[发明专利]一种海水淡化综合利用工艺及系统

说明书

技术领域

本发明公开一种海水淡化综合利用工艺及系统，按国际专利分类表(IPC)划分属于低压海水淡化技术领域。

背景技术

随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，对水的需求量也越来越大，不仅生活用水量增加，城市绿化、道路养护、工业用水也日趋增加，而且后者用水量巨大。世界上可利用的淡水资源短缺的现状日益明显，而全世界可供人们使用的淡水资源仅占全球总储水量的0.26％，促使不少地区和国家纷纷寻找新的水源。在众多的水源中，海水取之不尽、用之不竭，必然成为最主要的水源。因此，海水淡化是解决水资源短缺的根本途径之一。

我国水资源总量居世界第四位，但人均水资源为121位，成为世界上贫水的国家之一，再加上近些年生态恶化造成水土流失，工业发展造成大量河流湖泊污染，加剧了水资源的紧张局势。另外，我国也是一个海洋大国，我们国家的海域面积300多万平方公里，沿海岛屿有6500多个，岛屿上淡水资源严重缺乏。为了解决这种局面，必须找到长期、稳定的淡水资源。海水是理想的水源之一，并且根据目前的经济和技术条件，海水淡化技术已经日趋成熟，得到了广泛的应用。所以，海水淡化必然成为最佳的选择。

海水淡化技术有多种，蒸馏法、反渗透法、冷冻法、多级闪蒸、电渗析法等，随着科技不断进步，反渗透海水淡化技术以其独有的特点占据了主导地位，目前海水淡化装备中有大约80％用的是反渗透海水技术。反渗透法是一种膜分离方法，它只允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过，如果在海水一侧加上超过渗透压的压力，就会使海水中的纯水透过半透膜，从而将海水变为淡水。

对反渗透(RO)技术的研究最早可以追溯到20世纪50年代。到目前为止，反渗透技术应用于海水淡化，纯水、超纯水制备，城市污水处理，工业废水处理，食品加工等多个领域，并且经济效益显著。

反渗透技术用于海水淡化开始于20世纪70年代，经过几十年的发展，反渗透膜的性能、能量回收效率、预处理技术都有了很大的提高，使反渗透技术成为低投资、低成本、高效益、低污染的海水淡化技术。1989年前，采用反渗透技术进行海水淡化的淡化水产量占世界海水淡化市场的6％，到1997年底已升至14％，2012年反渗透法占海水淡化总产能的66％，近几年其市场占有率仍呈上升趋势。

反渗透海水淡化技术虽然以其众多优点得到了迅猛发展，但也有其制约因素。影响反渗透海水淡化技术的最主要因素之一就是能耗。

表1 SWRO成本比例

表1列出了膜法海水淡化技术的成本比例，其中可以看出系统能耗所占比例高达30％。高压泵为反渗透膜系统提供主要驱动力，而其能耗比例高达60％以上。据相关统计，SWRO系统运行的成本中最大的影响因素就是电耗，高达44％。

由于SWRO操作压力一般都在50bar以上，所接触的海水腐蚀性极强，所以设备耐压、耐腐蚀要求很高，所以制造加工困难、设备投资高，这样设备的投资与折旧无形中就提升淡化成本。

另外观念和习惯上缘故，目前大家都偏向于为了保证海水淡化的脱硼率，也为了追求高的脱盐率，造成目前的海水淡化系统无一例外地使用专门的海水淡化膜(也就是说目前反渗透膜法海水淡化非专门的海水淡化膜不可)，通过一步把海水的盐分脱除到很低的水平。这样的结果，确实是水质标准大大好于饮用水的标准，但是从另一个角度看是很浪费的和不合理的，因为从膜材料和膜过滤的过程分析，高的截留率也就意味着高的过膜阻力，需要用更多的压力差去克服水透过分离层的阻力，这样能耗就上去了，而且是无法回收的。并且这样的海水淡化膜，相对于普通的反渗透膜，制作要求更高，价格自然也相对普通反渗透膜更高昂，这也进一步提高了淡化成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种海水淡化综合利用工艺，通过两级反渗透过滤，大幅降低海水淡化系统的能耗及成本。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种海水淡化综合利用工艺，其特征在于包括如下步骤：

S1、海水经预处理沉淀大颗粒后，经过微滤级过滤模块过滤后，进入超滤模块进行过滤得到超滤膜滤液，经过超滤过滤的海水存入超滤缓冲罐，超滤缓冲罐中的海水进入一级反渗透膜系统进行过滤得到盐分较低的粗淡水，粗淡水的存储容器分类如下：一部分用于存储水质要求低用途的存储罐，一部分作为水质要求高的、需要进一步继续处理的粗淡水缓冲罐；