò)膜進(jìn)入低鹽濃度溶液，而無(wú)機(jī)離子被膜阻攔產(chǎn)生淡水。反滲透海水淡化系統(tǒng)由四個(gè)主要部分構(gòu)成(I)預(yù)處理；(2)高壓泵；(3)膜組件；(4)后處理。其中，預(yù)處理是非常重要的，通常包括去除懸浮固體，調(diào)節(jié)pH，添加臨界隱蔽劑以控制碳酸鈣和硫酸鈣結(jié)垢等，目的都是為了保護(hù)膜。高壓泵用于對(duì)進(jìn)料海水加壓，使之達(dá)到適合于所用膜和進(jìn)料海水所需要的壓力。膜組件的核心是半透膜，商業(yè)化的反滲透膜主要為卷式膜和中空纖維膜，其材料主要為醋酸纖維素、聚酰胺和其衍生物。后處理主要是進(jìn)行穩(wěn)定處理，包括PH調(diào)節(jié)和脫氣處理等。目前，SWRO的普及主要受困成本問(wèn)題。由于海水含鹽量大，滲透壓比較高，反滲透過(guò)程需要較大的壓力，一般海水淡化壓力4-7MPa，因此海水脫鹽過(guò)程會(huì)消耗大量能源，而主要能耗為高壓泵對(duì)進(jìn)水的增壓能耗。所以SWRO關(guān)鍵是降低反滲透膜的操作壓力，提高反滲透系統(tǒng)回收率，從而降低設(shè)備操作費(fèi)用，使產(chǎn)水成本降低?，F(xiàn)有的SWRO工藝主要依靠能量回收裝置以及開(kāi)發(fā)新型低壓高通量反滲透膜，來(lái)降低操作費(fèi)用，目前能量回收率已超過(guò) 95%，已經(jīng)基本沒(méi)有發(fā)展空間。在國(guó)家大力提倡節(jié)能降耗的環(huán)境下，如何繼續(xù)降低能耗，節(jié)省能源必須引起重視。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)排出大量污水，目前這些污水都是經(jīng)過(guò)工廠生化或物化處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后直接排放或進(jìn)入市政管網(wǎng)。目前我國(guó)每年工業(yè)用水超過(guò)1400億噸，工業(yè)廢水排放量約240億噸，達(dá)標(biāo)廢水大量排放浪費(fèi)了水資源，同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成一定影響。如果能將廢水深度處理回收利用，就能有效緩解水資源短缺的難題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)的效益共贏，推進(jìn)資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)。污水深度處理方法主要有生化處理、膜法處理、物化處理。生化以及物化處理工程量大，水質(zhì)往往達(dá)不到回用要求，而且不便于廢水的循環(huán)利用。反滲透膜法處理技術(shù)產(chǎn)水水質(zhì)最好，但要處理的廢水即使達(dá)到合格排放標(biāo)準(zhǔn)， 懸浮物、有機(jī)物、膠體等濃度仍然較高，這會(huì)造成膜的嚴(yán)重污染，縮短使用壽命，限制(RO)反滲透膜法在廢水深度處理中的應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化新工藝。該工藝將達(dá)標(biāo)排放的廢水與海水混合后利用反滲透(RO) 膜深度處理，產(chǎn)水水質(zhì)較好，回收率提高，操作方便，運(yùn)行費(fèi)用很低，而且占地少、投資成本低，可同時(shí)解決SWRO能耗大和廢水深度處理循環(huán)利用的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，先將達(dá)標(biāo)排放的廢水與海水按一定比例混合，然后混合預(yù)處理，或者分別進(jìn)行預(yù)處理混合后再進(jìn)入RO膜反滲透系統(tǒng)，產(chǎn)水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，可做軟化水或鍋爐用水。其工藝流程如下工藝流程I、海水與廢水預(yù)處理分開(kāi)海水依次經(jīng)過(guò)海水取水泵、海水預(yù)處理設(shè)備預(yù)處理后(包括海水一級(jí)、二級(jí)預(yù)處理裝置)與經(jīng)過(guò)廢水輸送泵、廢水預(yù)處理設(shè)備預(yù)處理后的達(dá)標(biāo)廢水按比例混合后進(jìn)入反滲透原水箱，經(jīng)過(guò)增壓泵、保安過(guò)濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透海水淡化裝置(反滲透膜)，另一部分經(jīng)過(guò)回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進(jìn)入反滲透膜，經(jīng)過(guò)反滲透膜的過(guò)濾，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱，濃縮水處理后排放，此工藝適用于廢水水質(zhì)較差的情況。工藝流程2、海水與廢水先混合后再預(yù)處理海水經(jīng)過(guò)海水取水泵，廢水經(jīng)過(guò)廢水輸送泵后，海水、廢水按比例進(jìn)入混合水箱混合，然后進(jìn)入混合預(yù)處理設(shè)備預(yù)處理，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的海水、廢水混合水進(jìn)入反滲透原水箱，經(jīng)過(guò)增壓泵、保安過(guò)濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透海水淡化裝置(反滲透膜)，另一部分經(jīng)過(guò)回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進(jìn)入反滲透膜，經(jīng)過(guò)反滲透膜的過(guò)濾，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱，濃縮水處理后排放，此工藝適用廢水水質(zhì)較好或與海水水質(zhì)條件接近的情況。