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一種多膜法海水淡化集成工藝及其設備.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510907809.7

申請日:

2015.12.09

公開號:

CN105314776A

公開日:

2016.02.10

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回 IPC(主分類):C02F 9/06申請公布日:20160210|||專利申請權的轉移IPC(主分類):C02F 9/06登記生效日:20170524變更事項:申請人變更前權利人:高學理變更后權利人:高學理變更事項:地址變更前權利人:266000 山東省青島市松嶺路238號變更后權利人:266000 山東省青島市松嶺路238號變更事項:申請人變更后權利人:青島海大北方節能環保有限公司|||實質審查的生效IPC(主分類):C02F 9/06申請日:20151209|||公開
IPC分類號: C02F9/06; C02F103/08(2006.01)N 主分類號: C02F9/06
申請人: 高學理
發明人: 高學理; 劉瑞聰; 高從堦; 單寶田; 李珊; 柯爌瓊
地址: 266000山東省青島市松嶺路238號
優先權:
專利代理機構: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246 代理人: 龔燮英
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201510907809.7

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

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

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||專利申請權、專利權的轉移|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明屬于海水淡化領域,具體涉及一種多膜法海水淡化集成工藝及其設備。海水儲水箱的輸出端依次連接有海水進水泵、保安過濾器、超濾膜裝置、反洗水泵和第一水箱;所述第一水箱設置有三路輸出端,第一輸出端依次連接有第一水泵、濃水儲箱和濃水循環泵;所述濃水循環泵、淡水循環泵和極水進水泵的輸出端與整流器控制的電驅動膜裝置相連;電驅動膜裝置的輸出端將濃水回流至濃水儲箱,將淡水回流至淡水儲箱,將處理過的極水直接排出;所述淡水輸出端與第二水箱相連,第二水箱的輸出端與反滲透裝置相連;所述反滲透裝置的反沖洗回路連接有流量計、清洗箱和清洗泵,所述反滲透裝置的輸出端與飲水箱相連,飲水箱外端設置有飲水龍頭。

權利要求書

1.一種多膜法海水淡化集成工藝,其特征在于如下步驟:
(1)海水儲水箱中含鹽量為33850-34900mg/L的海水經海水進水泵
進入保安過濾器中,控制海水的上升速度為200-250L/h,停留時間為
20-25min,出水濁度不超過0.1NTU后進入超濾膜裝置,此時海水中的含
鹽量為33000-34000mg/L;
(2)經超濾膜裝置處理,檢測出水處的細菌和大腸桿菌含量;判斷
出水水質是否滿足設定的電滲析進水水質要求;不滿足設定水質要求則重
復步驟2,滿足設定水質要求則進行步驟3;
(3)控制第一水泵、第二水泵和第三水泵功率,將第一水箱中處理
水的輸出端分別通入濃水儲箱、淡水儲箱和極水儲箱中,使濃水儲箱、淡
水儲箱和極水儲箱的流量在60-70L/h;
(4)調控整流器的電流密度為25-30mA/cm2,使處理水經過電驅動膜
裝置處理后,再次進入淡水儲箱,控制淡水儲箱的出水含鹽量在10000mg/L
以內后進入反滲透裝置;
(5)反滲透裝置進水水量控制在60-70L/h,控制出水處的含鹽量在
400mg/L以內,通入飲水箱內,通過外置飲水龍頭控制流放使用。
2.根據權利要求1所述一種多膜法海水淡化集成工藝,其特征在于:
所述步驟(4)的脫鹽率為69.7-80%。
3.根據權利要求1所述一種多膜法海水淡化集成工藝,其特征在于:
所述步驟(5)的脫鹽率為96-99%。
4.一種權利要求1所述的多膜法海水淡化集成工藝所采用的設備,
該設備包括海水儲水箱,其特征在于:海水儲水箱的輸出端依次連接有海
水進水泵、保安過濾器、超濾膜裝置、反洗水泵和第一水箱;超濾膜裝置
的輸出端將多余處理過的濃水排放;所述第一水箱設置有三路輸出端,第
一輸出端依次連接有第一水泵、濃水儲箱和濃水循環泵;濃水儲箱的輸出
端直接排出處理過的濃水;第二輸出端依次連接有第二水泵、淡水儲箱和
淡水循環泵;第三輸出端依次連接有第三水泵、極水儲箱和極水進水泵;
所述濃水循環泵、淡水循環泵和極水進水泵的輸出端與整流器控制的電驅
動膜裝置相連;電驅動膜裝置的輸出端將濃水回流至濃水儲箱,將淡水回
流至淡水儲箱,將處理過的極水直接排出;所述淡水輸出端依次通過電導
率儀、流量計和壓力傳感器與第二水箱相連,第二水箱的輸出端與加藥罐、
高壓泵、壓力傳感器、流量計、電導率儀和反滲透裝置相連;所述反滲透
裝置的反沖洗回路連接有流量計、清洗箱和清洗泵,所述反滲透裝置的輸
出端與飲水箱相連,飲水箱外端設置有飲水龍頭。
5.根據權利要求4所述一種多膜法海水淡化集成設備,其特征在于:
所述超濾膜裝置的超濾膜為聚偏氟乙烯材質,表面聚合抗污染層,超濾膜
孔徑為0.01μm。
6.根據權利要求4所述一種多膜法海水淡化集成設備,其特征在于:
所述反滲透裝置中使用壓力為218-362Psi,脫鹽率為99.6%的低壓反滲透
膜。
7.根據權利要求4所述一種多膜法海水淡化集成設備,其特征在于:
所述設備管路上設置有電磁閥。
8.根據權利要求4所述一種多膜法海水淡化集成設備,其特征在于:
所述設備采用PLC控制。

