[发明专利]一种正渗透作为预处理的热法海水淡化系统和方法

说明书

本发明提供一种正渗透作为预处理的热法海水淡化技术，包括正渗透单元和热法海水淡化单元。所述的正渗透作为热法海水淡化单元的预处理步骤可截留进料海水中的离子，进料海水中的水由于渗透压差作用由原料液侧跨膜进入汲取液侧。所述的热法海水淡化单元用于正渗透汲取液的回收与淡水的产生，可采用多效蒸发或多级闪蒸。正渗透作为热法海水淡化的预处理步骤，可使得进入热法海水淡化单元的溶液RSI提高，结垢倾向大幅降低，从而减少阻垢剂的投加量，同时可以提高多效蒸馏系统顶温，减小换热面积，降低成本。

技术领域

本发明属于海水淡化和浓海水资源化利用领域，涉及一种正渗透作为预处理的热法海水淡化技术，包括正渗透预处理单元和多效蒸馏单元。所述的正渗透预处理单元主要作用为截留海水中的钙、镁、硫酸根、碳酸根等二价结垢离子，所述的多效蒸发单元用于正渗透汲取液的回收与淡水的产生。

背景技术

海水淡化是应对全球水资源危机、解决水资源短缺的有效途径之一。目前，主流的海水淡化技术主要可分为热法和膜法。其中膜法是以反渗透为主，热法则以多效蒸馏和多级闪蒸为主。相比较于膜法，热法海水淡化技术具有以下优势：(1)进料要求低；(2)操作弹性大；(3)低温下可稳定运行；(4)装机容量大时，吨水成本更低。因此对于水质情况复杂、环境恶劣的水域，为降低成本，一般采用热法海水淡化技术。

虽然热法海水淡化技术效率更高，但是无论是多效蒸馏还是多级闪蒸，均面临着高温下结垢的问题。因此，为避免该问题，需向进料海水中投入大量的阻垢剂，还需对装置进行频繁的物理和化学清洗。此外，系统运行温度还存在限制，例如多级闪蒸的顶温为112℃，多效蒸馏的顶温为65℃。顶温的限制使得装置换热面积增大，固定成本提高，单位面积传热效率降低，造水比降低。

正渗透因其能耗低、结垢倾向低、操作温度范围广的特点，正受到越来越多的关注。尽管纳滤也可用于海水的预处理，但纳滤的操作压力更高，一般在0.5～1.5MPa之间，对二价阳离子的截留率较低，例如对钙离子的截留率为60％左右，对进料要求更严苛，使用寿命更短。采用正渗透作为热法海水淡化技术的预处理手段，可以更高效地截留原海水中的二价离子，使得进入热法海水淡化单元溶液的结垢倾向大幅降低，从而可以提高多效蒸馏系统顶温，减小换热面积，降低成本。此外，正渗透系统是以渗透压差作为驱动力，因此仅需提供流体输送所用的能量，单元能耗更低。由于正渗透过程中无需向膜施加额外的法向压力，因此结垢倾向更低。

综上所述，将正渗透作为热法海水淡化技术的预处理手段，不仅可以解决正渗透汲取液问题，同时也可以解决热法海水淡化结垢问题，还可以实现热能的梯级利用，相较之于传统的热法海水淡化技术，具有明显的优势。

发明内容

本发明提供了一种正渗透作为预处理的热法海水淡化系统和方法，具有更高的顶温，更少的换热面积，更低的吨水能耗和运行成本。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种正渗透作为预处理的热法海水淡化系统，其特征在于：包括正渗透单元和热法海水淡化单元；所述的正渗透单元包括正渗透膜组件，正渗透单元用于进料海水中离子的截留，进料海水中的水由于渗透压差作用由原料液侧跨膜进入汲取液侧；所述的热法海水淡化单元可采用多效蒸发装置或多级闪蒸装置，所述的热法海水淡化单元用于正渗透汲取液的回收与淡水的产生。

进一步，正渗透单元汲取液进出口管路可直接与热法海水淡化装置相连，热法海水淡化单元产生的浓水作为汲取液连接至正渗透单元进行循环。

根据本发明所述一种正渗透作为预处理的热法海水淡化系统，多效蒸发装置包含多效蒸发室、换热器、冷凝器、预热器。