本發(fā)明所述廢水和海水混合比例為I I、I 2或I : 3。本發(fā)明所述的海水預(yù)處理采用反滲透海水淡化給水預(yù)處理技術(shù)，包括消毒、凝聚/ 絮凝、澄清、多介質(zhì)過(guò)濾等傳統(tǒng)水處理工藝及膜法等新的預(yù)處理工藝，膜法預(yù)處理主要包括微濾(MF)、超濾(UF)和納濾(NF)等。預(yù)處理的目的除去懸浮固體，降低濁度；控制微生物的生長(zhǎng)；抑制與控制微溶鹽的沉積；進(jìn)水溫度和PH的調(diào)整；有機(jī)物的去除；金屬氧化物和含硅化合物沉淀控制。本發(fā)明所述的能量回收裝置，采用功交換式的能量回收裝置，能量回收率>90%。本發(fā)明所述的工藝還包括反滲透處理模塊，反滲透膜組件由若干個(gè)膜元件串聯(lián)而成。本發(fā)明所用模擬軟件為陶氏反滲透設(shè)計(jì)軟件ROSA 8. 0，海德能反滲透、納濾設(shè)計(jì)軟件MSDesi gn2011。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要給出各離子濃度、給水類型、給水溫度、pH值、SDI 值等數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算含鹽量、滲透壓、LSI指數(shù)、S&DSI指數(shù)等。通過(guò)輸入反滲透工藝的段數(shù)、排列、每個(gè)壓力容器的膜元件數(shù)、進(jìn)水流量、回收率、產(chǎn)水流量、背壓、給水壓力計(jì)算出各項(xiàng)參數(shù)、能耗、費(fèi)用等。
本發(fā)明工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明集成傳統(tǒng)的反滲透海水淡化 (SffRO)與廢水深度處理工藝，可應(yīng)用于各類廢水，包括市政廢水、各類工業(yè)廢水、輕污染水；廢水的加入適當(dāng)提高了海水溫度，降低了海水鹽度同時(shí)降低了廢水中各類污染物的濃度，增加了產(chǎn)水回收率，減少高壓泵能耗、大大降低了海水淡化的運(yùn)行和投資成本；出水水質(zhì)好，使廢水資源化循環(huán)利用，有效緩解水資源短缺的難題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)的效益共贏。


圖I是本發(fā)明的工藝流程I示意圖。圖2是本發(fā)明的工藝流程2示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
實(shí)施例I、廢水海水混合比例為1 : 1、1 : 2或I : 3。如圖I所示，海水與廢水預(yù)處理分開(kāi)海水依次經(jīng)過(guò)海水取水泵、海水預(yù)處理設(shè)備(包括海水一級(jí)、二級(jí)預(yù)處理裝置)，廢水依次經(jīng)過(guò)廢水輸送泵、廢水預(yù)處理設(shè)備，將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的海水與經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的達(dá)標(biāo)廢水混合后進(jìn)入反滲透原水箱，經(jīng)過(guò)增壓泵、保安過(guò)濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透海水淡化裝置(反滲透膜)，反滲透膜組件由若干個(gè)膜元件串聯(lián)而成，另一部分經(jīng)過(guò)回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進(jìn)入反滲透膜，經(jīng)過(guò)反滲透膜的過(guò)濾，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱后，送至各用水點(diǎn)；從能量回收裝置出來(lái)的低壓濃水處理后排放，此工藝適用于廢水水質(zhì)較差的情況。實(shí)施例2、廢水海水混合比例為1 : 1、1 : 2或I : 3。如圖2所示，海水與廢水先混合后再預(yù)處理海水經(jīng)過(guò)海水取水泵，廢水經(jīng)過(guò)廢水輸送泵后，海水、廢水進(jìn)入混合水箱混合，然后進(jìn)入混合預(yù)處理設(shè)備，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的海水、廢水混合水進(jìn)入反滲透原水箱，經(jīng)過(guò)增壓泵、 保安過(guò)濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透海水淡化裝置(反滲透膜)，反滲透膜組件由若干個(gè)膜元件串聯(lián)而成，另一部分經(jīng)過(guò)回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進(jìn)入反滲透膜，經(jīng)過(guò)反滲透膜的過(guò)濾，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱后，送至各用水點(diǎn)；從能量回收裝置出來(lái)的低壓濃水處理后排放，此工藝適用廢水水質(zhì)較好或與海水水質(zhì)條件接近的情況。