[发明专利]一种气体水合物海水深度处理方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于反渗透水淡化技术领域。具体涉及一种利用气体水合物进行海水淡化除硼消毒的方法和装置。

背景技术

水是地球生物赖以生存必不可少的重要物质，是人类进行日常生活，开展工业生产不可替代的自然资源。但淡水资源仅占全部水资源2％，其中87％的淡水资源又被封冻在两极及高山的冰层和冰川中，难以开发利用。随着工业经济的高速发展以及日益加剧的环境污染问题，淡水资源匮乏已成为一个世界性问题。据统计，我国人均水资源不及世界人均淡水资源的1/4，目前有3亿人口需要靠海水或含盐地下水的再加工来获取生活用水，我国淡水资源的缺乏已成为制约经济发展和社会进步的瓶颈。能否成功找到一条可持续利用水资源的有效途径意义重大。海水淡化技术作为一种解决淡水资源紧缺的有效手段，越来越受到沿海地方政府的广泛关注。

反渗透作为海水淡化的主流技术，是种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将海水中的盐离子与水分离的方法，能够有效去除海水中的绝大部分离子，但是由于硼分子不具有电性且硼分子的半径小于反渗透膜孔径，所以对硼的去除率很低，其产水的硼含量高于我国饮用水标准。硼浓度过高会对人体和农作物产生极为不利的影响，极大的阻碍了海水淡化工业的发展。因此反渗透法海水淡化需要与其他方法相结合达到饮水标准。水合物海水淡化法是一种新型的海水淡化技术，是利用水合剂在一定压力和温度下与海水中的水分子结合生成水合物，而海水中的盐分子留在液相中，分离出水合物并使其在常温常压下溶解即可得到淡水以实现海水淡化的目的，且对硼离子有明显的脱除效果，对硼离子的脱除效率为80％左右。气体水合剂应满足低水合物生成压力值、较高水合物生成温度值、化学稳定、廉价易得等条件，从而使水合物海水淡化技术满足高产量、低能耗、经济环保等目标。前人已提出用CO₂水合物生成以淡化海水，但CO₂水合物海水淡化法处理的海水还需要进一步消毒以除去水中的有机物，这就增加了海水淡化处理的成本。

发明内容

针对上述存在的不足，本发明有效解决了常规反渗透法海水淡化后仍需消毒、除硼处理的问题，充分利用反渗透过程中产出水的高压力与氯气反应形成水合物，实现海水深度处理，达到国家饮用水标准。本发明利用反渗透出水的高压力和海水的较低的自然温度，集除硼过程、消毒过程为一体，简化了工艺流程、大大降低了海水淡化成本。

本发明所述的气体水合物海水深度处理方法，包括将海水进行反渗透法淡化的步骤，然后将经过反渗透法淡化后的海水利用氯气水合物法进行再次淡化、消毒处理。

所述的利用氯气水合物法进行再次淡化、消毒处理，是指反渗透产水中的水分子在水合物反应塔中与水合剂气体(氯气)反应生成水合物后送至水合物分离器中使水合物晶体浆体与浓海水分离，分离后的水合物晶体浆体被送至水合物分解器中分解，同时进行水体消毒以及溶解于水中的氯气脱除。

具体实施步骤，如图1、2：海水a在取水泵1的作用下进入海水淡化系统，在通过机械滤器2前，在管道中加入絮凝剂e，使海水中的杂质及胶体凝结，然后机械滤器2去除海水中的胶体杂质，使SDI≤5，满足预处理的要求。预处理后的海水添加阻垢剂f，防止水中更小的杂质结垢堵塞RO膜堆6。保安过滤器3最小过滤精度是2μm，是海水进入RO膜堆6的最后一道工序。高压泵4达到所需的高压将海水打入RO膜堆6中，海水中的盐离子和水分离，水及小半径离子经过反渗透膜，得到反渗透产水b。反渗透产水b本身带有后续工序所需的反应压力。反渗透产水b在泵的作用下通过两个热交换器进行预冷后，再经辅助冷却器13达到所需的温度低于12℃。若海水自然温度已低于12℃，则换热器可不启动。冷却后的反渗透产水进入反应塔15中同氯气接触生成水合物，含有水合物结晶的盐水浆体被离心泵吸出并输送至水合物分离器16中，从而把水合物晶体同浓海水分离开来。水合物浆体由泵输送至水合物分解器17中，浓海水c则在重力作用下进入热交换器10中升温排出。水合物在分解器17中常温常压下分解为淡水和氯气，淡水d由重力作用流入热交换器9中升温排入产水池8，分解的氯气则通过断开止回阀进入贮气罐18中，在压缩机20的作用下进入反应塔15中重复利用，气体循环过程15→16→17→18→20→15是个完全封闭的系统，当气压不足时，氯气气罐19可以供给氯气。压力表5时刻观测系统内的压力变化，温度计14时刻观测系统内的温度。