[发明专利]一种采用化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺

说明书

本发明属于海水淡化和浓海水资源化利用领域，提供一种采用化学法‑纳滤‑反渗透‑电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺。本发明采用化学法‑纳滤(NF)‑反渗透(RO)‑电渗析(ED)技术集成实现浓海水软化与浓缩工艺，用于海水淡化浓海水再利用的工艺流程，通过化学法脱除浓海水中Ca²⁺，纳滤实现浓海水中一、二价离子分离，有效降低浓缩过程中膜污染现象，延长膜寿命；将纳滤产水通入反渗透系统，初步浓缩，得到淡水；并采用电渗析对反渗透浓水深度浓缩，得到高浓盐水，可提浓作为液体盐为氯碱、纯碱等工业提供原料；同时，原料室溶液可循环回至反渗透进水储槽再进入浓缩系统循环。该方法能够实现浓海水综合利用，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于海水淡化和浓海水资源化利用领域，涉及一种采用化学法-膜集成浓海水软化与浓缩工艺，具体地说，涉及一种采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，能够实现浓海水深度浓缩的同时，实现近乎“零排放”，提高经济、环保效益。

背景技术

我国水资源严重短缺，海水淡化是解决我国沿海地区水资源匮乏和维护远海岛屿领土主权问题的战略途径。随着海水淡化产业规模的扩大，副产浓海水的排放问题亟待解决。直排入海将对海洋生态造成潜在威胁，浓海水中化学资源丰富，实现浓海水综合利用和零排放，能显著提高海淡的综合效益，避免环境污染。

纳滤膜对多价离子截留率较高能达到90-99％，有效实现一、二价离子分离，能够大量除去海水中的Ca²⁺，Mg²⁺，SO₄^2-等二价离子，并可以完全脱出浊度和微生物等，避免下一级反渗透过程中的膜结垢问题，非常适用于海水软化。纳滤膜对海水中NaCl的去除也有一定的效果继而可以减轻RO的脱盐负荷，能有效降低海水的渗透压，降低反渗透海水淡化的操作压力，提高回收率有利于降低能耗。将纳滤和反渗透海水淡化结合不仅可以减少海水高硬度和杂质，还可以降低进入反渗透膜的海水盐度，防止反渗透过程中的结垢现象的发生。

反渗透法无相变、占地面积小、成本较低，但对进水水质要求高，浓缩受溶液渗透压限制，对压力要求苛刻。由于浓海水中Ca²⁺、Mg²⁺等含量升高，易形成难溶盐结垢析出，如能有效提钙镁资源并加以利用，能降低海水渗透压、预防结垢的同时降低产水成本，对浓海水资源化利用有重要意义。将纳滤软化与反渗透浓缩集成，能降低预、后处理需求，若能将能量回收循环利用，则可以进一步降低能耗及成本。

电渗析是指以外加直流电场作用产生的电位差为推动力，带电离子在溶液中定向移动，利用离子交换膜选择透过性，阳膜带负电场，仅允许阳离子透过向阴极移动，阴膜带正电场，仅允许阴离子透过向阳极移动，实现溶液中离子分离的过程。膜堆由阴、阳膜交替排列，以隔板隔开，组成浓缩、淡化系统，电渗析过程不受浓度限制，只要保证通电时间足够长，能够将溶液深度浓缩，同时离子能几乎完全迁移，淡化效果好。

纳滤作为海水淡化预处理，虽然降低了反渗透膜结垢风险，但RO的结垢与污染大部分转移至了纳滤阶段。因此，纳滤膜的污染与结垢问题同样需要重视。化学法脱钙能够有效脱除浓海水中大部分Ca²⁺，大大降低海水中硬度离子含量，也为后续工艺创造了良好的条件。因此，研究化学法-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺具有十分重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种采用化学法脱钙-纳滤-反渗透-电渗析集成浓海水软化与浓缩工艺，以化学沉淀法脱钙及纳滤、反渗透、电渗析三种膜单元系统组合，实现如下技术指标：浓缩盐水为氯碱工业提供液体盐原料，TDS需超过200000mg/L；淡水符合《生活饮用水卫生标准》中关于TDS小于500mg/L的指标要求；所有产水必须能达到直接排海或者循环回用的标准，减缓浓海水直接排海造成的环境污染及生态失衡带来的隐患，实现海水中富集的水资源及化学资源的综合利用。