實(shí)施例3、計(jì)算與分析按照?qǐng)DI或圖2所示工藝進(jìn)行了軟件模擬，模擬萬(wàn)噸級(jí)海水淡化項(xiàng)目，整個(gè)系統(tǒng)分為兩套，每套日產(chǎn)五千噸淡水，即產(chǎn)水量208m3/h，操作溫度為15°C，裝置運(yùn)行穩(wěn)定。其中， 反滲透海水淡化(SWRO)給水預(yù)處理技術(shù)包括消毒、凝聚/絮凝、澄清、多介質(zhì)過(guò)濾等傳統(tǒng)水處理工藝及膜法等新的水處理工藝，膜法預(yù)處理技術(shù)主要包括微濾(MF)、超濾(UF)和納濾 (NF)等。對(duì)新舊海水淡化工藝主要?jiǎng)恿ο倪M(jìn)行了計(jì)算和分析。I、用陶氏反滲透計(jì)算軟件R0SA8. O模擬分析由表I可以看出，新工藝較舊工藝
噸水電耗低，廢水海水比為I : 3時(shí)僅高壓動(dòng)力能耗就能節(jié)省約30%，廢水海水比為I : I時(shí)能耗節(jié)省高達(dá)56%;回收率高，進(jìn)水流量小，預(yù)處理能耗、費(fèi)用降低；進(jìn)水濃度、進(jìn)水壓力低，使用膜元件少，設(shè)備費(fèi)用低。表1R0SA軟件新舊工藝模擬及能耗分析
權(quán)利要求
1.一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，其特征在于工藝流程I:海水依次經(jīng)過(guò)海水取水泵、海水預(yù)處理設(shè)備與經(jīng)過(guò)廢水輸送泵、廢水預(yù)處理設(shè)備的達(dá)標(biāo)廢水按比例混合后進(jìn)入反滲透原水箱，經(jīng)過(guò)增壓泵、保安過(guò)濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透膜，另一部分經(jīng)過(guò)回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進(jìn)入反滲透膜，經(jīng)過(guò)反滲透膜的過(guò)濾，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱，濃縮水處理后排放；工藝流程2 : 海水經(jīng)過(guò)海水取水泵，廢水經(jīng)過(guò)廢水輸送泵后，海水、廢水按比例進(jìn)入混合水箱混合，然后進(jìn)入混合預(yù)處理設(shè)備，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的海水、廢水混合水進(jìn)入反滲透原水箱，經(jīng)過(guò)增壓泵、保安過(guò)濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透膜，另一部分經(jīng)過(guò)回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進(jìn)入反滲透膜，經(jīng)過(guò)反滲透膜的過(guò)濾，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱，濃縮水處理后排放；其中，兩種工藝中廢水和海水混合比例為I : 1、1 : 2或I : 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，其特征在于海水預(yù)處理采用反滲透海水淡化給水預(yù)處理技術(shù)，包括消毒、凝聚/絮凝、澄清、多介質(zhì)過(guò)濾及膜法預(yù)處理工藝，膜法預(yù)處理包括微濾、超濾和納濾。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，其特征在于所述的能量回收裝置，采用功交換式的能量回收裝置，能量回收率>90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝，其特征在于反滲透膜組件由若干個(gè)膜元件串聯(lián)而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將廢水、海水混合后利用反滲透膜深度處理的海水淡化工藝。將達(dá)標(biāo)排放的廢水與海水按一定比例混合經(jīng)預(yù)處理或廢水與海水分別預(yù)處理后混合，進(jìn)入反滲透原水箱，經(jīng)過(guò)增壓泵、保安過(guò)濾器后分流，一部分經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透膜，另一部分經(jīng)過(guò)回收高壓濃水能量的能量回收裝置，經(jīng)壓力提升泵進(jìn)入反滲透膜，經(jīng)過(guò)反滲透膜的過(guò)濾，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透產(chǎn)水箱，達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，可做軟化水或鍋爐用水。本發(fā)明集成傳統(tǒng)的反滲透海水淡化與廢水深度處理工藝，適當(dāng)提高了海水溫度，降低了海水鹽度，增加了產(chǎn)水回收率，減少高壓泵能耗、降低了海水淡化成本，同時(shí)使廢水資源得到重新利用，有效緩解水資源短缺的難題。
文檔編號(hào)C02F1/44GK102701326SQ20121018537
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者李賽賽, 王智, 高學(xué)理 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)