[发明专利]一种多级海水淡化装置和方法

说明书

本发明属于海水淡化技术领域，具体公开了一种多级海水淡化装置和方法。所述多级海水淡化装置包括再生器，所述再生器包括左侧蒸汽加热流道、中间海水溶液流道和右侧蒸汽发生流道；所述中间海水溶液流道和右侧蒸汽发生流道之间设有只允许水蒸汽通过的半透膜。本发明所提供的多级海水淡化装置，充分利用了海水淡化过程中产生的蒸汽热能，通过蒸汽压差作用使海水蒸发，实现多级淡化的目的，大幅降低海水淡化过程中的能耗，提高海水淡化效率。本发明方法无需外加高压的条件，对设备的要求低，有效利用了太阳能，具有节能环保的优点，有良好的推广应用前景。

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，具体地，涉及一种多级海水淡化装置和方法。

背景技术

淡水资源是人类生存与发展的最重要物质基础之一，海水淡化和废水净化技术正逐步成为解决淡水资源短缺的重要手段。

海水淡化又称海水脱盐，是分离海水中盐和水的过程，常用的海水淡化方法有热法和膜法两种。膜法的反渗透技术是一种利用半透膜的选择透过性，在外加高压的条件下使水逆浓度梯度透过半透膜，而使盐分和杂质留在膜的另一侧的技术。反渗透法一般由电能和机械能驱动，系统需要维持较高的运行压力，对设备的耐压能力要求很高，同时需要消耗大量的高品位能源，并且海水的淡水产率较低。

目前，海水淡化过程所采用的能源往往是电机、煤和石油做燃料的热机，而我国的电力来源主要为煤的火力发电，所以现有海水淡化过程的能源供应主要集中于非再生能源，并且化石燃料的使用也给环境带来了很大的压力。

此外，传统的海水淡化方法通常是采用加热海水或太阳照射海水使海水中水分蒸发，然后对蒸发出的淡水蒸汽进行冷凝，最终获得淡水。由于海水蒸发速率有限，所以这种海水淡化方法效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的上述不足，提供一种包含半透膜的再生器，所述半透膜允许水蒸汽通过而阻止其他物质通过，当海水温度升高时，其表面蒸汽压大于右侧蒸汽发生流道蒸汽压，在蒸汽压差的推动下，海水中的蒸汽透过半透膜进入到右侧蒸汽发生流道，实现海水的膜蒸馏。

本发明的另一目的在于提供一种多级海水淡化装置。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述多级海水淡化装置淡化海水的方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：

一种再生器，包括左侧蒸汽加热流道、中间海水溶液流道和右侧蒸汽发生流道，所述中间海水溶液流道和右侧蒸汽发生流道之间设有只允许水蒸汽通过的半透膜。

其中，左侧蒸汽加热流道与中间海水溶液流道的组合相当于一个换热器，蒸汽从左侧蒸汽加热流道上部入口进入，与中间海水溶液流道进行热交换，海水吸收蒸汽凝结释放的潜热温度升高至所需温度，而蒸汽冷凝液从蒸汽加热流道下方出口流出。

其中，在中间海水溶液流道与右侧蒸汽发生流道之间由半透膜隔开，形成一个膜蒸馏组件，该半透膜允许水蒸汽通过而阻止其他物质通过，当海水温度升高时，其表面蒸汽压大于右侧蒸汽发生流道蒸汽压，在蒸汽压差的推动下，海水中的蒸汽透过半透膜进入到右侧蒸汽发生流道，实现海水的膜蒸馏。

优选地，所述中间海水溶液流道、半透膜和右侧蒸汽发生流道构成一个膜蒸馏组件，所述膜蒸馏组件的结构为平板膜式或中空纤维膜式。

本发明还请求保护一种多级海水淡化装置，包括上述再生器。

优选地，所述多级海水淡化装置中所述再生器的数量为一个或多个，从而实现海水的多级淡化。

更优选地，所述多级海水淡化装置中所述再生器的数量为四个。其中，各级再生器右侧蒸汽发生流道产生的蒸汽可冷凝为纯净水。