說明書

一種多膜法海水淡化集成工藝及其設備

技術領域

本發明屬于海水淡化領域,具體涉及一種多膜法海水淡化集成工藝及其設
備。

背景技術

我國淡水資源人均水量少,時間和地域分布不均。近年來淡水資源的短缺
和污染,已成為制約經濟持續發展的重要因素,大力發展海水淡化技術可有效
緩解經濟發展過程中淡水資源不足的現狀。目前,我國海水淡化研究水平及創
新能力、裝備的開發制造能力、系統設計和集成等方面與國外存在較大差距,
海水淡化的關鍵設備大多依賴進口,造成我國海水淡化的成本較高、效率低等
問題。因此,研發具有自主知識產權的海水淡化新設備,提高關鍵材料和關鍵
設備的質量,增強自主建設海水淡化工程的能力是發展的關鍵。

海水淡化主要采用蒸餾法和膜法,其中多效蒸餾法、多級閃蒸法、電滲析
法和反滲透膜法是主流技術。反滲透法與其他水處理方法相比具有脫鹽率高、
出水質量好、自動化程度高、運行效果穩定、占地面積小、能量消耗少等優勢
逐步取代熱法海水淡化技術,目前已占據中國海水淡化市場60%以上的市場份
額,成為目前最主流的海水淡化技術。然而反滲透技術在解決淡水資源補給問
題的同時,暴露出了許多不足之處:①反滲透系統的操作壓力高達5-8MPa,且
海水具有強烈的腐蝕性,泵、閥、管道等部件必須選用耐高壓耐腐蝕的雙相不
銹鋼,但該類產品也幾乎被國外(如:德國)廠商壟斷;②海水淡化反滲透膜
被國外公司壟斷、價格昂貴,且膜壽命一般僅為2-3年,更換頻率較高,使維
護成本高昂。針對以上問題,我們創新性的開發了一種超濾和電驅動膜技術為
預處理單元,反滲透膜技術為后處理單元的海水淡化新設備,有效利用反滲透
技術和電滲析技術在海水淡化中的優勢,同時彌補了它們各自的不足。

發明內容

根據現有技術的不足,本發明提供一種新的脫鹽率高、產水量大、運行成
本低、耐腐蝕和高效集成化的多膜法海水淡化集成工藝及其設備。

本發明所公開的一種多膜法海水淡化集成工藝,步驟如下:

(1)海水儲水箱中含鹽量為33850-34900mg/L的海水經海水進水泵進入
保安過濾器中,控制海水的上升速度為200-250L/h,停留時間為20-25min,
出水濁度不超過0.1NTU后進入超濾膜裝置,此時海水中的含鹽量為
33000-34000mg/L;

