[发明专利]正渗透和反渗透技术相结合的海水淡化处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种海水淡化技术，具体而言是关于一种正渗透和反渗透技术相结合的海水淡化处理方法及装置。

背景技术

淡水资源的日益短缺已经成为全球关注的热点问题，海水淡化作为淡水资源的替代与增量技术，愈来愈受到世界上许多沿海国家的重视。

目前全球海水淡化技术超过20余种，包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来，随着技术的提高，海水淡化的能耗指标降低了90％左右(从26.4kwh/m3左右降到2.9kwh/m3左右)，成本随之大为降低。成本问题的解决将会对海水淡化的广泛应用及产业化进程产生极大的促进作用。

相较于热驱动过程的蒸馏法而言，反渗透法(Reverse Osmosis，RO)的最大优点是节能。反渗透又称逆渗透，是以压力差为推动力从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，在膜的低压侧得到透过的渗透液，高压侧得到浓缩的浓缩液，即，膜的低压侧为透过液侧，高压侧为原料液侧(或称浓缩液侧)。近年来反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低。然而，反渗透法需要较高的操作压力(5.6～8.3MPa)，往往会增加能耗以及由此引发的膜污染会导致膜寿命缩短，所以反渗透法的水回收率较低，一般仅为30％～50％。此外，反渗透法对设备的耐压要求也较高。

近期有关学者提出了正渗透膜技术(Forward Osmosis，FO)，正渗透膜技术是利用膜两侧溶液的渗透压差使得水分子从渗透压较低的一侧透过膜扩散到渗透压较高的一侧，其中具有较低渗透压的一侧溶液为原料液，具有较高渗透压的溶液为汲取液，即，膜的低渗透压为原料液侧(或称浓缩液侧)，高渗透压侧为汲取液侧(或称透过液侧)。与反渗透相比，正渗透技术只依靠渗透压，无需外界压力，节能特性更为显著，作为RO技术的补充，具有成为大规模海水淡化新技术的潜力。

CN 202754873 U公开了一种结合了正渗透和反渗透技术的全膜法海水淡化系统，其包括：原料液罐、汲取液罐、集水罐、正渗透膜组件、反渗透膜组件、膜蒸馏组件、蠕动泵、高压泵、加热器、冷凝器，其中，蠕动泵将原料液罐内的原料液输入正渗透膜组件的低渗透压侧，汲取液罐中的汲取液进入到正渗透膜组件的高渗透压侧；经正渗透后，采用高压泵对汲取液进行加压，然后输入到反渗透膜组件的高渗透压侧，透过反渗透膜的溶液经加热器加热后输入膜蒸馏组件内，经膜蒸馏，水蒸汽透过膜，经冷凝器冷凝后被集水罐收集。利用该系统进行海水淡化处理，以正渗透法和膜蒸馏法分别替代了传统能耗较高的超、纳滤膜和电渗析，有利于降低能量消耗。但该方法工艺仍较为复杂。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新颖的正渗透和反渗透技术相结合的海水淡化处理方法，以更为简便的工艺和较低的能耗实现对海水的淡化处理。

本发明的另一目的在于提供一种为实现所述利用正渗透和反渗透技术的海水淡化处理方法而专门设计的装置。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种正渗透和反渗透技术相结合的海水淡化处理方法，该方法包括：

设置一处理容器，该处理容器的容置空间内设置有正渗透膜组件和反渗透膜组件，其中，所述反渗透膜组件设置于正渗透膜组件之上，正渗透膜组件与反渗透膜组件之间形成用于容置工质溶液的空间；

将待处理海水通入处理容器内正渗透膜组件的原料液侧，作为正渗透膜的原料液，利用所述工质溶液作为正渗透膜的汲取液；

其中，控制所述工质溶液在正渗透膜的透过侧具有高于正渗透膜原料液侧的待处理海水的渗透压，在反渗透膜的原料液侧具有高于反渗透膜透过侧的压力，从而，使得待处理海水中的水分透过正渗透膜进入汲取液，经正渗透膜作用后的汲取液向上进一步经反渗透膜作用，其中的水分透过反渗透膜，得到淡水。