(2)經超濾膜裝置處理,檢測出水處的細菌和大腸桿菌含量;判斷出水
水質是否滿足設定的電滲析進水水質要求;不滿足設定水質要求則重復步驟2,
滿足設定水質要求則進行步驟3;

(3)控制第一水泵、第二水泵和第三水泵功率,將第一水箱中處理水的
輸出端分別通入濃水儲箱、淡水儲箱和極水儲箱中,使濃水儲箱、淡水儲箱和
極水儲箱的流量在60-70L/h;

(4)調控整流器的電流密度為25-30mA/cm2,使處理水經過電驅動膜裝置
處理后,再次進入淡水儲箱,控制淡水儲箱的出水含鹽量在10000mg/L以內后
進入反滲透裝置;

(5)反滲透裝置進水水量控制在60-70L/h,控制出水處的含鹽量在
400mg/L以內,通入飲水箱內,通過外置飲水龍頭控制流放使用。

優選方案如下:

步驟(4)的脫鹽率為69.7-80%。

步驟(5)的脫鹽率為96-99%。

一種多膜法海水淡化集成工藝所采用的設備,該設備包括海水儲水箱,海
水儲水箱的輸出端依次連接有海水進水泵、保安過濾器、超濾膜裝置、反洗水
泵和第一水箱;超濾膜裝置的輸出端將多余處理過的濃水排放;所述第一水箱
設置有三路輸出端,第一輸出端依次連接有第一水泵、濃水儲箱和濃水循環泵;
濃水儲箱的輸出端直接排出處理過的濃水;第二輸出端依次連接有第二水泵、
淡水儲箱和淡水循環泵;第三輸出端依次連接有第三水泵、極水儲箱和極水進
水泵;所述濃水循環泵、淡水循環泵和極水進水泵的輸出端與整流器控制的電
驅動膜裝置相連;電驅動膜裝置的輸出端將濃水回流至濃水儲箱,將淡水回流
至淡水儲箱,將處理過的極水直接排出;所述淡水輸出端依次通過電導率儀、
流量計和壓力傳感器與第二水箱相連,第二水箱的輸出端與加藥罐、高壓泵、
壓力傳感器、流量計、電導率儀和反滲透裝置相連;所述反滲透裝置的反沖洗
回路連接有流量計、清洗箱和清洗泵,所述反滲透裝置的輸出端與飲水箱相連,
飲水箱外端設置有飲水龍頭。

優選方案如下:

超濾膜裝置的超濾膜為聚偏氟乙烯材質,表面聚合抗污染層,超濾膜孔徑
為0.01μm。

反滲透裝置中使用壓力為218-362Psi,脫鹽率為99.6%的低壓反滲透膜。

設備管路上設置有電磁閥。

設備采用PLC控制。

工作原理:海水儲水箱中的海水經海水進水泵進入超濾膜裝置,超濾膜采
用材料為聚偏氟乙烯的高抗污染超濾膜,可有效防止細菌、微生物的滯留滋生,
并能夠截留海水中的懸浮物、藻類和有害細菌等。經超濾膜裝置后匯入第一水
箱,在第一水泵、第二水泵的作用下進入電驅動膜裝置,該膜在分離過程中無
相變,經濟效益顯著。電滲析系統形成的淡水通過淡水儲箱進入反滲透裝置,
淡水在高壓泵作用下透過反滲透膜,進一步去除水中微生物,從而達到飲用水
標準。

其中,超濾膜采用材質為聚偏氟乙烯的高抗污染膜,可有效防止細菌、微
生物的滯留滋生,并能夠截留海水中的懸浮物、藻類和有害細菌等。膜的水透
過系數≥115L/m2·h·0.1MPa,具有較高的水通量,具有良好的斷裂強度和斷
裂伸長,使用過程中不易出現斷絲現象,具有良好的耐酸堿、耐有機溶劑、耐
油脂、耐光老化等性能,因此可以使用多種方法反復清洗,以除去污染物,恢
復膜通量,延長使用壽命。本發明采用的電驅動膜是均相離子交換膜,產水率
和脫鹽率穩定,頻繁倒極電滲析系統還具有自動化程度高,經濟效益顯著等特
點。

本發明的優點:可有效降低海水濁度,防止細菌、藻類等微生物的生長,
達到生物、化學穩定,具有脫鹽率高、產水量大、運行成本低、能量消耗低、
占地空間小、高效集成化等特點,便于工業上的推廣應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施
例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描
述中的附圖是本發明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出
創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明設備的結構示意圖;

圖中,1、海水儲水箱,2、海水進水泵,3、保安過濾器,4、超濾膜裝置,
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、
濃水儲箱,11、淡水儲箱,12、極水儲箱,13、濃水循環泵,14、淡水循環泵,
15、極水進水泵,16、整流器,17、電驅動膜裝置,18、第二水箱,19、加藥
罐,20、高壓泵,21、反滲透裝置,22、清洗泵,23、清洗箱,24、飲水箱,
25、飲水龍頭,A、濃水排放,B、極水排放。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細的描述,但本發明并不局限于具體
的實施例。

實施例1:

一種多膜法海水淡化集成工藝,采用如下步驟:

(1)海水儲水箱1中含鹽量為33850mg/L的海水經海水進水泵2進入保
安過濾器3中,控制海水的上升速度為250L/h,停留時間為20min,出水濁度
不超過0.1NTU后進入超濾膜裝置4,此時海水中的含鹽量為33000mg/L;

(2)經超濾膜裝置4處理,檢測出水處的細菌和大腸桿菌含量;判斷出
水水質是否滿足設定的電滲析進水水質要求;不滿足設定水質要求則重復步驟
2,滿足設定水質要求則進行步驟3;

(3)控制第一水泵7、第二水泵8和第三水泵9功率,將第一水箱6中處
理水的輸出端分別通入濃水儲箱10、淡水儲箱11和極水儲箱12中,使濃水儲
箱10、淡水儲箱11和極水儲箱12的流量在60L/h;

(4)調控整流器16的電流密度為30mA/cm2,使處理水經過電驅動膜裝置
17處理后,再次進入淡水儲箱11,控制淡水儲箱11的出水含鹽量在10000mg/L
以內后進入反滲透裝置21;步驟(4)的脫鹽率為69.7%。

(5)反滲透裝置21進水水量控制在70L/h,控制出水處的含鹽量在
400mg/L以內,通入飲水箱24內,通過外置飲水龍頭25控制流放使用。步驟
(5)的脫鹽率為96%。

其中,設備的總體能耗為6.5kwh/t水,檢測海水水質如下表所示:

表1海水處理統計表



濁度(NTU)
含鹽量(mg/L)
細菌總數(個/mL)
大腸桿菌(個/mg)
未處理海水
30
33850
29500
33
處理后海水
0.08
357
0
0

實施例2:

一種多膜法海水淡化集成工藝,采用如下步驟:

(1)海水儲水箱1中含鹽量為34900mg/L的海水經海水進水泵2進入保
安過濾器3中,控制海水的上升速度為200L/h,停留時間為25min,出水濁度
不超過0.1NTU后進入超濾膜裝置4,此時海水中的含鹽量為34000mg/L;

(2)經超濾膜裝置4處理,檢測出水處的細菌和大腸桿菌含量;判斷出
水水質是否滿足設定的電滲析進水水質要求;不滿足設定水質要求則重復步驟
2,滿足設定水質要求則進行步驟3;

(3)控制第一水泵7、第二水泵8和第三水泵9功率,將第一水箱6中處
理水的輸出端分別通入濃水儲箱10、淡水儲箱11和極水儲箱12中,使濃水儲
箱10、淡水儲箱11和極水儲箱12的流量在70L/h;

(4)調控整流器16的電流密度為25mA/cm2,使處理水經過電驅動膜裝置
17處理后,再次進入淡水儲箱11,控制淡水儲箱11的出水含鹽量在10000mg/L
以內后進入反滲透裝置21;步驟(4)的脫鹽率為80%。

(5)反滲透裝置21進水水量控制在60L/h,控制出水處的含鹽量在
400mg/L以內,通入飲水箱24內,通過外置飲水龍頭25控制流放使用。步驟
(5)的脫鹽率為99%。

其中,設備的總體能耗為7.8kwh/t水,檢測海水水質如下表所示:

表2海水處理統計表



濁度(NTU)
含鹽量(mg/L)
細菌總數(個/mL)
大腸桿菌(個/mg)
待處理海水
20
34900
21500
28
處理后海水
0.02
200
0
0

實施例3:

一種采用多膜法海水淡化集成工藝的集成設備,該設備包括海水儲水箱1,
海水儲水箱1的輸出端依次連接有海水進水泵2、保安過濾器3、超濾膜裝置4、
反洗水泵5和第一水箱6;超濾膜裝置4的輸出端將多余處理過的濃水排放A;
所述第一水箱6設置有三路輸出端,第一輸出端依次連接有第一水泵7、濃水
儲箱10和濃水循環泵13;濃水儲箱10的輸出端直接進行濃水排放A;第二輸
出端依次連接有第二水泵8、淡水儲箱11和淡水循環泵14;第三輸出端依次
連接有第三水泵9、極水儲箱12和極水進水泵15;所述濃水循環泵13、淡水
循環泵14和極水進水泵15的輸出端與整流器16控制的電驅動膜裝置17相連;
電驅動膜裝置17的輸出端將濃水回流至濃水儲箱10,將淡水回流至淡水儲箱
11,將處理過的極水排放B;所述淡水輸出端依次通過電導率儀、流量計和壓
力傳感器與第二水箱18相連,第二水箱18的輸出端與加藥罐19、高壓泵20、
壓力傳感器、流量計、電導率儀和反滲透裝置21相連;所述反滲透裝置21的
反沖洗回路連接有流量計、清洗箱23和清洗泵22,所述反滲透裝置21的輸出
端與飲水箱24相連,飲水箱24外端設置有飲水龍頭25。

超濾膜裝置4的超濾膜為聚偏氟乙烯材質,表面聚合抗污染層,超濾膜孔
徑為0.01μm。

反滲透裝置21中使用壓力為218-362Psi,脫鹽率為99.6%的低壓反滲透
膜。

設備管路上設置有電磁閥。

設備采用PLC控制。

工作原理:海水儲水箱1中的海水經海水進水泵2進入超濾膜裝置4,超
濾膜采用材料為聚偏氟乙烯的高抗污染超濾膜,可有效防止細菌、微生物的滯
留滋生,并能夠截留海水中的懸浮物、藻類和有害細菌等。經超濾膜裝置4后
匯入第一水箱6,在第一水泵7、第二水泵8的作用下進入電驅動膜裝置17,
該膜在分離過程中無相變,經濟效益顯著。電滲析系統形成的淡水通過淡水儲
箱11進入反滲透裝置21,淡水在高壓泵20作用下透過反滲透膜,進一步去除
水中微生物,從而達到飲用水標準。

其中,超濾膜采用材質為聚偏氟乙烯的高抗污染膜,可有效防止細菌、微
生物的滯留滋生,并能夠截留海水中的懸浮物、藻類和有害細菌等。膜的水透
過系數≥115L/m2·h·0.1MPa,具有較高的水通量,具有良好的斷裂強度和斷
裂伸長,使用過程中不易出現斷絲現象,具有良好的耐酸堿、耐有機溶劑、耐
油脂、耐光老化等性能,因此可以使用多種方法反復清洗,以除去污染物,恢
復膜通量,延長使用壽命。本發明采用的電驅動膜是均相離子交換膜,產水率
和脫鹽率穩定,頻繁倒極電滲析系統還具有自動化程度高,經濟效益顯著等特
點。

本發明的優點:可有效降低海水濁度,防止細菌、藻類等微生物的生長,
達到生物、化學穩定,具有脫鹽率高、產水量大、運行成本低、能量消耗低、
占地空間小、高效集成化等特點,便于工業上的推廣應用。

以上已將本發明做一詳細說明,以上所述僅為本發明之較佳實施例而已,
當不能限定本發明實施范圍,即凡依本申請范圍所作均等變化與修飾,皆應仍
屬本發明涵蓋范圍內。

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